專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及液晶顯示裝置，特別涉及攜帶信息末端(例如PDA)、手機、車輛用液晶顯示器、數(shù)碼相機、個人電腦、娛樂設備、電視機等中所適用的液晶顯示裝置。
背景技術：
隨著信息基礎結構的日益進步，手機、PDA、數(shù)碼相機、攝像機、車輛用導航裝置等設備已經(jīng)深入人們的生活，這些設備中大部分采用液晶顯示裝置。伴隨著設備處置信息量的增加，希望這些液晶顯示裝置能夠顯示更多的信息。市場向高對比度、寬視野角、高亮度、多色、高精細化的需求在提高。
作為能夠實現(xiàn)高對比度化及寬視野角化的顯示模式，利用垂直取向型液晶層的垂直取向模式受到了注目。垂直取向型液晶層一般是使用垂直取向膜與介電各向異性為負的液晶材料所形成。
例如，在專利文獻1中，給出了在像素電極上通過液晶層而對置的對置電極上設置的開口部的周圍產(chǎn)生傾斜的電場，通過以開口部內垂直取向狀態(tài)的液晶分子為中心將周圍的液晶分子傾斜取向，從而改善視角特性的液晶顯示裝置。
但是，在專利文獻1所述的結構中，難以在像素內的全區(qū)域形成傾斜電場，其結果是，在像素內發(fā)生液晶分子對于電壓的響應性遲緩的區(qū)域，會產(chǎn)生出現(xiàn)殘像現(xiàn)象(afterimage)的問題。
在專利文獻2中，為了解決這一問題，給出了通過在像素電極或對置電極上設置規(guī)則排列的多個開口部，在像素內具有呈軸對稱取向的多個液晶區(qū)域(domain)的液晶顯示裝置。
進而，在專利文獻3中，給出了通過在像素內規(guī)則地設置多個凸部，將以凸部為中心而出現(xiàn)的傾斜狀放射取向的液晶區(qū)域的取向狀態(tài)穩(wěn)定化的技術。而且，該專利文獻還表明，通過同時利用凸部產(chǎn)生的取向限制力與電極上設置的開口部所形成的傾斜電場，能夠制約液晶分子的取向，改善顯示特性。
而且，在專利文獻4中給出了在像素的電極上設置平行延伸的多個狹長切口(開口部或缺口部)，突起(凸部)或洼坑(凹部)的垂直取向型液晶顯示裝置(MVA型液晶顯示裝置)。
另一方面，近年來提出了在室內、室外都能夠獲得高質量顯示的液晶顯示裝置(例如專利文獻5與專利文獻6)。該液晶顯示裝置稱為半透過型液晶顯示裝置，像素內具有由反射模式進行顯示的反射區(qū)域與由透過模式進行顯示的透過區(qū)域。
現(xiàn)在市場上銷售的半透過型液晶顯示裝置，是利用ECB模式及TN模式等，但在上述專利文獻3中，不僅是透過型液晶顯示裝置，也給出了適用于半透過型液晶顯示裝置的結構。而且，在專利文獻7中，給出了在垂直取向型液晶層的半透過型液晶顯示裝置中，通過在為了使透過區(qū)域的液晶層的厚度是反射區(qū)域的液晶層的厚度的2倍而設置的絕緣層上形成的凹部，而控制液晶取向(多軸取向)的技術。凹部例如可形成正八邊形，在通過液晶層與凹部相對置的位置形成突起(凸部)或狹長切口(電極開口部)的結構(例如參照專利文獻7的圖4及圖16)。
專利文獻1日本特開平6-301036號公報專利文獻2日本特開2000-47217號公報專利文獻3日本特開2003-167253號公報專利文獻4日本特開平11-242225號公報專利文獻5日本專利第2955277號公報專利文獻6美國專利第6195140號公報專利文獻7日本特開2002-350853號公報如專利文獻1～4所述，采用在像素內的電極上設置開口部及/或缺口的結構，在通過蝕刻而形成開口部及缺口部時，會發(fā)生過蝕刻及構成電極的導電膜的剝離等，其結果是有截斷電極、形成不供給電壓的區(qū)域的可能性。這樣，在像素內形成不能供給預定電壓的區(qū)域時，會成為顯示缺陷(正常黑色模式顯示中的黑點)。
進而，如上述專利文獻1～7所述，作為規(guī)則取向結構，在像素內的電極上設置開口部及/或缺口部(電氣取向規(guī)則結構)，設置凸部及凹部(物理取向規(guī)則結構)時，由于這些規(guī)則取向結構附近的液晶分子比其它區(qū)域的液晶分子有更大的傾斜(更接近水平)，所以在正常黑色模式顯示中，可以觀察到比其他區(qū)域明亮。特別是由于利用凸部及凹部等形狀效果的物理取向規(guī)則結構即使是在不施加電壓時也能夠發(fā)揮取向制約力，所以即使是在黑色顯示狀態(tài)下也會發(fā)生漏光，成為對比度低下的原因。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出，其主要目的在于防止在像素內的電極上設置開口部及/或缺口部的情況下由電極的截斷引起的顯示缺陷的發(fā)生。而且，本發(fā)明的另一目的在于控制由像素內設置的規(guī)則取向結構的漏光所引起的對比度比的下降。
進而，本發(fā)明的另一目的在于提高在反射區(qū)域設置有透明介電體層的半透過型液晶顯示裝置的顯示質量。
本發(fā)明的第一形式的液晶顯示裝置，具有第一基板、與上述第一基板對置設置的第二基板、以及在上述第一基板與上述第二基板之間設置的垂直取向型的液晶層；設置有多個分別包含有在上述第一基板上形成的第一電極、在上述第二基板上形成的第二電極、以及在上述第一基板與上述第二基板之間設置的上述液晶層的像素；上述第一電極具有在像素內的預定位置形成的至少一個開口部或缺口部；具有至少設置在上述至少一個開口部或缺口部的附近、與上述第一電極電氣連接的至少一個遮光性導電層；在上述多個像素的各個之中，在對上述液晶層至少施加預定的電壓時，形成液晶分子的傾斜方位相互不同的多個區(qū)域。
在一個實施方式中，在上述多個像素的各個之中，在對上述液晶層至少施加預定的電壓時形成至少一個呈軸對稱取向的液晶區(qū)域。
在一個實施方式中，上述至少一個遮光性導電層包含至少覆蓋上述至少一個開口部或缺口部的一部分的遮光性導電層。
在一個實施方式中，上述至少一個開口部或缺口部包含相互對置而形成的兩個缺口部，上述至少一個遮光性導電層包含第一遮光性導電層，該第一遮光性導電層是以覆蓋包含上述兩個缺口部的對置的兩個邊的區(qū)域的方式形成的。還有，上述至少一個遮光性導電層，并非一定是覆蓋包含上述兩個缺口部的對置的兩邊的區(qū)域而形成，也可以是設置在對置的兩邊之間。
在一個實施方式中，上述至少一個開口部或缺口部包含至少兩個開口部，上述至少一個遮光性導電層包含至少分別覆蓋上述至少兩個開口部的至少兩個第二遮光性導電層。
在一個實施方式中，上述液晶層至少在施加預定的電壓時形成分別呈軸對稱取向的至少兩個液晶區(qū)域，上述至少兩個液晶區(qū)域各自的軸對稱取向的中心軸在上述至少兩個開口部內或其附近形成。
在一個實施方式中，上述遮光性導電層是由金屬膜所形成。
在一個實施方式中，上述金屬膜包含從Al、Ag、Ti、Ta、Mo、及W所構成的組中所選擇的至少一種金屬元素。
在一個實施方式中，在上述多個像素的間隙具有遮光區(qū)域，在上述遮光區(qū)域的上述第一基板上的上述液晶層一側，具有規(guī)則排列的壁結構體。
在一個實施方式中，上述第二電極具有在像素內的預定位置形成的至少一個進一步形成的開口部；至少在施加預定的電壓時在上述液晶層形成的上述至少一個液晶區(qū)域的軸對稱取向的中心軸，在上述至少一個進一步形成的開口部內或其附近形成。
在一個實施方式中，具有覆蓋上述至少一個進一步形成的開口部、與上述第二電極相電氣連接的至少一個進一步形成的遮光性導電層。
在一個實施方式中，上述第一電極包含規(guī)定透過區(qū)域的透明電極與規(guī)定反射區(qū)域的反射電極，上述透過區(qū)域內的上述液晶層的厚度dt與上述反射區(qū)域內上述液晶層的厚度dr之間滿足0.3dt＜dr＜0.7dt的關系。
在一個實施方式中，上述第一電極包含規(guī)定透過區(qū)域的透明電極與規(guī)定反射區(qū)域的反射電極，上述至少一個液晶區(qū)域包含上述透過區(qū)域內形成的液晶區(qū)域；上述至少一個開口部或缺口部包含與上述透過區(qū)域內形成的液晶區(qū)域的中心軸相對應的開口部、以及以上述開口部為中心點對稱配置的多個缺口部。
在一個實施方式中，上述反射電極以及上述至少一個遮光性導電層是由相同的金屬膜所形成。
在一個實施方式中，在上述第二基板的上述反射區(qū)域選擇性地設置透明介電體層。
在一個實施方式中，具有通過上述第一基板與上述第二基板相互對置而配置的一對偏光板，在上述第一基板和/或上述第二基板與上述一對的偏光板之間，進而具有至少一個雙軸性光學各向異性的介質層。
在一個實施方式中，進而具有通過上述第一基板與上述第二基板相互對置而配置的一對偏光板，在上述第一基板和/或上述第二基板與上述一對的偏光板之間，進而具有至少一個單軸性光學各向異性的介質層。
本發(fā)明的第二形式的液晶顯示裝置的特征在于，具有第一基板、與上述第一基板對置設置的第二基板、以及在上述第一基板與上述第二基板之間設置的垂直取向型的液晶層；設置有多個分別包含有在上述第一基板上形成的第一電極、在上述第二基板上形成的第二電極、以及在上述第一基板與上述第二基板之間設置的上述液晶層的像素；第一電極具有規(guī)定透過區(qū)域的透明電極與規(guī)定反射區(qū)域的反射電極，以及在上述透明電極與上述反射電極之間形成的缺口部；第二基板在上述反射區(qū)域進一步具有透明介電體層；上述透過區(qū)域內的上述液晶層的厚度dt與上述反射區(qū)域內上述液晶層的厚度dr之間滿足0.3dt＜dr＜0.7dt的關系；上述透明介電體層具有位于上述缺口部的寬度方向中心或比上述中心更靠近反射電極一側的端面；在對上述液晶層至少施加預定的電壓時，液晶層至少形成一個在上述透過區(qū)域及上述反射區(qū)域分別呈軸對稱取向的液晶區(qū)域。
在一個實施方式中，在對上述液晶層施加白電壓時，上述缺口部的上述中心的電位比上述液晶層的閾值電壓要低。
本發(fā)明的第二形式的液晶顯示裝置可以與本發(fā)明的第一形式的液晶顯示裝置進行組合。
發(fā)明的效果本發(fā)明的第一形式的液晶顯示裝置，在對液晶層至少施加預定的電壓時，為了在像素內形成液晶分子的傾斜方位不同的多個區(qū)域，在像素內的電極上至少有一個開口部或缺口部，該開口部或缺口部的至少一部分被遮光性導電層(例如金屬層)所覆蓋，遮光性導電層與該電極電氣連接。所以，在通過蝕刻形成開口部及缺口部時，即使是發(fā)生過蝕刻及構成電極的導電膜的剝離等，像素內的電極發(fā)生了截斷，由于是通過遮光性導電層而形成電氣連接，所以不會在像素內形成不能供給預定電壓的區(qū)域。其結果是能夠抑制與防止顯示缺陷的發(fā)生。而且，通過由遮光性導電層對固定于軸對稱取向的中心軸而設置的開口部的覆蓋，能夠抑制與防止開口部附近的漏光。
本發(fā)明的第二形式的液晶顯示裝置，是在反射區(qū)域具有透明介電體層的半透過型液晶顯示裝置，由于透明介電體層是以具有位于缺口部的寬度方向中心或比中心更靠近反射電極一側的端面的方式配置，所以能夠使透過區(qū)域及反射區(qū)域中形成的軸對稱取向穩(wěn)定化，使顯示質量提高。當然，同時具有第一形式與第二形式的液晶顯示裝置的結構的液晶顯示裝置，能夠取得雙方的效果。


圖1是表示本發(fā)明的第一形式中的實施方式的透過型液晶顯示裝置100的一個像素結構的模式圖，(a)是平面圖，(b)是沿圖1(a)中1B-1B’線的截面圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一形式中的實施方式的半透過型液晶顯示裝置200的一個像素結構的模式圖，(a)是平面圖，(b)是沿圖1(a)中2B-2B’線的截面圖。
圖3是半透過型液晶顯示裝置200的有源矩陣基板210a的平面圖。
圖4是半透過型液晶顯示裝置200的有源矩陣基板210a的截面圖。
圖5是說明本發(fā)明中實施方式的液晶顯示裝置的動作原理的概略圖，(a)是表示不施加電壓時，(b)是表示施加電壓時。
圖6是說明本發(fā)明實施方式的液晶顯示裝置的動作原理的另一概略圖，(a)是表示具有覆蓋開口部的遮光性導電層的結構，(b)是進而在開口部下層的絕緣層具有凹部的結構。
圖7是表示本發(fā)明中實施方式的液晶顯示裝置的結構的一例的模式圖。
圖8是表示表示本發(fā)明實施方式的液晶顯示裝置中透過區(qū)域與反射區(qū)域的電壓-反射率(透過率)的液晶層的厚度依存性的曲線圖。
圖9是表示表示本發(fā)明實施方式的液晶顯示裝置視角-對比度比特性的圖。
圖10是表示本發(fā)明的第二形式中的實施方式的半透過型液晶顯示裝置300的一個像素結構的模式圖，(a)是平面圖，(b)是沿圖10(a)中10B-10B’線的截面圖。
圖11是圖10(b)的反射區(qū)域與透過區(qū)域的邊界部的放大圖。
圖12(a)～(f)是表示在液晶層施加白電壓之后，經(jīng)過200ms之后液晶分子LC與液晶層內形成的電場的等電位線EQ的模式圖。(a)是未設置缺口部的情況，(b)是缺口部的寬度W為3μm，(c)是缺口部的寬度W為6μm，(d)是缺口部的寬度W為9μm，(e)是缺口部的寬度W為12μm，(f)是缺口部的寬度W為15μm的情況。
圖13是表示液晶顯示裝置的電壓-透過率特性的曲線圖。
圖14是表示通過計算缺口部的寬度W與缺口部中心(W/2的位置)的電位的關系所求得的結果的曲線圖。
圖15(a)是表示本實施方式的液晶顯示裝置中缺口部313a的附近的液晶層上形成的電場的等電位線EQ與液晶分子LC的取向的樣子的模式圖，(b)是表示未設置缺口部的情況下的液晶層上形成的電場的等電位線EQ與液晶分子LC的取向的樣子的模式圖。
符號說明1—TFT(有源矩陣)基板，2—柵極信號線，3—源極信號線，4—TFT，5—漏極電極，6—像素電極，7—透明電極，8—反射電極，9—柵極絕緣膜，10—柵極電極，11—源極·漏極電極(n+-Si層)，12—半導體層，13—溝道保護層，14—開口結構，15—開口部，16—絕緣膜，16a—絕緣膜的凹部，17—透明基板(對置(CF)基板)，18—濾色鏡層，19—對置電極，20—液晶層，21—液晶分子，22、32—取向膜，50—液晶面板，40、43—偏光板，41、44-1/4波長板，42、45—光學各向異性為負的相位差板(NR板)，100—透過型液晶顯示裝置，110a—有源矩陣基板，110b—對置基板(濾色鏡基板)，111—像素電極，113—缺口部，114—開口部，115—壁結構體，116—遮光性導電層(金屬導電膜)，130—濾色鏡層，131—對置電極，133—支撐體，200—半透過型液晶顯示裝置，210a—有源矩陣基板，210b—對置基板(濾色鏡基板)，211—像素電極，213—缺口部，214—開口部，215—壁結構體，216—遮光性導電層(金屬導電膜)，230—濾色鏡層，231—對置電極，232—透明介電體層(反射部臺階)，233—支撐體。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明中實施方式的液晶顯示裝置的結構進行具體的說明。
(透過型液晶顯示裝置)首先參照圖1對本發(fā)明第一形式中實施方式的透過型液晶顯示裝置100的結構進行說明。圖1是表示透過型液晶顯示裝置100的一個像素結構的模式圖，圖1(a)是平面圖，圖1(b)是沿圖1(a)中1B-1B’線的截面圖。
這里，雖然表示的是將一個像素分為二(N＝2)的例子，但也可以根據(jù)像素間距將分割數(shù)(＝N)設定為3以上。在這種情況下優(yōu)選在第二基板分割區(qū)域的大體中心部設置的開口部的數(shù)目(＝n)也與像素分割數(shù)(＝N)相同。還有，由于分割數(shù)(＝N)增多時有使有效開口率下降的傾向，所以在適用于高精細顯示面板的情況下，優(yōu)選減少分割數(shù)(＝N)。而且，像素不分割(也用N＝1表示)的情況也可以適用于本發(fā)明。而且，被分割的區(qū)域也稱為“子像素”。子像素中典型地形成一個液晶區(qū)域(domain，疇)。
液晶顯示裝置100具有透明基板(例如玻璃基板)110a、與透明基板110a對置設置的透明基板110b、以及在透明基板110a與110b之間設置的垂直取向型液晶層120。在與基板110a及110b上的液晶層120相接的面上設置有垂直取向膜(未圖示)，在不施加電壓時，液晶層120的液晶分子對于垂直取向膜大體垂直取向。液晶層120包含介電各向異性為負的向列液晶材料，根據(jù)需要還可以進而包含手征試劑。
透過型液晶顯示裝置100具有在透明基板110a上形成的像素電極111、與透明基板110a對置設置的透明基板110b上形成的對置電極131，和像素電極111與對置電極131之間設置的液晶層120規(guī)定像素。這里，像素電極111及對置電極131中的任意一個都是由透明導電層(例如ITO層)所形成。還有，典型地，在透明基板110b的液晶層120一側，形成有與像素相對應而設置的濾色鏡130(有時將多個濾色鏡的全體稱為濾色鏡層130)，與在相鄰的濾色鏡130之間設置的黑色矩陣(black matrix)(遮光層)132，在它們之上形成對置電極131，但也可以是在對置電極131上(液晶層120一側)形成濾色鏡層130及黑色矩陣132。
在分割數(shù)(＝N)為2的圖1所示的液晶顯示裝置100中，在透明基板110a上的像素電極111的周圍的遮光區(qū)域上形成后述的壁結構體115。像素電極111具有在像素內預定位置與分割數(shù)相對應數(shù)目(圖中n＝2)的開口部114，與在預定位置的4個缺口部113。進而，液晶顯示裝置100還具有在像素內預定設置的遮光性導電層116。這里示例的遮光性導電層116包含覆蓋像素電極111的開口部114而設置的遮光性導電層116b，與覆蓋缺口部113的一部分而設置的遮光性導電層116a。覆蓋缺口部113的一部分的遮光性導電層116a，以覆蓋包含相互對置形成的兩個缺口部113的對置的兩邊的區(qū)域的方式形成。
對該液晶層120施加預定的電壓時，形成各自呈軸對稱取向的兩個(與分割數(shù)相同)的液晶區(qū)域(疇)，這些液晶區(qū)域各自的軸對稱取向的中心軸，在開口部114內(即與開口部114相對應而在遮光性導電層116b的表面形成的凹部內)或其附近形成。如后面的詳細說明，開口部114(遮光性導電層116b的凹部)有固定軸對稱取向區(qū)域(domain)的中心軸的位置的作用。
像素電極111上設置的缺口部113，設置在軸對稱取向區(qū)域的邊界附近，規(guī)定液晶分子由電場而傾倒的方向，具有形成軸對稱取向區(qū)域的作用。在缺口部113的周邊，通過在像素電極111與對置電極131之間施加的電壓，形成傾斜的電場，該傾斜的電場規(guī)定液晶分子的傾倒方向。進而，壁結構體115由其傾斜側面效果也起到在施加電壓(發(fā)生電場時)規(guī)定液晶分子傾倒方向的作用。由壁結構體115的傾斜側面所產(chǎn)生的取向制約力，在不施加電壓時也起作用，使液晶分子傾斜。在施加電場時，由缺口部113的傾斜電場與壁結構體115的變形所形成壁面的電場作用，使液晶分子傾倒方向受到制約，其結果是形成上述軸對稱取向。而且，這里缺口部113包含與像素(這里是全體的透過區(qū)域)中形成的液晶區(qū)域的中心軸相對應的開口部(這里是圖1中右側的開口部)114為中心點對稱配置的4個缺口部113。通過設置這樣的缺口部113，施加電壓時液晶分子的傾倒方向受到制約，形成兩個液晶區(qū)域。起到制約軸對稱取向區(qū)域內的液晶分子因電場而傾倒的方向的作用的缺口部113的形狀，應對于鄰接的軸對稱取向發(fā)揮大體相等的取向制約力而設置，例如優(yōu)選為四邊形。
還有，在圖1中，在像素電極111的左側不設置缺口部的理由，是由于由位于圖示的像素電極111左側的像素電極(未圖示)的右端設置的缺口部能夠得到同樣的效果，所以在像素電極111的左側省略了使像素的有效開口率下降的缺口部。這里，由于由后述的壁結構體115也能夠得到取向的制約力，所以即使是在像素電極111的左側不設置缺口部，也能夠形成與設置有缺口部的情況下同樣穩(wěn)定的液晶區(qū)域，而且還能夠得到提高有效開口率的效果。
這里是形成了4個缺口部113，然而缺口部113是在相鄰接的液晶區(qū)域之間至少設置一個即可，例如這里也可以是在像素的中央部設置細長的缺口部，將其余的省略。
遮光性導電層116a是以覆蓋包含相互對置形成的兩個缺口部113的兩個邊的區(qū)域的方式而形成，在通過蝕刻而形成缺口部113時，即使是發(fā)生過蝕刻及構成電極111的導電層(這里為ITO層)的剝離等，像素內的電極111發(fā)生了截斷，也由于是通過遮光性導電層116a而形成電氣連接，從而不會在像素內形成不能供給預定電壓的區(qū)域，所以能夠防止·抑制由像素電極111的截斷(斷線)所引起的顯示缺陷的發(fā)生。
還有，遮光性導電層116a并非一定是覆蓋包含兩個缺口部113的對置的兩邊的區(qū)域而形成，也可以是設置在對置的兩邊之間。例如，在蝕刻工序中，在導電膜上形成連接上述兩個缺口部113的裂縫，其結果是將構成像素電極111的導電膜截斷，像素電極內有斷線不良的發(fā)生。為了防止由這樣的裂紋引起的像素電極內的斷線，沒有必要使遮光性導電層116a與缺口部113的一部分重合，設置在容易發(fā)生裂紋的場所(這里是兩個缺口部113的對置的兩邊之間)即可。就是說，通過至少在裂紋容易發(fā)生的缺口部113(或開口部)的附近設置遮光性導電層，能夠防止上述像素電極內斷線不良的發(fā)生。
開口部114是為了固定軸對稱取向區(qū)域的中心軸而設置。像素電極111中設置的開口部114，在覆蓋其而形成的遮光性導電層116b的表面形成凹部。由該凹部的形狀效果制約液晶分子的傾斜方向，使軸對稱取向的中心軸固定、穩(wěn)定化。為了固定軸對稱取向區(qū)域的中心軸而形成凹部的開口部114的形狀，優(yōu)選是圖示的圓形，但并不限于此。但是，為了全方位發(fā)揮大體相等的取向制約力，優(yōu)選是四邊形以上的多邊形，而且更優(yōu)選是正多邊形。
覆蓋開口部114的遮光性導電層116b具有抑制從在液晶區(qū)域的中央附近形成的軸對稱取向的中心軸附近的漏光的作用。如上所述，由于這些規(guī)則取向結構附近的液晶分子比其它區(qū)域的液晶分子有更大的傾斜(更接近水平)，所以在正常黑色模式顯示中，可以觀察到比其他區(qū)域明亮。特別是由于物理取向規(guī)則結構即使是在不施加電壓是也能夠發(fā)揮取向制約力，所以即使是在黑色顯示狀態(tài)下也會發(fā)生漏光，成為對比度低下的原因。由開口部114所形成的遮光性導電層116b的表面凹部，由其形狀效果能夠規(guī)定液晶分子的傾斜方向。而且，開口部114是為了固定液晶區(qū)域的軸對稱取向的中心軸而設置，所以配置于子像素的中央附近。所以，開口部114的附近產(chǎn)生漏光時會使對比度比顯著下降。通過設置覆蓋開口部114的遮光性導電層116b，能夠抑制對比度比的下降。當然，設置覆蓋缺口部113的一部分的遮光性導電層116b也同樣能夠起到抑制缺口部113的附近的漏光的作用。但是，為了充分發(fā)揮缺口部113的傾斜電場的作用，覆蓋缺口部113的寬的區(qū)域不為優(yōu)選，如上所述，優(yōu)選是設置能夠防止像素電極111的斷線、選擇性地覆蓋缺口部113的一部分區(qū)域的遮光性導電層116a。遮光性導電層116a與116b可以是由同一膜(例如金屬膜)所形成。
開口部114的合適的大小，與子像素(液晶區(qū)域)的大小有關，但在圓形的情況下優(yōu)選其直徑(多邊形的情況下為最長邊的長度)為10μm以下。而且，覆蓋開口部114的遮光性導電層116b的直徑(多邊形的情況下為最長邊的長度)，考慮到位置吻合的精度，優(yōu)選開口部114的直徑大20％左右。開口部114比該值大時，由于遮光性導電層116b面積增大，有效開口率下降，所以是不優(yōu)選的。而且，為了充分得到固定·穩(wěn)定化軸對稱取向的中心軸的效果，優(yōu)選在與開口部114相對應的表面上形成的凹部的臺階差為0.1μm以上，更優(yōu)選為0.15μm以上。
液晶顯示裝置100在鄰接的像素之間具有遮光區(qū)域，在該遮光區(qū)域內的透明基板110a上有壁結構體115。這里，所謂遮光區(qū)域是指在透明基板110a上的像素電極111周圍的區(qū)域所形成、例如由TFT及柵極循環(huán)線、源極信號線、或透明基板110b上形成的黑色矩陣遮光的區(qū)域，該區(qū)域對顯示沒有貢獻。所以，遮光區(qū)域中形成的壁結構體115不會對顯示產(chǎn)生不良影響。
這里所示例的壁結構體115是設置為包圍像素的連續(xù)的壁，但并不限于此，也可以是截斷為多個的壁。由于該壁結構體115具有規(guī)定液晶區(qū)域的像素的外延附近所形成的邊界的作用，所以優(yōu)選具有一定的長度。例如，在由多個壁構成壁結構體的情況下，優(yōu)選各個壁的長度比鄰接的壁之間的長度要長。
如果在遮光區(qū)域(這里是由黑色矩陣132所規(guī)定的區(qū)域)形成規(guī)定液晶層120的厚度(也稱為單元間隙)的支撐體133，則不會產(chǎn)生顯示質量的下降，所以是優(yōu)選的。支撐體133也可以是在透明基板110a與110b中的任意一個上形成，如例所示，并不限于在遮光區(qū)域上設置的壁結構體115上設置的情況。在壁結構體115上形成支撐體133的情況下，使壁結構體115的高度與支撐體133的高度的和設定為液晶層120的厚度。在不形成壁結構體115的區(qū)域設置支撐體133的情況下，使支撐體133的高度設定為液晶層120的厚度。支撐體133例如可以使用感光性樹脂由照相平版印刷工序形成。
在該液晶顯示裝置100中，對像素電極111及對置電極131施加預定的電壓(閾值電壓以上的電壓)時，在兩個開口部114內(遮光性導電層116b的凹部內)或其附近形成各自的中心軸穩(wěn)定化后的兩個軸對稱取向，像素電極111的長度方向的中央部設置的一對缺口部113規(guī)定相鄰兩個液晶區(qū)域內的液晶分子由電場而傾斜的方向，壁結構體115與像素電極111的角部所設置的缺口部113規(guī)定液晶區(qū)域的像素的外延附近的液晶分子由電場而傾斜的方向。由開口部114及缺口部113，進而壁結構體115的取向制約力的協(xié)同作用，可以認為能夠使液晶區(qū)域的取向穩(wěn)定化。
還有，在透明基板110a的液晶層120一側，例如設置有TFT等有源元件、與TFT相連接的柵極配線以及源極配線等電路元件(都未圖示)。而且，有時將透明基板110a、與透明基板110a上形成的電路元件及上述像素電極111、壁結構體115、支撐體133及取向膜等歸納起來稱為有源矩陣基板。另一方面，有時將透明基板110b、與透明基板110b上形成的濾色鏡層130、黑色矩陣132、對置電極131及取向膜等歸納起來稱為對置基板或濾色鏡基板。
而且，在圖1所示的液晶顯示裝置100中，示例的是僅在透明基板110a上設置缺口部113、開口部114、及壁結構體115等規(guī)則取向結構，但也可以在透明基板110b上設置規(guī)則取向結構，還可以在雙方的透明基板上設置規(guī)則取向結構。當然，采用在任何一個基板上設置規(guī)則取向結構的構成，都能夠得到簡化制造工藝的效果。另一方面，例如在雙方的透明基板上設置中心固定用的開口部，則由于能夠使軸對稱取向的中心軸進一步有效地固定·穩(wěn)定化，所以能夠減少顯示的粗糙及縮短中間調(grayscale display)的響應時間。
還有，壁結構體115由于在無施加(電壓)時能夠發(fā)揮取向的制約力，所以即使是在中間調的顯示狀態(tài)中，也具有提高軸對稱取向的穩(wěn)定化的優(yōu)點，但根據(jù)液晶顯示裝置的用途等，也可以省略。
雖然在上述說明中予以省略，但液晶顯示裝置100進而還具有通過透明基板110a與110b而相互對置配置的一對偏光板。典型的是一對偏光板的透過軸相互垂直而配置。進而，如后面所述，還可以設置雙軸性光學各向異性的介質層或單軸性光學各向異性的介質層(半透過型液晶顯示裝置)接著，參照圖2對本發(fā)明第一形式中實施方式的半透過型液晶顯示裝置200的結構進行說明。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式的半透過型液晶顯示裝置200的一個像素結構的模式圖，圖2(a)是平面圖，圖2(b)是沿圖2(a)中2B-2B’線的截面圖。
這里雖然表示的是將一個像素分為三(N＝3，透過區(qū)域分為2，反射區(qū)域分為1)的例子，但也可以根據(jù)像素間距將分割數(shù)(＝N)設定為至少為2以上(透過區(qū)域至少分為1，反射區(qū)域至少分為1)。還有，由于分割數(shù)(＝N)增多時有使有效開口率下降的傾向，所以在適用于高精細顯示面板的情況下，優(yōu)選能夠減少分割數(shù)(＝N)。
液晶顯示裝置200具有透明基板(例如玻璃基板)210a、與透明基板210a對置設置的透明基板210b、以及在透明基板210a與210b之間設置的垂直取向型液晶層220。在與兩方的基板210a及210b上的液晶層220相接的面上設置有垂直取向膜(未圖示)，在不施加電壓時，液晶層220的液晶分子對于垂直取向膜的表面大體垂直取向。液晶層220包含介電各向異性為負的向列液晶材料，根據(jù)需要還可以進而包含手征試劑。
液晶顯示裝置200具有在透明基板210a上形成的像素電極21 1、和透明基板210b上形成的對置電極231，和像素電極211與對置電極231之間設置的液晶層220規(guī)定像素。在透明基板210a上，如后面所述，形成TFT等電路元件。有時將透明基板210a與在其上形成的構成元件歸納起來稱為有源矩陣基板210a。
而且，典型地，在透明基板210b的液晶層220一側，形成有與像素相對應而設置的濾色鏡層230(有時將多個濾色鏡的全體稱為濾色鏡層230)、與在相鄰的濾色鏡230之間設置的黑色矩陣(遮光層)232，在它們之上形成對置電極231，但也可以是在對置電極231上(液晶層220一側)形成濾色鏡層230及黑色矩陣232。有時將透明基板210b與其上形成的結構元件歸納稱為對置基板(濾色鏡基板)210b。
像素電極211具有由透明導電層(例如ITO層)所形成的透明電極211a、與由金屬層(例如Al層)所形成的反射電極211b。結果是，像素包含由透明電極211a所規(guī)定的透過區(qū)域A、與由反射電極211b所規(guī)定的反射區(qū)域B。透過區(qū)域A以透過模式進行顯示，反射區(qū)域B以反射模式進行顯示。
在分割數(shù)(N＝3)為3(透過區(qū)域分為2，反射區(qū)域分為1)的圖2所示的液晶顯示裝置200中，在像素電極211的周圍的遮光區(qū)域上形成后述的壁結構體215。而且，像素電極211具有在像素內預定位置與分割數(shù)相對應數(shù)目(圖中n=3)的開口部214、與在預定位置的4個缺口部213。進而，液晶顯示裝置200還具有在像素內預定設置的遮光性導電層216。這里示例的遮光性導電層216包含覆蓋像素電極211的開口部214而設置的遮光性導電層216b、與覆蓋缺口部213的一部分而設置的遮光性導電層216a。覆蓋缺口部213的一部分的遮光性導電層216a以覆蓋包含相互對置形成的兩個缺口部213的對置的兩邊的區(qū)域的方式形成。
對該液晶層施加預定的電壓時，形成各自呈軸對稱取向的三個(與分割數(shù)相同)的液晶區(qū)域，這些液晶區(qū)域各自的軸對稱取向的中心軸在開口部214內(即與開口部214相對應而在遮光性導電層216b的表面形成的凹部內)或其附近形成。如后面的詳細說明，在像素電極211的預定位置設置的開口部214(遮光性導電層216b的凹部)有固定軸對稱取向區(qū)域的中心軸的位置的作用。
像素電極211上設置的缺口部213設置在軸對稱取向區(qū)域的邊界附近，規(guī)定液晶分子由電場而傾倒的方向，具有形成軸對稱取向區(qū)域的作用。在缺口部213的周圍，通過在像素電極211與對置電極231之間施加的電壓，形成傾斜的電場，該傾斜的電場規(guī)定液晶分子的傾倒的方向。進而，壁結構體215由其傾斜側面效果也起到在施加電壓(發(fā)生電場時)規(guī)定液晶分子傾倒方向的作用。由壁結構體215的傾斜側面所產(chǎn)生的取向制約力，在不施加電壓時也起作用，使液晶分子傾斜。在施加電場時，由缺口部213的傾斜電場與壁結構體215的變形所形成壁面的電場作用，使液晶分子傾倒方向受到制約，其結果是形成上述軸對稱取向。
而且，這里缺口部213包含與像素的透過區(qū)域中所形成的液晶區(qū)域的中心軸相對應的開口部(這里是圖2(a)中右側的開口部)214a為中心點對稱配置的4個缺口部213。通過設置這樣的缺口部213，施加電壓時液晶分子的傾倒方向受到制約，形成三個液晶區(qū)域。關于壁結構體21 5、開口部214、缺口部213的配置及它們的所優(yōu)選的形狀，與上述透過型液晶顯示裝置100的情況相同。在圖2中示例的是在區(qū)域A形成兩個液晶區(qū)域，反射區(qū)域B形成一個液晶區(qū)域的例子，但并不限于此。還有，各個液晶區(qū)域都是大體正方形的形狀，這從視野角特性與取向穩(wěn)定性的觀點是優(yōu)選的。
遮光性導電層216a是以覆蓋包含相互對置形成的兩個缺口部213的對置的兩邊的區(qū)域的方式形成，在由蝕刻形成缺口部213時，即使是發(fā)生過蝕刻及構成像素電極211的導電膜(這里是ITO層)的剝離等，構成像素電極211的導電膜發(fā)生了截斷，也由于是通過遮光性導電層216a而形成電氣連接，所以不會在像素內形成不能供給預定電壓的區(qū)域。所以能夠防止·抑制由像素電極211的截斷(斷線)所引起的顯示缺陷的發(fā)生。而且，遮光性導電層216a(及遮光性導電層216b)如果在形成反射電極211b的工序中由同一層一并形成，由于不增加制造工序，所以是優(yōu)選的。此時，作為形成反射電極211b及遮光性導電層216a、216b的材料，優(yōu)選使用構成透明電極211a的ITO層與不發(fā)生電腐蝕的材料(例如Ag、Ti、Ta、Mo、W及它們的合金或它們與Al的合金)，或者在下層具有不發(fā)生電腐蝕的材料的疊層結構(例如在上述金屬層上疊層Al的結構)，或者是IZO(InZnO)及ATO(SbSnO)等與Al難以發(fā)生電腐蝕的透明材料所形成的透明電極。
Al、Ag、Ti、Ta、Mo、W及它們的合金膜不僅在半導體及液晶顯示裝置等電子設備中的真空成膜裝置中能夠比較容易地形成膜，而且還可以適用于使用照相平版印刷工序的圖案形成。進而，在半透過型液晶顯示裝置中，在使用同反射電極膜同樣的材料且經(jīng)過同一成膜工序形成開口部及缺口部上設置的遮光性導電層之后，經(jīng)過照相平版印刷工序進行所期望的圖形形成，能夠在預定的位置形成。在這種情況下，由于能夠在反射電極的成膜工序中同時形成遮光性導電層，所以能夠達到縮短工序，提高成品率，以及降低制造成本的目的。
開口部214是為了固定軸對稱取向區(qū)域的中心軸而設置。像素電極211中設置的開口部214，在覆蓋其而形成遮光性導電層216b的表面形成凹部。由該凹部的形狀效果，制約液晶分子的傾斜方向，使軸對稱取向的中心軸固定、穩(wěn)定化。為了形成用于固定軸對稱取向區(qū)域的中心軸的凹部的開口部214的形狀，優(yōu)選是圖示的圓形，但并不限于此。但是應為了全方位發(fā)揮大體相等的取向制約力，優(yōu)選是四邊形以上的多邊形，而且優(yōu)選是正多邊形。
覆蓋開口部214的遮光性導電層216b具有抑制從在液晶區(qū)域的中央附近形成的軸對稱取向的中心軸附近的漏光的作用。如上所述，由于規(guī)則取向結構附近的液晶分子比其它區(qū)域的液晶分子有更大的傾斜(更接近水平)，所以在正常黑色模式顯示中，可以觀察到比其他區(qū)域明亮。特別是由于物理取向規(guī)則結構即使是在不施加電壓時也能夠發(fā)揮取向制約力，所以即使是在黑色顯示狀態(tài)下也會發(fā)生漏光，成為對比度比低下的原因。由開口部214所形成的遮光性導電膜216b的表面凹部，由其形狀效果能夠制約液晶分子的傾斜方向。而且，開口部214是為了固定液晶區(qū)域的軸對稱取向的中心軸而設置，所以配置于子像素的中央附近。所以，開口部214的附近產(chǎn)生漏光時會使對比度比顯著下降。通過設置覆蓋開口部214的遮光性導電層216b，能夠抑制對比度比的下降。當然，設置覆蓋缺口部213的一部分的遮光性導電層216b也同樣能夠起到抑制缺口部213的附近的漏光的作用。但是，為了充分發(fā)揮缺口部213的傾斜電場的作用，優(yōu)選是覆蓋缺口部213的寬的區(qū)域，如上所述，優(yōu)選是設置為了能夠防止像素電極211的斷線而選擇性地僅覆蓋缺口部213的一部分區(qū)域的遮光性導電層216b。而且，沒有必要使遮光性導電層216a與缺口部213的一部分重合，為了防止由像素電極211內的裂紋引起的斷線不良，如上所述，在容易發(fā)生裂紋的場所(這里是兩個缺口部213的對置的兩邊之間)設置遮光性導電層216a。
液晶顯示裝置200在鄰接的像素之間具有遮光區(qū)域，在該遮光區(qū)域的透明基板210a上有壁結構體215。由于遮光區(qū)域對顯示沒有貢獻。所以，遮光區(qū)域中形成的壁結構體215不會對顯示產(chǎn)生不良影響。這里所示例的壁結構體215是設置為包圍像素的連續(xù)的壁，但并不限于此，也可以是截斷為多個的壁。由于該壁結構體215具有規(guī)定液晶區(qū)域的像素的外延附近所形成的邊界的作用，所以優(yōu)選具有一定的長度。例如，在由多個壁構成壁結構體215的情況下，優(yōu)選各個壁的長度比鄰接的壁之間的長度要長。
如果在遮光區(qū)域(這里是由黑色矩陣232所規(guī)定的區(qū)域)形成規(guī)定液晶層220的厚度(也稱為單元間隙)的支撐體233，則不會產(chǎn)生顯示質量的下降，所以是優(yōu)選的。支撐體233也可以是在透明基板210a與210b中的任意一個上形成，如例所示，并不限于在遮光區(qū)域上設置的壁結構體215上設置的情況。在壁結構體215上形成支撐體233的情況下，使壁結構體215的高度與支撐體233的高度的和設定為液晶層220的厚度。在不形成壁結構體215的區(qū)域設置支撐體233的情況下，使支撐體233的高度設置為液晶層220的厚度。
在該液晶顯示裝置200中，對像素電極211及對置電極231施加預定的電壓(閾值以上的電壓)時，在三個開口部214內或其附近形成各自的中心軸穩(wěn)定化的三個軸對稱取向，像素電極211內設置的四個缺口部213規(guī)定相鄰的三個液晶區(qū)域內的液晶分子由電場而傾斜的方向，壁結構體215使液晶區(qū)域的像素外延附近所形成的邊界穩(wěn)定化。
而且，在圖2所示的液晶顯示裝置200中，示例的是在透明基板210a上僅設置缺口部213、開口部214、及壁結構體215等規(guī)則取向結構，但也可以在透明基板210b上設置規(guī)則取向結構，還可以在雙方的透明基板上設置規(guī)則取向結構。當然，采用在任何一個透明基板上設置規(guī)則取向結構的構成，都能夠得到簡化制造工藝的效果。另一方面，例如在雙方的透明基板上設置中心固定用的開口部，由于能夠使軸對稱取向的中心軸進一步有效地固定·穩(wěn)定化，所以能夠減少顯示的粗糙及縮短中間調的響應時間。
還有，壁結構體215由于在無施加(電壓)時也能夠發(fā)揮取向的制約力，所以即使是在中間調的顯示狀態(tài)中，也具有提高軸對稱取向的穩(wěn)定化的優(yōu)點，但根據(jù)液晶顯示裝置的用途等，也可以省略。而且，通過設置開口部214，固定·穩(wěn)定化軸對稱取向的中心軸，能夠得到提高顯示均勻性的效果，但根據(jù)液晶顯示裝置的用途等，也可以省略。
接著，對能夠進行透過模式與反射模式的顯示兩者的半透過型液晶顯示裝置200所特有的優(yōu)選結構加以說明。
在透過模式的顯示中，顯示所用的光僅通過液晶層220一次，與此相比，在反射模式的顯示中，顯示所用的光通過液晶層220兩次。所以，如圖2(b)的模式所示，優(yōu)選將透過區(qū)域A的液晶層220的厚度dt設定為反射區(qū)域B的液晶層220的厚度dr的大約2倍。通過這樣的設定，能夠使液晶層220對于兩顯示模式的光所給予的延遲大體相等。最優(yōu)選dr＝0.5dt，但如果在0.3dt＜dr＜0.7dt的范圍內，都能夠實現(xiàn)由雙方的模式進行的良好顯示。當然，根據(jù)用途也可以是dr＝dt。
在液晶顯示裝置200中，為了使反射區(qū)域B的液晶層220的厚度小于透過區(qū)域A的液晶層的厚度，僅在玻璃基板210b的反射區(qū)域B中設置透明介電體層234。如例所示，優(yōu)選透明介電體層234設置在對置電極231的下側(與液晶層相反的一側)。通過采用這樣的結構，由于沒有必要在反射電極211b下使用絕緣膜等設置臺階差，所以具有能夠簡化有源矩陣基板210a的制造的優(yōu)點。進而，在為了設置調整液晶層220的厚度的臺階差的絕緣膜上設置反射電極211b時，遮擋通過覆蓋絕緣膜的斜面(錐部)的反射電極在透過顯示中所使用的光，或者是，由絕緣膜的斜面上形成的反射電極所反射的光，由于內部的重復反射使反射顯示中也不能充分利用。雖然存在有這些問題，但通過采用上述結果能夠抑制這些問題的發(fā)生，改善光的利用效率。
進而，在該透明介電體層234中使用具有光的散亂功能(擴散反射功能)的元件，即使不對反射電極211b賦予擴散反射功能，也能夠實現(xiàn)接近紙白的白色顯示。即使不對透明介電層234賦予光擴散反射功能，通過對反射電極211b的表面賦予凹凸形狀，也能夠實現(xiàn)接近紙白的白色顯示，但是有凹凸形狀引起軸對稱取向的中心軸的位置不穩(wěn)定的情況。與此相比，如果使用具有光散亂功能的透明介電層234與具有平坦表面的反射電極211b，則具有由反射電極211b上形成的開口部214(遮光性導電層216的凹部)使中心軸的位置能夠進一步為穩(wěn)定化的優(yōu)點。還有，為了對反射電極211b賦予擴散反射功能，在其表面形成凹凸的情況下，優(yōu)選凹凸形狀為不發(fā)生干涉色的連續(xù)波狀，優(yōu)選能夠使軸對稱取向的中心軸穩(wěn)定化而設定。
而且，在透過模式的顯示中顯示所用的光僅通過濾色鏡層230一次，與此相比，在反射模式的顯示中，顯示所用的光通過濾色鏡層230兩次。所以，作為濾色鏡層230使用與透過區(qū)域A及反射區(qū)域B相同光學濃度的濾色鏡層時，有使反射模式中色純度及/或亮度低下的現(xiàn)象。為了抑制該問題的發(fā)生，優(yōu)選反射區(qū)域的濾色鏡層的光學濃度比透過區(qū)域的濾色鏡層要小。還有，這里所說的光學濃度是表示濾色鏡層的特征的特性值，如果濾色鏡層的厚度減小，則光學濃度減小。或者是濾色鏡層的厚度維持不變，例如通過降低添加色素的濃度，也能夠使光學濃度減小。
接著，參照圖3及圖4，對半透過型液晶顯示裝置中所適用的有源矩陣基板的結構的一例加以說明。圖3是有源矩陣基板的部分放大圖。圖4是沿圖3中X-X’線的截面圖。圖3與圖4中所示的有源矩陣基板，與圖2所示的有源矩陣基板211a的不同之處在于，在透過區(qū)域A中有形成一個液晶區(qū)域的結構(即開口部214與缺口部213的數(shù)目少)，其余的結構都相同。
圖3與圖4中所示的有源矩陣基板，例如有由玻璃基板構成的透明基板1，在透明基板1上相互垂直地設置有柵極信號線2與源極信號線3。在這些信號線2與3的交叉部的附近設置有TFT4，TFT4的漏極電極5與像素電極6相連接。
像素電極6具有由ITO等透明導電層所形成的透明電極7與由Al等所形成的反射電極8，透明電極7規(guī)定透過區(qū)域A，反射電極8規(guī)定反射區(qū)域B。在像素電極6的預定區(qū)域，如上所述，為了控制軸對稱取向區(qū)域的取向，設置有缺口部14與開口部15。進而，形成遮光性導電層216a，覆蓋包含相互對置形成的兩個缺口部14的相對置的兩個邊的區(qū)域。遮光性導電層216a與反射電極8一體形成。該遮光性導電層216a能夠防止缺口部14附近由透明導電層的剝離等所引起的顯示缺陷。而且，還形成覆蓋在透明電極7上形成的開口部15a的遮光性導電層216b。遮光性導電層216b能夠抑制·防止由開口部15a附近的漏光所引起的對比度比的下降。這里，由于未設置覆蓋在反射電極8上形成的開口部15b的遮光性導電層，所以在凹的形狀效果的基礎上，在施加電壓時還生成傾斜電場，規(guī)定液晶分子的傾斜方向。所以，與設置了遮光性導電層的情況相比，固定·穩(wěn)定化軸對稱取向的中心軸的效果更高。還有，雖然在開口部15b的附近發(fā)生漏光，但由于在反射區(qū)域，對于對比度比的影響比透過區(qū)域要少，所以在有些情況下，可以省略遮光性導電層，對于得到更強的取向制約力更為有利。當然，在重視對比度比的情況下，也可以設置覆蓋開口部15b的遮光性導電層。
在液晶顯示裝置200中，在像素外的非顯示區(qū)域的信號線(遮光區(qū)域)的部分也形成包圍像素的壁結構體(未圖示)，由此使軸對稱取向區(qū)域更為穩(wěn)定化。
像素電極6在下一段的柵極信號線上通過柵極絕緣膜9而重疊，形成輔助電容。而且，TFT4具有從柵極信號線2分歧的柵極電極10的上部疊層柵極絕緣膜9、半導體層12、溝道保護層13以及n+-Si層11(源極·漏極電極)的結構。
還有，雖然這里所表示的是底柵(bottom gate)型的TFT的結構例，但并不限于此，也可以適用于頂柵(top gate)型的TFT。
參照圖5及圖6，對具有垂直取向型液晶層的本發(fā)明第一形式的實施方式中液晶顯示裝置具有優(yōu)異的視角特性的理由加以說明。
圖5是為了說明由像素電極6中設置的缺口部13(或遮光性導電層未覆蓋的開口部(例如圖3中的開口部15b))所產(chǎn)生的取向制約力的動作的圖，(a)是表示不施加電壓時，(b)是表示施加電壓時液晶分子取向狀態(tài)的模式圖。圖5(b)所示的狀態(tài)是表示中間調的狀態(tài)。
圖5所示的液晶顯示裝置，順次在透明基板1上具有絕緣膜16、具有缺口部13的像素電極6、取向膜22。在另一方的透明基板17上，順次形成濾色鏡層18、對置電極19、及取向膜32。在兩基板間設置的液晶層20包含具有負的介電各向異性的液晶分子21。
如圖5(a)所示，在不施加電壓時，液晶分子21由垂直取向膜22及32的取向制約力而對于基板表面大體垂直配置，由缺口部13所形成的凹部的形狀效果，在缺口部13內或其附近，以凹部為中心軸對稱配置。
另一方面，在施加電壓時，如圖5(b)所示，由于介電各向異性為負的液晶分子21的分子長軸相對于電力線而垂直，所以由缺口部13周圍形成的傾斜電場，規(guī)定液晶分子21的傾倒方向。所以，成為以缺口部13為中心的軸對稱配置。由于該軸對稱取向區(qū)域內液晶導向矢(director)是全方位(基板面內的方位)配置，所以視角特性優(yōu)異。而且，在中心軸的周圍，液晶分子的取向連續(xù)。
在缺口部13及/或開口部另外再設置壁結構體時，由壁結構體的側面(壁面)的取向制約力規(guī)定液晶分子21的傾倒方向。典型地，由于形成了覆蓋壁結構體的垂直取向膜，所以液晶分子受到制約力對于壁面垂直取向。
圖6是為了說明由設置了覆蓋像素電極6的開口部15的遮光性半導體層26的結構所產(chǎn)生的取向制約力的作用的圖，(a)是表示上述實施方式中示例的結構，(b)是開口部15下層的絕緣層16上設置有凹部16a的結構。二者都是模式地表示不施加電壓狀態(tài)下的液晶分子的取向狀態(tài)。
圖6(a)所示的液晶分子的取向狀態(tài)與圖5(a)所示的液晶分子的取向狀態(tài)實質上相同。就是說，由開口部15所形成的凹部的形狀效果規(guī)定液晶分子的取向方向。但是，由于在圖6(a)的結構中即使施加電壓，開口部15的周圍也不生成傾斜的電場，所以由凹部所制約的初期取向所規(guī)定的液晶分子由電場而傾倒，接著，周圍的液晶分子與凹部附近的液晶分子的取向相匹配而取向，形成軸對稱取向。由于開口部15被遮光性導電層26所覆蓋，不形成傾斜的電場，取向制約力弱，但能夠抑制開口部15附近的漏光。
在由開口部15所得到的凹部(臺階差)小，不能夠得到充分的取向制約力的情況下，如圖6(b)所示，可以在開口部15下面的絕緣層16上設置凹部16a，增大在其表面形成的凹部的臺階差。如上所述，為了得到在表面固定·穩(wěn)定化軸對稱取向的中心軸，在與液晶層相接的表面，以優(yōu)選形成0.1μm以上、更優(yōu)選為0.15μm以上的臺階差的方式?jīng)Q定絕緣層16的凹部16b的深度即可。還有，由于在絕緣層(例如厚度3μm的樹脂層)16上形成像素電極(例如厚度150nm的ITO)6、遮光性導電層(例如厚度200nm的Al層)26和取向膜(例如厚度80nm的垂直取向膜)12，所以優(yōu)選凹部16a的深度為0.5μm以上。在形成了與液晶層相接的表面上深度超過2μm的凹部時，在該凹部的臺階差側面部的液晶分子的傾斜引起漏光的增大，所以是不優(yōu)選的。
接著，參照圖7對本發(fā)明中實施方式的液晶顯示裝置的更具體的結構加以說明。
圖7所示的液晶顯示裝置，具有背光燈、半透過型面板50、通過半透過型液晶面板50而相互對置設置的一對偏光板40及43、設置在偏光板40及43與液晶面板50之間的1/4波長板41及44、設置在1/4波長板41及44與液晶面板50之間的光學各向異性為負的相位差板42及45。液晶面板50具有設置在透明基板(有源矩陣基板)1與透明基板(對置基板)17之間的垂直取向型液晶層20。作為液晶面板50，這里使用具有與圖2所示的液晶顯示裝置200同樣結構的部件。
以下對圖7所示的液晶顯示裝置的顯示動作進行簡單的說明。
關于反射型模式，從上側射入的光通過偏光板43，成為直線偏光。該直線偏光入射到使偏光板43的透過軸與1/4波長板44的滯相軸所成的角度為45度而配置的1/4波長板44，成為圓偏光，透過在基板17上形成的濾色鏡層(未圖示)。還有，這里使用對從法線方向入射的光不產(chǎn)生相位差的相位差板45。
在不施加電壓時，由于液晶層20中的液晶分子對于基板面大體垂直取向，所以入射的光線以相位差幾乎為零地透過，由下側的基板1上所形成的反射電極所反射。被反射的圓偏光再一次通過液晶層20，并通過濾色鏡層，再次由圓偏光通過光學各向異性為負的相位差板45，經(jīng)過1/4波長板44，變換為與最初入射、透過了偏光板43時的偏光方向相垂直的偏光方向的直線偏光，到達偏光板43，由此，光不能透過偏光板43，成為黑顯示。
另一方面，在施加電壓時，由于液晶層20中的液晶分子從與基板面垂直方向朝水平方向傾斜，所以入射的圓偏光由液晶層20的復折射而成為橢圓偏光，由下側的基板1上形成的反射電極所反射。被反射的光由液晶層20進一步變?yōu)槠鉅顟B(tài)，再一次通過液晶層20中，并通過濾色鏡層，再次通過光學各向異性為負的相位差板45，為了作為橢圓偏光入射到1/4波長板44，達到偏光板43時不成為與入射的偏光方向垂直的直線偏光，透過偏光板43。就是說，通過調節(jié)施加的電壓能夠控制液晶分子的傾倒程度，改變能夠透過偏光板43的反射光量，進行輝度等級顯示。
而且，對于透過型模式的顯示，上下兩枚的偏光板43及偏光板40的各自的透過軸相垂直而配置，從光源射出的光由偏光板40變?yōu)橹本€偏光，該直線偏光入射到使偏光板40的透過軸與1/4波長板41的滯相軸所成的角度為45度而配置的1/4波長板41時，成為圓偏光，經(jīng)過光學各向異性為負的相位差板42，入射到下側基板1的透過區(qū)域A。還有，這里使用對從法線方向入射的光不產(chǎn)生相位差的相位差板42。
在不施加電壓時，由于液晶層20中的液晶分子對于基板面大體垂直取向，所以入射的光線以以相位差幾乎為零地透過，以圓偏光的狀態(tài)入射到下側的基板1，以圓偏光的狀態(tài)經(jīng)過液晶層20及上側的基板17，透過上側的光學各向異性為負的相位差板45，到達1/4波長板44。這里，通過下側的1/4波長板41與上側的1/4波長板44的滯相軸相互垂直而配置，透過來的偏光使下側的1/4波長板41所生成的相位差由上側的1/4波長板44所相消，回到原來的直線偏光。透過上側的1/4波長板44后的偏光成為與偏光板40的透過軸(偏光軸)相平行的直線偏光，被透過軸與偏光板40相垂直的偏光板43所吸收，成為黑顯示。
另一方面，在施加電壓時，液晶層20中的液晶分子21從與基板面垂直方向朝水平方向傾斜，向液晶顯示裝置入射的圓偏光由液晶層20的復折射而成為橢圓偏光，為了使上側的CF基板17與上側的光學各向異性為負的相位差板45及1/4波長板44作為橢圓偏光到達偏光板43，光不成為與入射時的偏光成分相垂直的直線偏光，通過偏光板43而透過。就是說，通過調節(jié)施加的電壓控制液晶分子的傾倒程度，改變能夠透過偏光板43的透過光量，進行輝度等級顯示。
光學各向異性為負的相位差板能夠將液晶分子垂直取向狀態(tài)下視野角變化情況下的相位差的變化量抑制為最小，抑制從寬視野角側觀察時的黑色浮動。而且，還可以使用光學各向異性為負的相位差板與1/4波長板一體化的雙軸性相位差板，取代負的相位差板與1/4波長板的組合。
在本發(fā)明的在軸對稱取向區(qū)域實行不施加電壓時進行黑顯示，施加電壓時進行白顯示的正常黑色模式的情況下，通過在液晶顯示裝置(面板)的上下設置一對1/4波長板，也能夠消除由偏光板引起的消光模樣，改善亮度。而且，在使上下的偏光板的透過軸相互垂直配置、在軸對稱取向區(qū)域進行正常黑色模式的情況下，由于從原理上能夠實現(xiàn)與配置為交叉尼科耳棱鏡的一對偏光板同樣程度的黑顯示，所以能夠實現(xiàn)極高的對比度比，同時還能夠實現(xiàn)全方位的取向，達到寬的視野角特性。
而且，關于本發(fā)明所規(guī)定的透過區(qū)域的液晶層的厚度dt與反射區(qū)域的液晶層的厚度dr的關系，如圖8的透過區(qū)域與反射區(qū)域的電壓-反射率(透過率)的液晶厚度依存性所示，優(yōu)選滿足0.3dt＜dr＜0.7dt的關系，更優(yōu)選滿足0.4dt＜dr＜0.6dt。使用比下限值低的反射區(qū)域的液晶層的厚度，最大反射率為50％以下，不能得到充分的反射率。另一方面，在反射區(qū)域的液晶層的厚度dr比上限值大的情況下，由于電壓-反射率特性中存在有與透過顯示時不同的驅動電壓下反射率成為最大的極大值，同時在透過顯示的最佳白顯示的電壓下相對反射率降低的傾向增大，最大反射率為50％以下，從而不能得到充分的反射率。但是，在使反射區(qū)域B中液晶層的光路長度是透過區(qū)域的2倍，與透過區(qū)域A同一設計的情況下，液晶材料的光學復折射各向異性(Δn)與面板的單元厚度設計就變得極為重要。
對本發(fā)明的實施方式中半透過型液晶顯示裝置的具體特性進行以下的示例。
這里，制作了具有圖7所示結構的液晶顯示裝置。液晶單元50中使用了與圖2所示的液晶顯示裝置200同樣結構的液晶單元。但是，在透明介電體層234中是使用沒有光散亂功能的元件，在反射電極211b的下層部的表面形成凹凸狀連續(xù)的樹脂層，調整反射顯示時的擴散反射特性。
作為本實施例的液晶層的規(guī)則取向結構，在透過區(qū)域與反射區(qū)域的邊界附近設置一對缺口部，對利用電場變形的液晶分子的電傾斜取向進行控制。而且，在像素電極內的液晶區(qū)域的大體中央部實施電極的開口部，達到軸對稱取向的中心軸位置的固定與穩(wěn)定化。進而在像素區(qū)域外的遮光區(qū)域，形成能夠制約液晶分子從像素周圍的取向方向的結構物、即壁結構體。還有，在本發(fā)明的第一形式中，在一對缺口部附近及覆蓋像素的液晶區(qū)域的大體中央部的開口部的區(qū)域，由同一真空成膜工序形成反射部的反射電極膜同樣的Al膜，接著，經(jīng)過預定的照相平版印刷工序，進行圖形形成。由此，能夠防止由缺口部附近的像素電極膜的剝離所引起的顯示缺陷，同時對于黑顯示時由像素中央部的開口部臺階差附近的取向紊亂所引起的對比度比下降，也能夠由使用金屬導電膜的遮光效果而得到抑制。
在本實施例的液晶顯示裝置中，用共知的方法形成垂直取向膜。不進行摩擦處理。作為液晶材料，使用了介電率各向異性為負的材料(Δn＝0.1，Δε＝-4.5)。這里，透過區(qū)域的液晶層厚度dt為4μm，反射區(qū)域的液晶層厚度dr為2.2μm(dr＝0.55dt)。
本實施例的液晶顯示裝置的結構，是自上順次為偏光板(觀察側)、1/4波長板(相位差板1)、光學各向異性為負的相位差板(相位差板2(NR板))、液晶層(上側濾色鏡基板，下側有源矩陣基板)、光學各向異性為負的相位差板(相位差板3(NR板))、1/4波長板(相位差板4)、偏光板(背燈側)的疊層結構。還有，液晶層上下的1/4波長板(相位差板1與相位差板4)的滯相軸相互垂直，各自的相位差為140nm。光學各向異性為負的相位差板(相位差板2與相位差板3)的各自相位差為135nm。而且，在兩塊偏光板(觀察側、背燈側)中，透過軸垂直配置。
對液晶顯示裝置施加驅動信號(對液晶層施加4V)，評價其顯示特性。在液晶顯示裝置全面點亮情況下的檢查中，未發(fā)現(xiàn)伴隨像素顯示缺陷的黑點。
透過顯示的視角-對比度比特性的結果示于圖9。透過顯示的視角特性表現(xiàn)出大體全方位對稱的特性，CR＞10的區(qū)域為±80°，良好，透過對比度在正面也高達330∶1。
另一方面，反射顯示的特性由分光測色計(Minolta公司制CM2002)進行評價，以標準擴散板作為基準約8.7％(開口率100％換算率)，反射顯示的對比度值為23，與歷來的液晶顯示裝置相比，表現(xiàn)出良好的高對比度比。
而且，作為比較例，還制作了形成與上述實施例同樣的開口部、缺口部及壁結構體，但不設置遮光性導電層的液晶顯示裝置。對該液晶顯示裝置實行全面點亮時，確認了由像素電極(透明電極)的剝離引起的黑點(顯示缺陷)。進而，通過顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)了在黑顯示狀態(tài)(不施加電壓時)下與開口部對應的凹部(臺階差部)附近的漏光，確認了由該漏光引起的對比度比的下降。在該比較例中，施加4V電壓時透過顯示對比度比的值為280∶1，比上述實施例的情況低。
還有，在上述實施例中，雖然示例的是形成軸對稱取向的液晶區(qū)域的垂直取向型液晶顯示裝置，但也可以適用于MVA型液晶顯示裝置。
如上所述，在半透過型液晶顯示裝置中，優(yōu)選透過區(qū)域的液晶層的厚度dt與反射區(qū)域的液晶層的厚度dr之間能夠滿足0.3dt＜dr＜0.7dt的關系而設定。為了設定液晶層的厚度，采用在對置基板(典型地為濾色鏡基板)的液晶層一側設置透明介電體層(厚度為dt-dr)的結構時，由于沒有必要在反射電極下使用絕緣膜等設置臺階差，所以具有能夠簡化有源矩陣基板210a的制造工序等優(yōu)點。
但是，由透明介電體層所形成的臺階差，像素內液晶分子的取向紊亂，透過區(qū)域與反射區(qū)域形成各自的軸對稱取向，或者是軸對稱取向的中心位置的控制變得困難，會發(fā)生漏光、視角依存性、粗糙感等顯示上的問題。
以下對能夠抑制半透過型液晶顯示裝置中液晶面板內形成的臺階差所引起的液晶的取向紊亂，使液晶分子的取向充分穩(wěn)定化，防止顯示不良發(fā)生的本發(fā)明第二形式的實施例進行說明。還有，本發(fā)明第二形式的液晶顯示裝置可以與上述本發(fā)明第一形式的液晶顯示裝置進行適當?shù)慕M合。
參照圖10及圖11對本發(fā)明第二形式的實施例的半透過型液晶顯示裝置300的結構進行說明。
圖10是是表示本發(fā)明的第二形式中的實施方式的半透過型液晶顯示裝置300的一個像素結構的模式圖，(a)是平面圖，(b)是沿圖10(a)中10B-10B’線的截面圖。圖11是圖10(b)的反射區(qū)域與透過區(qū)域的邊界部的放大圖。半透過型液晶顯示裝置300與圖2所示的半透過型液晶顯示裝置200的不同之處在于，透明介電體層334對于缺口部313a的配置按照以下的說明進行最優(yōu)化。而且，盡管半透過型液晶顯示裝置300不具有半透過型液晶顯示裝置200的壁結構體215、開口部214、及遮光性導電層216，然而設置為優(yōu)選的理由與上述相同。而且，對于半透過型液晶顯示裝置300與半透過型液晶顯示裝置200共同的結構，其說明予以省略。
半透過型液晶顯示裝置300具有透明基板310a、與透明基板310a對置設置的透明基板310b、以及在透明基板310a與310b之間設置的垂直取向型液晶層320。
液晶顯示裝置300具有在透明基板310a上形成的像素電極311、在透明基板310b上形成的對置電極331，和像素電極311與對置電極331之間設置的液晶層320規(guī)定像素。在透明基板310a上，形成TFT等電路元件。
而且，典型地，在透明基板310b的液晶層320一側，形成有與像素相對應而設置的濾色鏡層330、與在相鄰的濾色鏡層330之間設置的黑色矩陣(遮光層)332、進而，用于調整液晶層厚度的透明介電體層334，在它們之上形成對置電極331。
像素電極311具有由透明導電層(例如ITO層)所形成的透明電極311a、與由金屬層(例如鋁層、含鋁的合金層、以及包含它們中任一的疊層部)所形成的反射電極311b。結果是，像素包含由透明電極311a所規(guī)定的透過區(qū)域A、與由反射電極311b所規(guī)定的反射區(qū)域B。透過區(qū)域A以透過模式進行顯示，反射區(qū)域B以反射模式進行顯示。
在透過模式的顯示中，顯示所用的光僅通過液晶層320一次，與此相比，在反射模式的顯示中，顯示所用的光通過液晶層320兩次。所以，如圖10(b)的模式所示，優(yōu)選將透過區(qū)域A的液晶層320的厚度dt設定為反射區(qū)域B的液晶層320的厚度dr的大約2倍。通過這樣的設定，能夠使液晶層320對于兩顯示模式的光所給予的延遲大體相等。最優(yōu)選的是dr＝0.5dt，但如果在0.3dt＜dr＜0.7dt的范圍內，都能夠實現(xiàn)由雙方的模式進行的良好顯示。
分割數(shù)(＝N)為3(透過區(qū)域分為2，反射區(qū)域分為1)的圖10所示的液晶顯示裝置300具有在像素電極311的預定位置形成的4個缺口部313。該4個缺口部313中的兩個缺口部313a設置在透明電極311a與反射電極311之間。在這里所示例的結構中，在與反射電極311b相鄰接的透明電極311a的部分設置有缺口部313a。4個缺口部313中的另外兩個缺口部313b設置在透明電極311a的透過區(qū)域A中所形成的兩個軸對稱取向區(qū)域的邊界附近(在長度方向上將透明電極311a約2等分的位置)。在這四個(兩對)缺口部313所形成的像素電極311的周圍形成傾斜電場，由此在像素內形成三個軸對稱取向區(qū)域。
這里，對置電極310b的液晶層320一側的表面，由反射區(qū)域B中設置的透明介電體層334而形成臺階差，設定缺口部313a與透明介電體層334的配置關系，使在透過區(qū)域A與反射區(qū)域B的邊界附近所形成的該臺階差附近(透明介電體層334的端面附近)的液晶分子的取向，與由缺口部313a附近形成的傾斜電場引起的液晶分子的取向相吻合。
參照圖11對其進行詳細的說明。
由于透明介電體層334是為了設定反射區(qū)域B的液晶層320的厚度dr所設置，所以至少存在有與反射電極311b相對置的區(qū)域，一般地，考慮傾斜行進的光，比反射電極311b稍大而形成。所以，位于透過區(qū)域A與反射區(qū)域B的邊界附近的透明介電體層334的端面(圖11中的輔助線EL)，與反射電極311b相比，更位于透明電極311a一側。
在這種情況下，透明介電體層334的端面(EL)與缺口部313a的寬度W的中心(圖11中的輔助線CL)相比，更位于透明電極311a一側時，反射區(qū)域B中形成的液晶區(qū)域與透過區(qū)域A中形成的液晶區(qū)域的邊界附近的液晶分子的取向紊亂，透過區(qū)域與反射區(qū)域中所形成的軸對稱取向容易不穩(wěn)定。
下面的表1表示實驗例。
表1中的dL是從透明介電體層334的端面(EL)到缺口部313a的寬度W的中心(CL)的距離，端面(EL)比中心(CL)更位于反射電極311b一側(圖11中右側)的情況下為“正”。
還有，這里作為液晶材料，使用了介電率各向異性為負的材料(Δn＝0.1，Δε＝-4.5)。而且，透過區(qū)域的液晶層厚度dt為4μm，反射區(qū)域的液晶層厚度dr為2.2μm(dr＝0.55dt)，像素電極的短邊方向的長度(寬)為50μm、長邊方向的長度為160μm、切口部的深度(像素電極的短邊方向)為20μm。
表1中的“○”表示形成的三個軸對稱取向區(qū)域，其中透過區(qū)域A中兩個，反射區(qū)域B中一個?！啊痢北硎緵]有穩(wěn)定地形成上述三個軸對稱取向。
表1


從表1的結果可知，為了形成穩(wěn)定的軸對稱取向，優(yōu)選透明介電體層334的端面(EL)與缺口部3 13a的寬度W的中心(CL)一致(dL＝0)，或者是，比中心(CL)更位于反射電極311b一側。此時的缺口部的寬度W為7μm以上。
接著，對缺口部的寬度W給予液晶分子的取向的影響的研究結果進行說明。
圖12(a)～(f)是表示在液晶層施加白電壓(這里為4V)之后，經(jīng)過200ms之后液晶分子(圖中的線段)LC與液晶層內形成的電場等電位線EQ的模式圖，是基于模擬的結果。液晶層的厚度為4μm，液晶材料的折射率各向異性Δn＝0.1，介電率各向異性Δε＝-4.5。而且，示例的是在對置電極的液晶層一側以30μm的間隔設置壁(壁結構體或凸部)的結構，忽視對于缺口部的作用的影響。
圖12(a)是未設置缺口部的情況，圖12(b)是缺口部的寬度W為3μm，圖12(c)是缺口部的寬度W為6μm，圖12(d)是缺口部的寬度W為9μm，圖12(e)是缺口部的寬度W為12μm，圖12(f)是缺口部的寬度W為15μm的情況。從圖12可知，缺口部的寬度W增大時，等電位線EQ進入缺口部，與此相伴，缺口部的液晶分子的取向方向接近垂直。
這里，考察從表1的結果所得到的“缺口部的寬度W為7μm”的意義。
表1中表示結果的實驗用液晶顯示裝置，具有圖13所示的電壓-透過特性(V-T曲線)，該液晶層的閾值電壓是1.6V。此外，閾值電壓定義為以飽和時透過率為100％時的透過率3％的電壓值。
圖14是表示通過計算缺口部的寬度W與缺口部中心(W/2的位置)的電位的關系所求得的結果的曲線圖。從圖14可知，隨著缺口部的寬度W的增大，缺口部中心部的電位下降，在大約7μm處，閾值電壓值為1.6V。
就是說，缺口部如果具有比其中心的電位與閾值電壓大體相等的寬度W更大的寬度W，則通過使透明介電體層334的端面(EL)與缺口部313a的寬度W的中心(CL)一致(dL＝0)，或者是，比中心(CL)更位于反射電極311b一側的結構，能夠穩(wěn)定地形成軸對稱取向區(qū)域。
這樣，優(yōu)選缺口部的寬度W為7μm以上，但是為了抑制開口率的下降又優(yōu)選減小缺口部的寬度W，即使考慮到工藝的余量，也優(yōu)選設定最小的中心值，使缺口部的寬度W為7μm以上。
參照圖15(a)及(b)，對由上述結構能夠穩(wěn)定地形成軸對稱取向區(qū)域的理由進行說明圖15(a)是表示本實施方式的液晶顯示裝置中缺口部313a的附近的液晶層上形成的電場的等電位線EQ與液晶分子LC的取向的樣子的模式圖，(b)是表示未設置缺口部的情況下的液晶層上形成的電場的等電位線EQ與液晶分子LC的取向的樣子的模式圖。對置電極(未圖示)覆蓋透明介電體層而全面形成。每個圖都是在電極間施加白電壓(這里為4V)的情況下的模擬結果。
如圖15(a)所示，在透明介電體層334的端面與反射電極311b的端部(透明電極311a的端部)相一致(即dL＝W/2)而配置的結構中，透明介電體層334的透過區(qū)域一側附近的液晶分子的取向方向，與由缺口部313a生成的傾斜電場引起的液晶分子的取向方向相吻合，結果是在反射區(qū)域及透過區(qū)域穩(wěn)定地形成軸對稱取向。
與此相比，在不設置缺口部的結構中，如圖15(b)所示，透明介電體層的側面附近的液晶分子的取向方向，與像素電極附近的液晶分子的取向方向相對立，因此不能穩(wěn)定地形成軸對稱取向。
如圖15(a)所示，為了使由缺口部313a生成的傾斜電場(取向制約力)引起的液晶分子的取向方向不被透明介電體層334上所形成的臺階差所擾亂，如參照表1所進行的說明，優(yōu)選使透明介電體層334的端面(EL)與缺口部313a的寬度W的中心(CL)一致(dL＝0)，或者是，優(yōu)選比中心(CL)更位于反射電極311b一側的結構。而且，此時的缺口部313a的寬度，在施加白電壓時，優(yōu)選其中心的電位設定在液晶層的閾值以下。還有，該關系在0.3dt＜dr＜0.7dt的范圍內大體成立。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如上所述，本發(fā)明的液晶顯示裝置是能夠以比較簡單的結構實現(xiàn)優(yōu)異顯示質量的液晶顯示裝置。本發(fā)明能夠適用于透過型液晶顯示裝置及半透過(透過·反射兩用)型液晶顯示裝置。特別是半透過型液晶顯示裝置能很好地適合于作為手機等移動設備的顯示裝置。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有第一基板、與所述第一基板對置設置的第二基板、以及在所述第一基板與所述第二基板之間設置的垂直取向型的液晶層；設置有多個分別包含有在所述第一基板上形成的第一電極、在所述第二基板上形成的第二電極、以及在所述第一基板與所述第二基板之間設置的所述液晶層的像素；所述第一電極具有在像素內的預定位置形成的至少一個開口部或缺口部；具有至少設置在所述至少一個開口部或缺口部的附近、與所述第一電極電氣連接的至少一個遮光性導電層；在所述多個像素的各個之中，在對所述液晶層至少施加預定的電壓時，形成液晶分子的傾斜方位相互不同的多個區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述多個像素的各個之中，在對所述液晶層至少施加預定的電壓時形成至少一個呈軸對稱取向的液晶區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述至少一個遮光性導電層包含至少覆蓋所述至少一個開口部或缺口部的一部分的遮光性導電層。
4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述至少一個開口部或缺口部包含相互對置而形成的兩個缺口部，所述至少一個遮光性導電層包含第一遮光性導電層，該第一遮光性導電層是以覆蓋包含所述兩個缺口部的對置的兩個邊的區(qū)域的方式形成的。
5.根據(jù)權利要求1～4中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述至少一個開口部或缺口部包含至少兩個開口部，所述至少一個遮光性導電層包含至少分別覆蓋所述至少兩個開口部的至少兩個第二遮光性導電層。
6.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶層至少在施加預定的電壓時形成分別呈軸對稱取向的至少兩個液晶區(qū)域，所述至少兩個液晶區(qū)域各自的軸對稱取向的中心軸在所述至少兩個開口部內或其附近形成。
7.根據(jù)權利要求1～6中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述遮光性導電層是由金屬膜所形成。
8.根據(jù)權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述金屬膜包含從Al、Ag、Ti、Ta、Mo、及W所構成的組中所選擇的至少一種金屬元素。
9.根據(jù)權利要求1～8中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述多個像素的間隙具有遮光區(qū)域，在所述遮光區(qū)域的所述第一基板上的所述液晶層一側，具有規(guī)則排列的壁結構體。
10.根據(jù)權利要求1～9中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述第二電極具有在像素內的預定位置形成的至少一個進一步形成的開口部；至少在施加預定的電壓時在所述液晶層形成的所述至少一個液晶區(qū)域的軸對稱取向的中心軸，在所述至少一個進一步形成的開口部內或其附近形成。
11.根據(jù)權利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征在于具有覆蓋所述至少一個進一步形成的開口部、與所述第二電極相電氣連接的至少一個進一步形成的遮光性導電層。
12.根據(jù)權利要求1～11中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述第一電極包含規(guī)定透過區(qū)域的透明電極與規(guī)定反射區(qū)域的反射電極，所述透過區(qū)域內的所述液晶層的厚度dt與所述反射區(qū)域內所述液晶層的厚度dr之間滿足0.3dt＜dr＜0.7dt的關系。
13.根據(jù)權利要求1～12中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述第一電極包含規(guī)定透過區(qū)域的透明電極與規(guī)定反射區(qū)域的反射電極，所述至少一個液晶區(qū)域包含所述透過區(qū)域內形成的液晶區(qū)域；所述至少一個開口部或缺口部包含與所述透過區(qū)域內形成的液晶區(qū)域的中心軸相對應的開口部、以及以所述開口部為中心點對稱配置的多個缺口部。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述反射電極以及所述至少一個遮光性導電層是由相同的金屬膜所形成。
15.根據(jù)權利要求12～14中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述第二基板的所述反射區(qū)域選擇性地設置透明介電體層。
16.根據(jù)權利要求1～15中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于具有通過所述第一基板與所述第二基板相互對置而配置的一對偏光板，在所述第一基板和/或所述第二基板與所述一對的偏光板之間，進而具有至少一個雙軸性光學各向異性的介質層。
17.根據(jù)權利要求1～16中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于進而具有通過所述第一基板與所述第二基板相互對置而配置的一對偏光板，在所述第一基板和/或所述第二基板與所述一對的偏光板之間，進而具有至少一個單軸性光學各向異性的介質層。
18.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有第一基板、與所述第一基板對置設置的第二基板、以及在所述第一基板與所述第二基板之間設置的垂直取向型的液晶層；設置有多個分別包含有在所述第一基板上形成的第一電極、在所述第二基板上形成的第二電極、以及在所述第一基板與所述第二基板之間設置的所述液晶層的像素；第一電極具有規(guī)定透過區(qū)域的透明電極與規(guī)定反射區(qū)域的反射電極，以及在所述透明電極與所述反射電極之間形成的缺口部；第二基板在所述反射區(qū)域進一步具有透明介電體層；所述透過區(qū)域內的所述液晶層的厚度dt與所述反射區(qū)域內所述液晶層的厚度dr之間滿足0.3dt＜dr＜0.7dt的關系；所述透明介電體層具有位于所述缺口部的寬度方向中心或比所述中心更靠近反射電極一側的端面；在對所述液晶層至少施加預定的電壓時，液晶層至少形成一個在所述透過區(qū)域及所述反射區(qū)域分別呈軸對稱取向的液晶區(qū)域。
19.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示裝置，其特征在于在對所述液晶層施加白電壓時，所述缺口部的所述中心的電位比所述液晶層的閾值電壓要低。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示裝置具有多個包含第一電極(111)、第二電極(131)、以及在第一電極與第二電極之間設置的垂直取向型液晶層(120)的像素，第一電極具有在像素內的預定位置形成的至少一個開口部(114)或缺口部(113)，具有至少設置在至少一個開口部或缺口部的附近、且與第一電極相電氣連接的至少一個遮光性導電層(116)。在各個像素中，至少在對液晶層施加預定的電壓時，形成液晶分子的傾斜方位相互不同的多個區(qū)域。由此防止在像素內的電極上設置開口部或缺口部的情況下由電極的截斷所引起的顯示缺陷的發(fā)生，或者可抑制由像素內設置的規(guī)則結構所引起光泄漏導致的對比度比的下降。
文檔編號G02F1/1333GK1658031SQ20051000847
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權日2004年2月19日
發(fā)明者鬼頭綱范, 川原武士, 玉井和彥, 大西憲明, 久米康仁, 岡本隆章 申請人:夏普株式會社