专利名称：液晶显示装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置及电子设备，特别涉及可在以反射模式和透射模式两者进行显示的半透射反射型的液晶显示装置中获得高对比度、广视角显示的技术。
背景技术：
作为液晶显示装置，已经提出一种在明亮的场所与反射型液晶显示装置一样利用外光，而在黑暗的场所与透射型液晶显示装置一样利用背照光源进行可以视认的显示的半透射反射型的液晶显示装置。作为这种半透射反射型液晶显示装置，提出的液晶显示装置为在上基板和下基板之间夹持有液晶层，同时，比如，在下基板的内面设置有在铝等的金属膜上形成透光用的窗部的反射膜，以这一反射膜作为半透射反射板起作用的液晶显示装置。在此场合，在反射模式中，从上基板侧入射的外光，在通过液晶层之后受到下基板的内面的反射膜的反射，再一次通过液晶层从上基板侧出射而贡献给显示。另一方面，在透射模式中，从下基板侧入射的来自背照光源中的光，在从反射膜的窗部通过液晶层之后，从上基板侧出射到外部而贡献给显示。所以，在反射膜形成区域中，形成窗部的区域成为透射显示区域，其他区域成为反射显示区域。
但是，在现有的半透射反射型液晶显示装置中，存在透射显示的视角狭小的问题。这是由于在液晶单元的内面设置半透射反射板以求不产生视差的关系，受限于只能在观察者侧设置一片偏振片进行反射显示，光学设计的自由度很小之故。于是，为解决这一问题，Jisaki等人，在下述的非专利文献1中，提出采用垂直取向液晶的新型半透射反射型液晶显示装置。其特征为以下三点。
(1)一点是采用将介质各向异性为负的液晶相对基板垂直取向，通过施加电压使其倒下的“VA(垂直取向)模式”。
(2)一点是采用透射显示区域和反射显示区域的液晶层厚度(液晶单元间隙)不同的“多间隙结构”(关于这一点，比如，可参照专利文献1)。
(3)另一点是将透射显示区域做成正八角形，在此区域内在对向基板上的透射显示区域的中央处设置凸起使液晶可向八个方向倒下。就是说，采用“取向分开结构”。
专利文献1日本专利特开平11-242226号公报。
非专利文献1“Development of transflective LCD for high contrastand wide viewing angle by using homeotropic alignment”，M.Jisaki et al.，Asia Display/IDW’01，p.133-136(2001)在专利文献1中公开的那样的多间隙结构，在使透射显示区域和反射显示区域的电光学特性(透射率—电压特性及反射率—电压特性)一致方面是有效的结构。其原因是因为在透射显示区域光通过液晶层一次，而在反射显示区域光通过液晶层两次之故。
但是，在Jisaki等人采用的取向分开的方法中，是利用凸起和多间隙的台阶差的非常巧妙的方法。不过，在此方法中有一个问题。就是说，在上述非专利文献1中描述的透射的明显示时的显微摄影中存在的那样，在透射显示区域的中央处生成基于取向控制用的凸起的黑点。这就是凸起形成区域的液晶，由于受到凸起的电容的影响不能施加足够大的电压并且会产生称为向错的液晶取向的不连续点使液晶难于动作而得不到良好的明显示的起因。另一方面，如果不设置这种凸起，则在施加电压时，液晶分子的倒下方向无秩序，成为在不同的液晶取向区域的边界上出现向错、余像等的原因。另外，由于液晶的各个取向区域具有不同的视角特性，在从斜向观察显示面时，会出现观察到粗糙的污垢状斑点的问题。
发明内容
本发明系为解决上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种在半透射反射型液晶显示装置中，在透射显示和反射显示两种方式中都可以抑制余像及污垢状斑点等的显示缺陷并可实现广视角化的同时，基于上述液晶的取向控制用的凸起的形成，难以产生亮度降低的缺陷的液晶显示装置。
为达到上述目的，本发明的液晶显示装置，是一个在一对基板之间夹持有液晶层，在一个点区域内设置进行透射显示的透射显示区域和进行反射显示的反射显示区域的液晶显示装置，其特征在于上述液晶层是由初始取向状态呈现垂直取向的介电常数各向异性为负的液晶所组成的，另一方面在上述一对基板中的液晶层侧分别形成用来驱动该液晶的电极，至少在其一方的基板侧的电极上，作为限定上述液晶取向的取向限定结构，形成在该电极的一部分上开口而形成的狭缝状的开口部，和/或在该电极上形成的由电介质构成的凸状部，在上述开口部和/或凸状部之中，至少与反射膜平面重叠配置对上述透射显示区域的液晶进行取向限定的透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部。另外，这种场合所谓的“平面重叠配置”，表示的，比如，是在从基板法线方向观察时，各部件重叠配置之意。
根据这种液晶显示装置，因为是利用作为取向限定结构的开口部和/或凸状部来限定液晶的倒下方向，所以在电极间施加电压时，不大会出现向错，在抑制余像等显示缺陷发生时，在从斜向观察显示面时，不大会出现观察到粗糙的污垢状斑点的问题。
此外，虽然设置了这种取向限定结构，在本发明中，在该取向限定结构的形成区域中也可以获得比较明亮的显示。就是说，在本发明中，由于在作为取向限定结构的开口部和/或凸状部之中，对透射显示区域的液晶进行取向限定的透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部至少是与反射膜平面重叠配置而构成，所以该透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部的形成区域可以供反射显示，因此由于从显示面侧入射的光两次通过液晶层，液晶只稍微倒下而得到明显示。就是说，与在透射显示中从背面侧入射的光只通过液晶层一次不同，在反射显示中利用从显示面侧入射的光两次通过液晶层就可在赋予相同电压的场合(液晶倒下程度相同的场合)也可实现相对的明显示。
这样，历来，本来是只将透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部的形成区域用作透射显示区域，对该形成区域的透射率低下不予理睬，但在本发明中，却可以通过利用透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部的形成区域作为反射显示区域，将在其形成区域中的明显示的亮度提高。
如上所述，本发明的液晶显示装置，由于是在半透射反射型的液晶显示装置中设置有取向限定结构，对透射显示及反射显示都可以抑制余像及粗糙的污垢状斑点等的显示缺陷的发生，还可以在广视角化的同时，根据其取向限定结构的形成，使亮度降低那样的缺陷难以出现。另外，当在电极上形成狭缝状的开口部的场合，由于在该开口部形成区域中不施加电压，会发生液晶的取向缺陷，另一方面在电极上形成凸状部作为取向限定结构的场合，由于该凸状部的电容的影响不能施加足够大的电压，会发生液晶的取向缺陷。
在本发明的液晶显示装置中，作为前述一对基板包含上基板和下基板，在和上述下基板的液晶层的相反侧设置透射显示用的背照光源，在上述下基板和液晶层之间，配置在上述反射显示区域有选择地形成的反射显示用反射膜，另一方面在上述透射显示区域，可以相对在该透射显示区域内形成的上述透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部上形成平面重叠配置的透射防止用反射膜。这样，除了反射显示用的反射膜之外，另外通过在下基板和液晶层之间配置透射防止用的反射膜与作为透射显示区域的取向限定结构的透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部重叠，而使在该透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部的形成区域中从背照光源发出的光不供显示之用，而由于从上基板侧入射的自然光两次通过液晶层供显示之用，就可以抑制基于该取向限定结构的形成的亮度的降低。
在上述透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部之中，至少可以在下基板侧的电极上设置的开口部和/或凸状部与反射膜平面重叠配置。在此场合，取向限定结构的开口部和/或凸状部和与其重叠配置的反射膜是配置于同一基板侧(下基板侧)，互相容易定位，可以形成与该开口部和/或凸状部大致相同大小的反射膜。因此，就可能最大限度地确保透射显示区域的大小(平面视面积)，该液晶显示装置适于用作重视透射显示的电子设备的显示部。
另外，在本发明中，如果在作为取向限定结构的开口部和/或凸状部之中，透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部的之中的至少一个与反射膜重叠配置时，就可以得到上述的提高亮度的效果，通过将设置于电极上的开口部和/或凸状部全部与反射膜平面重叠配置，可以更进一步实现亮度的提高。
其次，上述图像显示区域的液晶层厚可以构造成为比上述反射显示区域的液晶层厚更厚，另一方面，也可以将相对上述透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部平面重叠配置的反射膜的形成区域的液晶层厚构造成为比上述反射显示区域的液晶层厚更厚。这样，通过对于透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部平面重叠配置的反射膜的形成区域，确保该液晶层厚大于反射显示区域的液晶层厚，就可以更进一步提高该透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部的形成区域的亮度。
为了将上述透射显示区域的液晶层厚构成为大于上述反射显示区域的液晶层厚，可在上述一对基板之中的至少一个基板和上述液晶层之间设置液晶层厚调整层。在此场合，由于液晶层厚调整层的存在可以使反射显示区域的液晶层的厚度比透射显示区域的液晶层厚度小，可以使贡献给反射显示区域的光程差充分接近贡献给透射显示区域的光程差或是大致相等，由此可以提高对比度。
在本发明中，取向限定结构，可以是具备对根据上述垂直取向的液晶分子的电场变化的倒下的方向进行限定的结构，在此场合，可以使垂直取向的液晶分子在规定方向上有规则地倒下。其结果，液晶分子的取向就不大可能发生取向混乱(向错)，可以避免漏光等显示缺陷，可能提供显示特性高的液晶显示装置。另外，作为限定液晶分子的倒下方向的结构，具体言之，在形成凸状部的场合，可以将其表面构成为对液晶分子的垂直取向方向以一定的角度倾斜。
其次，本发明的电子设备的特征是具备上述的液晶显示装置。根据这样的电子设备，可以提供能够抑制余像及污垢状斑点等显示缺陷并且具备明亮而视角广的显示特性优异的显示部的电子设备。
图1为本发明的实施形态1的液晶显示装置的等效电路图。
图2为示出本发明的实施形态1的液晶显示装置的一点的结构的平面图。
图3为示出本发明的实施形态1的液晶显示装置的平面模式图及剖面模式图。
图4为示出本发明的实施形态2的液晶显示装置的要部的平面模式图及剖面模式图。
图5为示出本发明的实施形态2的液晶显示装置的一变形例的平面模式图及剖面模式图。
图6为示出本发明的实施形态3的液晶显示装置的要部的平面模式图及剖面模式图。
图7为示出本发明的实施形态4的液晶显示装置的要部的平面模式图及剖面模式图。
图8为示出本发明的电子设备的一例的立体图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明的实施形态1予以说明。
本实施形态的液晶显示装置是利用作为开关元件的薄膜晶体管(以下略称其为TFT)的有源矩阵型的液晶显示装置的示例。
图1为构成本实施形态的液晶显示装置的图像显示区域的配置成为矩阵状的多个点的等效电路图，图2为示出TFT阵列基板的相邻的多个点的结构的平面图，图3为示出本发明的实施形态1的液晶装置的结构的概略平面图(上段)及概略平面图(下段)。另外，在以下的各图中，为了使各层及各部件在图面上成为可以认识的程度的大小，各层及各部件每一个的比例尺寸不同。
在本实施形态的液晶显示装置中，如图1所示，在构成图像显示区域的配置成为矩阵状的多个点上，分别形成像素电极9和用来控制该像素电极9的开关元件TFT30，供给图像信号的数据线6a与该TFT30的源电连接。写入到数据线6a的图像信号S1、S2、...Sn以这一顺序按照线顺序供给，或是对相邻接的多个数据线6a以每一组的方式供给。另外，扫描线3a与TFT30的栅电连接，对多个扫描线3a在规定的定时以脉冲方式按照线顺序施加扫描信号G1、G2、...、Gm。另外，像素电极9，与TFT30的漏电连接，通过使作为开关元件的TFT30只在一定期间内成为导通，将从数据线6a供给的图像信号S1、S2、...Sn在规定的定时写入。
经像素电极9写入液晶的规定电平的图像信号S1、S2、...Sn，在后述的共用电极之间保持一定的期间。液晶，可以通过利用施加的电压电平使分子集合的取向及秩序改变来对光进行调制而进行灰度层次显示。此处，为了防止保持的图像信号泄漏，与像素电极9和共用电极之间形成的液晶电容并联有存储电容器70。另外，符号3b是电容器线。
下面根据图2对构成本实施形态的液晶装置TFT阵列基板的平面结构予以说明。
如图2所示，在TFT阵列基板上，以矩阵状设置多个矩形形状的像素电极9(以点线9A示出轮廓)，分别沿着像素电极9的各个纵横边界设置数据线6a、扫描线3a及电容器线3b。在本实施形态中，各像素电极9及包围各像素电极9配置的数据线6a、扫描线3a、电容器线3b等形成的区域的内侧是一个点区域，并成为可对配置成为矩阵状的各点区域每一个进行显示的结构。
数据线6a，与构成TFT30的，比如，由多晶硅薄膜组成的半导体层1a之中的后述的源区域经接触孔5电连接，而像素电极9，与半导体层1a之中的后述的漏区域经接触孔8电连接。另外，在半导体层1a之中，与沟道区域(图中左上斜的斜线区域)对向配置扫描线3a，而扫描线3a，在与沟道区域对向的部分中用作栅电极。
电容器线3b，具有沿着扫描线3a以大致直线状延伸的主线部(即在平面观察时沿着扫描线3a形成的第一区域)和从与数据线6a交叉的位置沿着数据线6a突出到前段侧(图中朝上)的突出部(即在平面观察时沿着数据线6a延伸的第二区域)。
于是，在图2中，在以右上斜的斜线表示的区域中设置有多个第一遮光膜11a。
更具体言之，第一遮光膜11a，各个都设置于从TFT阵列基板侧观察时覆盖包含半导体层1a的沟道区域的TFT30的位置，并且，具有对着电容器线3b的主线部沿着扫描线3a以直线状延伸的主线部和从与数据线6a交叉的位置沿着数据线6a突出到邻接的后段侧(即图中朝下)的突出部。第一遮光膜11a的各段(像素行)的朝下的突出部的前端，在数据线6a下，与次段的电容器线3b的朝上的突出部的前端重叠。在此重叠处设置有使第一遮光膜11a和电容器线3b互相电连接的接触孔13。就是说，在本实施形态中，第一遮光膜11a，通过接触孔13与前段或后段的电容器线3b电连接。
另外，如图2所示，在一个点区域的中央部上形成反射膜20，形成此反射膜20的区域成为反射显示区域R，不形成反射膜20的区域，即反射膜20的开口部21内成为透射显示区域T。
下面根据图3对本实施形态的液晶显示装置的结构予以说明。图3(a)为示出本实施形态的液晶显示装置的一像素的结构的平面模式图，图3(b)为与图3(a)的平面图之中红色的点相对应的部分的剖面模式图。
本实施形态的液晶显示装置，如图2所示，具有在由数据线6a、扫描线3a、电容器线3b等围成的区域的内侧上设置的像素电极9的点区域。在此点区域中，如图3(a)所示，与一个点区域相对应地配置三原色之中的一个着色层，在三个点区域(D1、D2、D3)中形成包含各着色层22B(蓝色)、22G(绿色)和22R(红色)的像素。
另一方面，如图3(b)所示，本实施形态的液晶显示装置，在TFT阵列基板10和与其对向配置的对向基板25之间夹持有初始取向状态呈现垂直取向的液晶，即由介电常数各向异性为负的液晶材料所组成的液晶层50。TFT阵列基板10，由在石英、玻璃等透光性材料组成的基板主体10A的表面上形成的由铝、银等反射率高的金属膜组成的反射膜20部分地经绝缘膜26构成。如上所述，反射膜20的形成区域，成为反射显示区域R，未形成反射膜20的区域，即反射膜20的开口部21内成为透射显示区域T。这样，本实施形态的液晶显示装置，是具备垂直取向型的液晶层的垂直取向型液晶显示装置，是可以进行反射显示和透射显示半透射反射型的液晶显示装置。另外，反射显示区域R的绝缘层26的表面为凸凹形状，按照此凸凹形状，反射膜20的表面具有凹凸部。这样，由于凹凸使反射光散射，可防止来自外部的映象，可以得到广视角的显示。
在基板主体10A上形成的绝缘膜26的结构，其在反射显示区域R上的膜厚比在透射显示区域T上的膜厚相对更大。所以，结构上液晶层50的层厚，在透射显示区域T中比在反射显示区域R中相对更小。此处，绝缘膜26，比如，由膜厚为2～3μm左右的丙烯酸类树脂等的有机膜组成，在反射显示区域R和透射显示区域T的边界附近，具有自身的层厚连续变化的倾斜面26a。由于绝缘膜26在形成薄膜的透射显示区域T的液晶层50的厚度为大约4～6μm，反射显示区域R的液晶层50的厚度约为透射显示区域T的液晶层50的一半。
这样，绝缘膜26，利用自身的膜厚起到使反射显示区域R和透射显示区域T的液晶层50的厚度不同的液晶层厚调整层的作用。在本实施形态的场合，绝缘膜26的上部的平坦面的缘部和反射膜20(反射显示区域)的缘部大致一致，绝缘膜26的倾斜区域包含于透射显示区域T中。这样，由于作为液晶层厚调整层的绝缘膜26的存在，可以使反射显示区域R的液晶层50的厚度比透射显示区域T的液晶层50的厚度更小，使反射显示区域R的光程差充分接近透射显示区域T的光程差，或大略相等，由此可以获得高对比度的显示。
于是，在包含绝缘膜26的表面的TFT阵列基板10的表面上，形成氧化铟锡(以下略作ITO)等的透明导电膜组成的像素电极9、由聚酰亚胺等组成的取向膜(图示略)。另外，在本实施形态中，反射膜20和像素电极9是分别淀积设置而成的，在反射显示区域R中，可以使用由金属膜组成的反射膜作为像素电极。此外，对于作为液晶层厚调整层的绝缘膜26，在与反射显示区域R相当的位置赋予凹凸形状，对反射膜20赋予散射功能，也可以在基板主体10A上形成与绝缘膜26不同的凹凸赋予用绝缘膜，在其上层形成反射膜20。在此场合，在反射膜20的上层还可以形成作为液晶层厚调整层的绝缘膜26。
另一方面，在对向基板25侧，在由石英、玻璃等透光性材料组成的基板主体25A(基板主体25A的液晶层侧)之上，形成滤色片22(在图3(b)中红色着色层22R)。红色着色层22R的周缘，由黑矩阵BM包围，由黑矩阵BM形成各点区域D1、D2、D3的边界。于是，在滤色片22的液晶层侧，形成树脂制的覆盖层33，在覆盖层33的更靠近液晶层侧形成ITO等的透明导电膜组成的共用电极31和由聚酰亚胺等组成的取向膜(图示略)。
另外，在作为透射显示区域T的对向基板25的取向膜形成面(即液晶层的相接面)上形成树脂制的凸起37。凸起37，其结构为如图3(a)所示，配置于点区域之中的透射显示区域中心附近，具备相对基板平面(液晶分子的垂直取向方向)具有规定角度的倾斜面37a，沿着该倾斜面37a的方向，限定液晶分子的取向，特别是垂直取向的液晶分子的倒下方向。此处，为了在此透射显示区域T中限定液晶分子的倒下方向，也可以形成，比如，在共用电极31上形成狭缝代替凸起37。
于是，在本实施形态的液晶显示装置中，相对此凸起37平面重叠形成反射膜20a。具体言之，在TFT阵列基板10的基板主体10A上，与对透射显示区域T的液晶分子的取向进行限定的凸起37重叠，有选择地形成反射膜20a以至少从TFT阵列基板10侧覆盖凸起37。所以，在此反射膜20a的形成区域(即凸起37的形成区域)中，不容许从背照光源15发出的透射显示，可以进行从对向基板25侧入射的自然光等的反射显示。
此处，作为取向限定结构的凸起37，比如，可以由树脂等电介质构成，作为该凸起37的台阶差的大小，比如，可以是0.05μm～0.5μm。如台阶差的大小小于0.05μm，有时不能限定液晶分子的倒下方向，并且如果台阶差的大小大于0.5μm，有时由于在台阶差的凸部和凹部液晶层的光程差差变得太大而产生显示缺陷。凸起37的台阶差的优选大小最好是0.07μm～0.2μm左右，在此场合，可以提供更好的显示。
另外，凸起37，具有规定的倾斜面，其最大倾斜角可以是2°～30°。在此场合的所谓的倾斜角，是基板10A与凸起37的倾斜面之间形成的角度，在凸起37具有曲面的场合，指的是与该曲面相接的面和基板之间形成的角度。在倾斜面的最大倾斜角不到2°的场合，有时难于对液晶分子的倒下方向进行限定，并且如果倾斜面的最大倾斜角超过30°，在该部分液晶分子的垂直取向有时变得困难，有时从该部分发生漏光等而产生对比度降低等缺陷。
另外，凸起37，其纵剖面可以形成大致左右对称的形状。在此场合，液晶分子的倒下对凸起37的左右对称，视角特性也左右对称。另外，凸起37，在确定了该液晶显示装置的上下方向的场合，在通过相对其上下轴从平面观察为左右对称的形状构成时，可使视角特性更进一步左右对称。另外，特别是在点区域中，更为优选的是由相对上述上下轴从平面观察为大致左右对称的形状构成。
其次，对TFT阵列基板10、对向基板25的两个电极9、31一起实施垂直取向处理。此外，在TFT阵列基板10的外面侧上形成相位差板18及偏振片19，在对向基板25的外面侧也形成相位差板16及偏振片17，是圆偏振光可入射到基板内面侧的结构。作为偏振片17(19)和相位差板16(18)的结构，可以采用组合偏振片和λ/4相位差板的圆偏振片、或组合偏振片、λ/2相位差板和λ/4相位差板的广域圆偏振片、或由偏振片、λ/2相位差板、λ/4相位差板和负的C片(在膜厚方向上具有光轴的相位差板)组成的视角补偿板。另外，在TFT阵列基板10上形成的偏振片19的外侧上设置有透射显示用的作为光源的背照光源15。
根据这种本实施形态的液晶显示装置，由于在液晶层50的夹持面上形成凸起37，垂直取向的液晶分子的倒下方向可由该凸起37限定，所以在电极9、31之间施加电压时，不大会产生向错，在抑制余像等显示缺陷发生的同时，也使在从斜向观察显示面时不大会出现观察到粗糙的污垢状斑点等显示缺陷。由于此凸起37是由树脂等电介质构成的，由于该凸起37的电容量的原因，在电极间难以施加电压，虽然亮度降低问题令人担心，但在本实施形态中，由于与凸起37平面重叠形成反射膜20a，该凸起37的形成区域可供反射显示使用，在此场合，由于从显示面侧入射的光两次通过液晶层，电极间电压相对低的液晶只稍微倒下而可以得到比较亮的显示。
就是说，与在将凸起37的形成区域作为透射显示使用的场合从背照光源15侧入射的光只通过液晶层50一次不同，由于在本实施形态中将凸起37的形成区域用作反射显示，从对向基板25侧入射的光(太阳光、外光等自然光)两次通过液晶层50参与显示，即使与将凸起37的形成区域作为透射显示时赋予相同电压的场合也可实现相对的明显示。
另外，如上所述，在将凸起形成区域供反射显示用的场合，可提高透射显示的对比度，但该量无损反射显示的对比度。但是，一般透射显示要求1∶200以上的对比度，而反射显示中只要有1∶30就足够，这是因为，反射显示中即使取得1∶30以上的对比度，因外光的散射，也不会充分感觉到其对比度提高的效果。
下面参照附图对本发明的实施形态2予以说明。
图4为示出实施形态2的液晶显示装置的平面图和剖面图，是与实施形态1的图3相当的模式图。由于本实施形态的液晶显示装置的基本结构与实施形态1相同，而赋予反射膜20的凹凸的结构、形成狭缝94作为配置于透射显示区域T的TFT阵列基板10侧的像素电极9的取向限定结构则有很大的不同，所以，对图4中与图3共通的构成元件赋予同一符号，详细说明则省略。
在本实施形态的液晶显示装置中，TFT阵列基板10，其结构为在基板主体10A的表面上经绝缘膜24部分地形成反射膜20。此反射膜20的形成区域，成为反射显示区域R，反射膜20的非形成区域，即反射膜20的开口部21内成为透射显示区域T。另外，反射显示区域R的绝缘膜24的表面为凹凸形状，按照此凹凸形状，反射膜20的表面具有凹凸。
另外，在基板主体10A上跨透射显示区域T及反射显示区域R形成绝缘膜26，特别是在反射显示区域R中，形成该绝缘膜26覆盖绝缘膜24及反射膜20。此绝缘膜26，其结构为反射显示区域R的膜厚比透射显示区域T的膜厚相对地大，所以结构上液晶层50的层厚，与透射显示区域T相比，反射显示区域R中相对地较小。另外，在反射显示区域R和透射显示区域T的边界附近，绝缘膜26，具有自身的层厚连续变化的倾斜面26a的倾斜区域。这样，在本实施形态中，绝缘膜26，还利用自身的膜厚起到使反射显示区域R和透射显示区域T的液晶层50的厚度不同的液晶层厚调整层的作用。
另外，本实施形态的液晶显示装置，结构上在像素电极9的一部分上具备狭缝(开口部)94。在此场合，在该狭缝94的形成区域中，在电极9、31之间产生倾斜电场，沿着该倾斜电场可以限定液晶分子的倒下方向。
于是，在本实施形态的液晶显示装置中，对此狭缝94平面重叠形成反射膜20a。具体言之，在TFT阵列基板10的基板主体10A上，与对透射显示区域T的液晶分子的取向进行限定的狭缝94重叠，有选择地形成反射膜20a至少从TFT阵列基板10侧覆盖在透射显示区域T上形成的狭缝94。所以，在此反射膜20a的形成区域(即狭缝94的形成区域)中，不容许从背照光源15发出的透射显示，可以进行基于从对向基板25侧入射的自然光等的反射显示。
另外，在对向基板25的取向膜形成面(即液晶层的相接面)上形成树脂制的凸起37。凸起37，其结构为如图4(a)所示，跨点区域在纵向方向上配置，具备相对基板平面(液晶分子的垂直取向方向)具有规定角度的倾斜面。另外，在本实施形态中，在凸起37中位于反射显示区域R中的凸起是与反射膜20重叠的凸起，位于透射显示区域T中的，反射膜不与之重叠配置。可是，比如，如图5所示，与位于透射显示区域T中的凸起37重叠地形成反射膜20a也是可能的。
根据这样的本实施形态的液晶显示装置，由于在液晶层50的夹持面上形成凸起37及狭缝94，垂直取向的液晶分子的倒下方向可由该凸起37及狭缝94限定。所以在电极9、31之间施加电压时，不大会产生向错，在抑制余像等显示缺陷发生的同时，也使在从斜向观察显示面时不大会出现观察到粗糙的污垢状斑点等显示缺陷。此处，在此狭缝94的形成区域中，在电极间难以施加电压，虽然亮度降低问题令人担心，但在本实施形态中，由于与狭缝94平面重叠形成反射膜20a，该狭缝94的形成区域可供反射显示使用，在此场合，由于从显示面侧入射的光两次通过液晶层，电极间电压相对低的液晶只稍微倒下而可以得到比较亮的显示。
另外，如图4所示的实施形态所示，对于在TFT阵列基板10侧像素电极9上设置的狭缝94，如果将其与反射膜20a平面重叠配置，该狭缝94，和与其重叠配置的反射膜20a是配置于同一基板侧，互相容易定位，可以形成与该狭缝94大致相同大小的反射膜20a。因此，就可能最大限度地确保透射显示区域T的大小(平面视面积)，该液晶显示装置适于用作重视透射显示的电子设备的显示部。
另外，如图5所示，在对向基板25侧，对于位于透射显示区域T中的凸起37，在与其重叠形成反射膜20a的场合，该凸起37的形成区域供反射显示用，在此场合，由于从显示面侧入射的光两次通过液晶层，电极间电压相对低的液晶只稍微倒下而可以得到比较亮的显示。
另外，在图4及图5所示的实施形态中，狭缝94下的反射膜20a呈现镜面反射。所以，为了使该反射光扩散得到明亮的反射显示，优选是在对向基板25的基板主体25A的外面侧(比如在基板主体25A和相位差板16之间)配置前向散射片。作为这种前向散射片，可以采用将树脂球分散于不同折射率的高分子中的薄膜构成的散射片，在此场合，由于后向散射小，对比度的损失小是其特征。
另外，在图5的实施形态中，由于使在对向基板25侧形成的凸起37重叠的反射膜20a在TFT阵列基板10侧，按照各基板25、10的组装精度的大小取边限，必须设置更大的反射膜20a。
所以，就产生透射显示区域T的面积变小的问题。不过，与图4的实施形态不同，由于对向基板25侧的凸起形成区域是供反射显示用的，将反射显示与透射显示合起来观察，可得到更明亮的效果。
下面参照附图对本发明的实施形态3予以说明。
图6为示出实施形态3的液晶显示装置的平面图和剖面图，是与实施形态1的图3相当的模式图。由于本实施形态的液晶显示装置的基本结构与实施形态1相同，而对液晶分子取向进行限定的凸起及狭缝的结构与实施形态1有很大的不同。所以，对图6中与图3共通的构成元件赋予同一符号，详细说明则省略。
在本实施形态的液晶显示装置中，TFT阵列基板10，其结构为在基板主体10A的表面上经绝缘膜24部分地形成反射膜20。此反射膜20的形成区域，成为反射显示区域R，反射膜20的非形成区域，即反射膜20的开口部21内成为透射显示区域T。另外，反射显示区域R的绝缘层24的表面为凹凸形状，按照此凹凸形状，反射膜20的表面具有凹凸。
在反射显示区域R上形成绝缘膜26覆盖绝缘膜24及反射膜20，伴随此绝缘膜26的形成，结构上液晶层50的厚度，与透射显示区域T相比，在反射显示区域R中相对更小。另外，在反射显示区域R和透射显示区域T的边界附近，绝缘膜26，具有自身的层厚连续变化的倾斜面26a的倾斜区域，该倾斜面26a，为位于透射显示区域T中。另外，在透射显示区域T中，在基板主体10A上，不经绝缘膜形成像素电极9。
于是，本实施形态的液晶显示装置，结构上在透射显示区域T的上述倾斜面26a中，具备使像素电极9部分开口形成的狭缝94。在此场合，在该狭缝94的形成区域中，在电极9、31之间产生倾斜电场，沿着该倾斜电场可以限定液晶分子的倒下方向。
于是，在本实施形态的液晶显示装置中，对此倾斜面26a上形成的狭缝94平面重叠形成反射膜20a。具体言之，在TFT阵列基板10的基板主体10A上，与对透射显示区域T的液晶分子的取向进行限定的狭缝(开口部)94重叠，有选择地形成反射膜20a至少从TFT阵列基板10侧覆盖狭缝94。
反射膜20a，最好是与反射膜20连接形成。所以，在此反射膜20a的形成区域(即狭缝94的形成区域，换言之，倾斜面26a的形成区域)中，不容许从背照光源15发出的透射显示，可以进行基于从对向基板25侧入射的自然光等的反射显示。
根据这样的本实施形态的液晶显示装置，至少在作为液晶层厚调整层的绝缘膜26的倾斜面26a上，使像素电极9部分开口形成狭缝94，垂直取向的液晶分子的倒下方向可由狭缝94限定。所以在电极9、31之间施加电压时，不大会产生向错，在抑制余像等显示缺陷发生的同时，也使在从斜向观察显示面时不大会出现观察到粗糙的污垢状斑点等显示缺陷。
此处，在此狭缝94的形成区域中，在电极间难以施加电压，虽然亮度降低问题令人担心，但在本实施形态中，由于与狭缝94平面重叠形成反射膜20a，该狭缝94的形成区域可供反射显示使用，在此场合，由于从显示面侧入射的光两次通过液晶层，电极间电压相对低的液晶只稍微倒下而可以得到比较亮的显示。
另外，在本实施形态的场合，由于狭缝94配置于倾斜面26a上，该狭缝94的形成区域，与其他反射显示区域R相比，液晶层50的层厚变得更厚。所以，在该狭缝94的形成区域中，尽管液晶分子难于动作，相对地按照液晶层厚变厚的程度，可以得到明亮的显示。
下面参照附图对本发明的实施形态4予以说明。
图7为示出实施形态4的液晶显示装置的平面图和剖面图，是与实施形态1的图3相当的模式图。由于本实施形态的液晶显示装置的基本结构与实施形态1相同，而对液晶分子取向进行限定的凸起及狭缝的结构以及不设置反射膜20这一点与实施形态1有很大的不同。所以，对图7中与图3共通的构成元件赋予同一符号，详细说明则省略。
在本实施形态的液晶显示装置中，TFT阵列基板10，其结构为在基板主体10A具备绝缘膜29，在此绝缘膜29上部分地形成具有狭缝94的像素电极9。在此场合，在该狭缝94的形成区域中，在电极9、31之间产生倾斜电场，沿着该倾斜电场可以限定液晶分子的倒下方向。
另一方面，在对向基板25的共用电极31上(详言之是在该共用电极31上形成的取向膜上)形成凸起37。在此凸起37的表面上形成倾斜面，可沿着该倾斜面限定液晶分子的倒下方向。
于是，在本实施形态的液晶显示装置中，对凸起37及狭缝94平面重叠形成反射膜20a。具体言之，在TFT阵列基板10的基板主体10A上，与对透射显示区域T的液晶分子的取向进行限定的凸起37及狭缝(开口部)94重叠，至少有选择地形成反射膜20a从TFT阵列基板10侧覆盖凸起37及狭缝94。所以，在此反射膜20a的形成区域(即凸起37及狭缝94的形成区域)中，不容许从背照光源15发出的透射显示，可以进行基于从对向基板25侧入射的自然光等的反射显示。
这种本实施形态的液晶显示装置，背照光源15的光源光产生的透射显示成为主体，特别是在像素电极9的一部分开口形成狭缝94，并且，由于在液晶层50的夹持面上形成凸起37，垂直取向的液晶分子的倒下方向可由这些狭缝94及凸起37限定。所以在电极9、31之间施加电压时，不大会产生向错，在抑制余像等显示缺陷发生的同时，也使在从斜向观察显示面时不大会出现观察到粗糙的污垢状斑点等显示缺陷。
此处，在此狭缝94及凸起37的形成区域中，在电极间难以施加电压，虽然亮度降低问题令人担心，但在本实施形态中，由于与狭缝94及凸起37平面重叠形成反射膜20a，该狭缝94及凸起37的形成区域可供反射显示使用。所以，通过形成该狭缝94及凸起37透射显示的亮度不会降低，可确保最大限度的透射显示区域。另外，由于该狭缝94及凸起37的形成区域至少可作为反射显示区域，从显示面侧入射的光两次通过液晶层，电极间电压相对低的液晶只稍微倒下而可以得到比较亮的显示，可实现适用的半透射反射型的液晶显示装置。
另外，在图7所示的实施形态中，狭缝94及凸起37下的反射膜20a呈现镜面反射。所以，为了使该反射光扩散得到明亮的反射显示，优选是在对向基板25的基板主体25A的外面侧(比如在基板主体25A和相位差板16之间)配置前向散射片。作为这种前向散射片，可以采用将树脂球分散于不同折射率的高分子中的薄膜构成的散射片，在此场合，由于后向散射小，对比度的损失小是其特征。
下面对具备本发明的上述实施形态的液晶显示装置的电子设备以具体示例进行说明。
图8为示出便携式电话的一例立体图。在图8中，符号1000表示便携式电话主体，符号1001表示采用上述液晶显示装置的显示部。在这种便携式电话等电子设备的显示部上采用上述实施形态的液晶显示装置时，可以实现具备不依赖使用环境的明亮、高对比度、广视角的液晶显示部的电子设备。
另外，本发明的技术范围不限定于上述实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内可以增加种种改变。比如，在上述实施形态中示出的是将本发明应用于以TFT作为开关元件的有源矩阵型液晶显示装置的示例，但也可以将本发明应用于以薄膜二极管管(TFD)作为开关元件的有源矩阵型液晶显示装置、无源矩阵型液晶显示装置等等。除此之外，有关各种构成要素的材料、尺寸、形状等的具体记述可以适当改变。
权利要求
1.一种液晶显示装置，是在一对基板之间夹持有液晶层，在一个点区域内设置有进行透射显示的透射显示区域和进行反射显示的反射显示区域的液晶显示装置，其特征在于上述液晶层是由初始取向状态呈现垂直取向的介电常数各向异性为负的液晶所组成，另一方面在上述一对基板中的液晶层侧分别形成用来驱动该液晶的电极，至少在其一方的基板侧的电极上，作为限定上述液晶取向的取向限定结构，形成在该电极的一部分上开口而形成的狭缝状的开口部和/或在该电极上形成的由电介质构成的凸状部，在上述开口部和/或凸状部之中，至少与反射膜平面重叠地配置有对上述透射显示区域的液晶进行取向限定的透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于作为上述一对基板包含上基板和下基板，在和上述下基板的液晶层的相反侧设置有透射显示用的背照光源，在上述下基板和上述液晶层之间，有选择地形成的反射显示用反射膜配置在上述反射显示区域，另一方面在上述透射显示区域，可以相对在该透射显示区域内形成的上述透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部上形成平面重叠地配置的透射防止用反射膜。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于在上述透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部之中，至少在上述下基板侧的电极上设置的开口部和/或凸状部与上述反射膜平面重叠地配置。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于设置于上述电极上的开口部和/或凸状部的全部与上述反射膜平面重叠地配置。
5.如权利要求1至3中任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述透射显示区域，构成为比上述反射显示区域的液晶层的层厚更厚，另一方面，相对上述透射部液晶控制用开口部和/或透射部液晶控制用凸状部平面重叠地配置的反射膜的形成区域，也构成为比上述反射显示区域的液晶层的层厚更厚。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于为了将上述透射显示区域的液晶层厚构成为大于上述反射显示区域的液晶层厚，在上述一对基板之中的至少一个基板和上述液晶层之间设置有液晶层厚调整层。
7.如权利要求1至3的任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述开口部和/或凸状部具备对根据上述垂直取向的液晶分子的电场变化倾倒的方向进行限定的结构。
8.一种电子设备，其特征在于具备权利要求1至7的任何一项所述的液晶显示装置。
全文摘要
本发明提供在半透射反射型液晶显示装置中，可抑制余像及污垢状斑点等的显示缺陷并可实现明亮的广视角化的显示的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置，在一对基板10、25之间夹持有液晶层50，在一个点区域内设置进行透射显示的透射显示区域T和进行反射显示的反射显示区域R，上述液晶层50是由初始取向状态呈现垂直取向的介电常数各向异性为负的液晶所组成的，在上述一对基板10、25中的液晶层50侧分别形成用来驱动该液晶的像素电极9，共用电极31。在像素电极9上，作为限定液晶取向的取向限定结构，在该电极9的一部分上狭缝而形成的狭缝94在透射显示区域T上形成，此狭缝94与反射膜20a平面重叠配置。
文档编号G02B5/08GK1530696SQ20041000644
公开日2004年9月22日 申请日期2004年3月8日 优先权日2003年3月13日
发明者奥村治 申请人:精工爱普生株式会社