专利名称：垂直取向型的半透射反射式液晶显示元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行透射显示及反射显示的垂直取向型的液晶显示元件。
背景技术：
已知有垂直取向型的有源矩阵液晶显示元件。该液晶显示元件由设有预先设定的间隙且对置的一对基板、和封入在该一对基板间的具有负介质各向异性的液晶层构成。在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，设有在行方向及列方向上排列成矩阵状的多个像素电极、和分别对应于上述多个像素电极而设置并分别连接在对应的像素电极上的多个薄膜晶体管(以下记作TFT)、以及在上述各像素电极行之间以及各像素电极列之间对该行及列的上述TFT供给栅极信号及数据信号的多个栅极配线及数据配线。此外，在上述一对基板的另一个基板的内表面上，设有分别与上述多个像素电极对置的对置电极。并且，在上述一对基板各自的内表面上，覆盖上述电极而设有垂直取向膜。
该垂直取向型的液晶显示元件由多个像素电极和与对置电极相互对置的区域定义各个像素，对这些多个像素的每一个，通过向上述电极间施加电压来控制液晶分子的取向状态而显示图像。在此情况下，各像素的液晶分子通过上述电压的施加而取向为从垂直取向状态向基板面倾倒。
在这样的垂直取向型的液晶显示元件中，对于各像素，对应于施加的电压，液晶分子倾倒排列的方向并不统一。因此，在各像素的液晶分子的取向状态中存在不均匀，产生显示不匀。
所以，为了使各像素的取向状态稳定并且得到较大的视野角特性，提出了使各像素的液晶分子向多个方向定向的多个区域的液晶显示装置。
例如，如日本专利第2565639号公报所示，该垂直取向型的液晶显示元件在对置电极上形成X字形状的开口，在向对置的两个电极间施加电压时，在1个像素中使液晶分子取向为，使其朝向上述X字形开口的中央向4个方向倾倒。
但是，上述液晶显示装置是透射显示的液晶显示装置，不能进行反射显示。此外，由于通过形成在各像素中的X字开口形成了取向方向不同的区域，所以为了断绝各区域间的相互作用而需要将X字开口形成为足够大的宽度。因此，在各像素中，具有不能受电场控制的开口的面积变多、对置的电极的面积变少、开口率变低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够进行利用来自观察侧的入射光的反射显示、和利用来自与上述观察侧相反侧的入射光的透射显示的两者的显示的垂直取向型的液晶显示元件。
为了达到上述目的，本发明的第1技术方案的液晶显示元件的特征在于，具备一对基板，设有预先设定的间隔而对置配置；多个像素电极，设在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，向行及列方向排列成矩阵状；多个薄膜晶体管，设在上述一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极连接；多个栅极配线及数据配线，设在上述一个基板的内表面上，分别对上述多个薄膜晶体管供给栅极信号和数据信号；
至少1个对置电极，设在另一个基板的内表面上，通过分别与上述多个像素电极对置的区域定义在上述行及列方向上排列的多个像素；反射层，设在上述一对基板中的与观察侧相反侧的基板的内表面上，在上述多个像素上分别形成将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部、和将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部；垂直取向膜，分别覆盖上述电极而设在上述一对基板各自的内表面上；液晶层，封入在上述一对基板的上述垂直取向膜之间的间隙中，具有负的介质各向异性；液晶层厚调节层，设在上述一对基板的任一个的内表面上，将上述多个像素的上述反射显示部的液晶层厚规定为比上述透射显示部的液晶层厚小。
该第1技术方案的液晶显示元件由于在垂直取向型的液晶显示元件中，在多个像素电极上分别设有形成将从观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部、和将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部的反射层、和将上述反射显示部的液晶层厚规定为比上述透射显示部的液晶层厚小的液晶层厚调节层，所以能够进行利用从观察侧入射的外光的反射显示、和利用从与上述观察侧相反侧入射的光的透射显示。
在该液晶显示元件中，液晶层厚调节层优选地形成为将多个像素的反射显示部的液晶层厚规定为透射显示部的液晶层厚的实质上的1/2的厚度。此外，液晶层厚调节层优选地由分别对应于多个像素的反射显示部而设在一对基板的任一个的内表面上的透明膜构成。
此外，该液晶显示元件优选为，在一对基板的任一个的内表面上具备分别对应于多个像素而设置的红、绿、蓝的3色的滤色器，在这些滤色器的与上述反射显示部的预先设定的区域对应的部分上，形成有不将光着色而使其透射的非着色部。在此情况下，上述滤色器的非着色部是将上述滤色器部分切掉而形成的，在上述滤色器的上方，填充在上述滤色器的切掉部中而形成由无色的透明膜构成的液晶层厚调节层。
该液晶显示元件优选为还在一个基板的内表面上具备沿着多个像素电极的周缘部设置、与另一个基板的对置电极对置、在与上述对置电极之间生成预先设定的值的电场的辅助电极。在此情况下，上述辅助电极优选地设定为与上述对置电极的电位实质上相同的电位。此外，上述辅助电极优选地具有经由绝缘膜与上述像素电极的周缘部重合的缘部，该缘部作为用来在与上述像素电极之间形成补偿电容的电容电极而发挥作用。进而，上述辅助电极优选地由形成在与上述对置电极对置的部分上的低电阻金属模、和与该低电阻金属模重合设置、用来形成至少与像素电极重合的缘部的透明导电膜的层叠膜构成。
此外，上述多个像素电极优选地具有将各个像素电极划分为多个电极部的缝隙。在此情况下，优选分别通过形成为具有行方向的电极宽、和具有其电极宽的实质上整数倍的长度的列方向的电极长的细长形状、与这些电极宽的方向平行设置的缝隙，将多上述个像素电极划分为在上述电极长的方向上排列的实质上为正方形的多个电极部。在此情况下，优选为还在一个基板的内表面上具备具有由包围各个像素电极的周围的框状部和对应于上述像素电极的缝隙的线状部构成的形状、沿着构成上述多个像素电极的多个电极部各自的周缘部设置、与另一个基板的对置电极对置、用来在与上述对置电极之间生成预先设定的值的电场的辅助电极。此外，优选为，将上述多个像素分别划分为反射显示部与透射显示部的反射层在多个像素电极的每一个上，由分别与由通过缝隙划分的多个电极部中的、预先设定的电极部对应而设置的反射膜构成，通过与设有上述反射膜的电极部对应的区域形成上述反射显示部，通过与其他电极部对应的区域形成上述透射显示部。
此外，在该液晶显示元件中，优选为，在设有对置电极的另一个基板的内表面上，还分别与上述多个像素电极的由缝隙划分的多个电极部中的、至少1个电极部的中心对置而设有突起。在此情况下，上述突起优选地形成为平行于基板面的截面形状为圆形、且直径朝向突出端变小的形状。此外，上述突起优选地对应于多个电极分别由上述缝隙划分的多个电极部中的、形成透射显示部的电极部的中心而设置。
本发明的第2技术方案的液晶显示元件的特征在于，具备一对基板，设有预先设定的间隔而对置配置；多个像素电极，设在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，向行及列方向排列成矩阵状，设有将它们分别划分为多个电极部的至少1个缝隙；多个薄膜晶体管，设在上述一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极连接；多个栅极配线及数据配线，设在上述一个基板的内表面上，分别对上述多个薄膜晶体管供给栅极信号和数据信号；至少1个对置电极，设在另一个基板的内表面上，通过分别与上述多个像素电极对置的区域定义在上述行及列方向上排列的多个像素；反射层，对应于在上述一对基板中的与观察侧相反侧的基板的内表面的、上述多个像素电极的分别被划分成的多个电极部中的至少1个电极部而设置，通过该电极部形成将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部，通过其他剩余的电极部形成将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部；垂直取向膜，分别覆盖上述电极而设在上述一对基板各自的内表面上；液晶层，封入在上述一对基板的上述垂直取向膜之间的间隙中，具有负的介质各向异性。
该第2技术方案的液晶显示元件由于在垂直取向型的液晶显示元件中，将多个像素电极分别由缝隙划分为多个像素部，对应于这些像素部中的至少1个反射层而形成将从观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部，通过其他像素部形成将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部，所以能够进行利用从观察侧入射的外光的反射显示、和利用从与上述观察侧入射的光的透射显示，能够显示良好品质的图像。
在该液晶显示元件中，优选为，分别通过形成为具有行方向的电极宽、和具有其电极宽的实质上整数倍的长度的列方向的电极长的细长形状、与其电极宽的方向平行设置的缝隙，将上述多个像素电极划分为在上述电极长的方向上排列的实质上为正方形的多个电极部；还具备与上述一对基板的任一个的内表面的、上述多个像素的形成上述反射显示部的像素部对应而设置、将上述反射显示部的液晶层厚规定为比上述透射显示部的液晶层厚小的液晶层厚调节层。此外，优选为，还具备辅助电极，该辅助电极形成为由包围像素电极的周围的框状部和对应于上述像素电极的缝隙的线状部构成的形状、沿着划分上述像素电极而成的多个电极部各自的周缘部而设置，且设定为与上述对置电极的电位实质上相等的电位。
本发明的第3技术方案的液晶显示元件的特征在于，具备一对基板，设有预先设定的间隔并对置配置；多个像素电极，设在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，向行及列方向排列成矩阵状，设有将它们分别划分为多个电极部的至少1个缝隙；多个薄膜晶体管，设在上述一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极连接；多个栅极配线及数据配线，设在上述一个基板的内表面上，分别对上述多个薄膜晶体管供给栅极信号和数据信号；至少1个对置电极，设在另一个基板的内表面上，通过分别与上述多个像素电极对置的区域定义在上述行及列方向上排列的多个像素；反射层，对应于在上述一对基板中的与观察侧相反侧的基板的内表面的、上述多个像素电极的分别被划分成的多个电极部中的至少1个电极部而设置，通过该电极部形成将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部，通过其他剩余的电极部形成将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部；突起，分别对应于设有上述对置电极的另一个基板的内表面的、上述像素电极被划分成的多个电极部中的、形成上述透射显示部的至少1个电极部的中心而设置；垂直取向膜，分别覆盖上述电极而设在上述一对基板各自的内表面上；液晶层，封入在上述一对基板的上述垂直取向膜之间的间隙中，具有负的介质各向异性。
该第3技术方案的液晶显示元件由于在垂直取向型的液晶显示元件中，将多个像素电极分别由缝隙划分为多个像素部，对应于这些像素部中的至少1个反射层而形成将从观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部，通过其他像素部形成将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部，并分别对应于形成上述透射显示部的至少1个电极部的中心而设有突起，所以能够使各像素部的液晶分子的取向状态变得稳定，能够进行利用从观察侧入射的外光的反射显示、和利用从与上述观察侧入射的光的透射显示，能够显示良好品质的图像。
图1是表示本发明的第1实施方式的液晶显示元件的一部分的俯视图。
图2是将第1实施方式的液晶显示元件沿着图1的II-II线切断的剖视图。
图3是沿着图1的III-III线切断表示的剖视图。
图4是沿着图1的IV-IV线切断表示的剖视图。
图5是将图2的一部分放大表示的放大剖视图。
图6是表示本发明的第2实施方式的液晶显示元件的一部分的俯视图。
图7是沿着图6的VII-VII线切断表示的剖视图。
图8是将图7的一部分放大表示的放大剖视图。
具体实施例方式
(第1实施方式)图1～图5表示本发明的第1实施例，图1是液晶显示元件的一部分的俯视图，图2、图3以及图4分别是沿着图1的II-II线、III-III线、以及IV-IV线切断表示的剖视图，图5是将图2的一部分放大表示的放大剖视图。
该液晶显示元件是垂直取向型的有源矩阵液晶显示元件，如图1～图5所示，具备设有预先设定的间隙而对置配置的一对透明基板1、2、和封入在上述一对基板1、2之间的间隙中的具有负的介质各向异性的液晶层27。在上述一对基板1、2的相互对置的内表面中的一个基板的内表面，例如与观察侧(在图2～图4中的上侧)相反侧的基板(以下称作后基板)1的内表面上，设有像素电极3、多个TFT5、多个栅极配线12、和多个数据配线13。多个透明的像素电极3在行方向(图1中的左右方向)及列方向(图1中的上下方向)上排列成矩阵状设置。多个TFT5分别连接在上述多个像素电极3上。多个栅极配线12沿着上述各像素电极行进行设置，对上述TFT5供给栅极信号。多个数据配线13沿着上述各像素电极列设置，对上述TFT5分别供给数据信号。此外，在另一个基板、即观察侧的基板(以下称作前基板)2的内表面上，设有由与上述多个像素电极3分别对置的区域形成多个像素100的一片膜状的透明的对置电极20。并且，在上述后基板1的内表面上设有将上述多个像素100分别划分为将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部100r和使从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部100t的反射层17。在上述一对基板1的内表面上，覆盖上述电极3而设有垂直取向膜18，在基板2的内表面上，覆盖上述电极20而设有垂直取向膜26。进而，在上述一对基板1、2的任一个内表面、例如上述前基板2的内表面上，设有将上述多个像素100的上述反射显示部100r的液晶层厚d1规定为比上述透射显示部100t的液晶层厚d2小的液晶层厚调节层24。
上述TFT5如图1及图4所示，由形成于上述后基板1的基板面上的栅板电极6、覆盖上述栅板电极6而形成在上述像素电极3的排列区域的整个区域上的透明的门绝缘膜7、和与上述栅板电极6对置地形成在上述门绝缘膜7上的i型半导体膜8、设在形成上述i型半导体膜8的沟道区域的中央部的上方的阻塞绝缘膜9、和通过n型半导体膜(未图示)形成在上述i型半导体膜8的一侧部与另一侧部的上方漏电极10及源电极11构成。
另外，上述栅极配线12与上述TFT5的栅板电极6一体地形成在上述后基板1的基板面上，上述数据配线13与上述TFT5的漏电极10一体地形成在上述门绝缘膜7上。
此外，在上述后基板1的内表面上，遍及上述像素电极3的排列区域的整个区域而设有覆盖上述多个TFT5的透明的平坦化绝缘膜14和形成于其上方的透明的护层绝缘膜16。上述多个像素电极3形成在上述护层绝缘膜16的上方，通过设在上述护层绝缘膜16及平坦化绝缘膜14上的接触孔，与对应于该像素电极3的TFT的源电极11连接。另外，在图1中省略了上述护层绝缘膜16和后基板1的内表面的垂直取向膜18。
上述多个像素电极3将上述行方向的电极宽度形成为比上述列方向的电极长度小的细长形状，在这些像素电极3上，分别设有用来将上述像素电极3实质上划分为正方形的多个电极部的缝隙4。
在该液晶显示元件中，如图1及图2所示，将上述多个像素电极3分别形成为具有上述行方向的电极宽度的实质上的整数倍例如3倍长度的上述列方向的电极长的细长形状。在这些像素电极3上，将与该行方向的电极宽度方向平行的2条缝隙4以与上述行方向的电极宽度实质上相等的间隔设置。由此，上述像素电极3被划分为在其长度方向上排列的3个正方形的电极部3a、3b、3c。
另外，上述缝隙4从上述像素电极3的宽度方向的一侧缘、例如配置有TFT5的一侧缘朝向相反侧(图1中的左侧)的另一侧缘，延伸到取从上述另一侧缘开始与缝隙宽度相同程度的距离的位置。因此，由上述缝隙4划分的多个上述电极部3a、3b、3c经由沿着上述缝隙4的端部与上述像素电极3的另一侧缘之间的沿着另一侧缘的区域的导通部4a相互连接。
上述缝隙4形成为例如4.0μm以下的宽度，此外，夹着上述缝隙4相邻的上述电极部3a、3b及3b、3c的导通部4a的宽度(像素电极3的另一侧缘与缝隙端之间的距离)为上述电极部3a、3b、3c的与上述缝隙4平行的方向的电极宽度的13/100以下，并且将上述导通部4a的电阻值设定为不超过允许范围的值。
并且，上述像素电极3在其多个上述电极部3a、3b、3c中的位于列方向的一端侧的上述电极部3a的1个角部与上述TFT5的源电极11连接。
另一方面，将上述多个像素100分别划分为反射显示部100r和透射显示部100t的反射层17是通过分别与上述多个像素电极3的预先设定的区域对应地设置在上述后基板1的基板面上的金属反射膜形成的。以下将该反射层17称作反射膜。
在该实施例中，在上述多个像素电极3的每个上，分别对应于由上述缝隙4划分的多个上述电极部3a、3b、3c中的、位于与预先设定的电极部例如TFT5侧相反侧的电极部3c的整个区域，来设置上述反射膜17。由此，通过对应于上述预先设定的上述电极3c的区域形成上述反射显示部100r，对应于其他两个电极部3a、3b的区域形成上述透射显示部100t。
此外，在上述后基板1的内表面上，沿着上述多个像素电极3的周缘部，设有与上述前基板2的对置电极20对置、在与上述对置电极20之间形成预先设定值的电场的辅助电极15。另外，在图1中，为了容易区别辅助电极15，对与上述辅助电极15对应的部分施加平行斜线表示。
该辅助电极15形成在覆盖上述TFT5而设置的上述平坦化绝缘膜14的上方，由上述护层绝缘膜16覆盖。
在该实施例中，将上述辅助电极15形成为由包围上述像素电极3的周围的框状部和对应于上述像素电极3的缝隙4的线状部构成的形状，沿着上述像素电极3的多个电极部3a、3b、3c的各自的周缘部设置。
上述辅助电极15形成为在各像素电极行中将分别对应于该行的各像素电极3的辅助电极15彼此连接的形状。另外，在该实施例中，如图1及图3所示，将分别对应于1个行的各像素电极3的辅助电极15彼此的连接部(与相邻的像素电极3间的区域对应的部分)形成为与上述辅助电极15相同的宽度，但上述辅助电极15彼此的连接部也可以形成为比上述辅助电极15小的宽度、或者大的宽度，或者也可以用多个连接部连接。并且，上述辅助电极15如图5所示，是由形成于与上述像素电极3的各电极部3a、3b、3c重合的区域以外的区域上的低电阻金属模15a、和在包括与各电极部3a、3b、3c重合的区域即缘部的区域中与上述低电阻金属模15a重合设置的透明导电膜15b的层叠膜形成的。另外，在该实施例中，将上述低电阻金属模15a形成在上述平坦化绝缘膜14上，在其上方将上述透明导电膜15b形成为跨越从上述低电阻金属模15a上到上述平坦化绝缘膜14上的宽度，但也可以在上述平坦化绝缘膜14上形成上述透明导电膜15b、在其上方形成上述低电阻金属模15a。
进而，上述辅助电极15兼用于在与上述像素电极3之间形成补偿电容的电容电极。即，上述辅助电极15的包围上述像素电极3的整周的框状部、和对应于上述像素电极3的缝隙4的线状部分别将其缘部形成为与上述像素电极3的各电极部3a、3b、3c的周缘部对置而重合那样的形状。并且，上述辅助电极15的上述框状部及线状部的缘部的、与上述像素电极3的各电极部3a、3b、3c的周缘部重合的区域形成电容电极部，该电容电极部形成以上述护层绝缘膜16为电介体层的补偿电容。此外，上述辅助电极15的上述框状部的伸出到像素电极3的外侧的区域及上述线状部的对应于上述缝隙4内的区域形成用来与上述对置电极20对置而在与该上述对置电极20之间生成预先设定的值的电场的辅助电极部。并且，上述后基板1的内表面的垂直取向膜18覆盖上述多个像素电极3而形成在上述像素电极3的排列区域的整个区域中。
另一方面，在前基板2的内表面上，与上述多个像素100间的区域对应而设有由遮光膜(例如铬膜和氧化铬膜的层叠膜)构成的栅格状的黑膜21，进而，在上述一对基板1、2的任一个内表面上，分别对应于多个像素100的大致整个区域而设有红、绿、蓝3色的滤色器22R、22G、22B。
在该实施方式中，将上述红、绿、蓝3色的滤色器22R、22G、22B覆盖上述黑膜21而设置在前基板2的内表面上，在其上方，形成有用来将上述多个像素100的上述反射显示部100r的液晶层厚d1规定为比上述透射显示部100t的液晶层厚d2小的液晶层厚调节层24。
上述液晶层厚调节层24通过分别对应于上述多个像素100的上述反射显示部100r而设置的由感光性树脂等构成的透明膜形成。
该液晶层厚调节层24形成为上述多个像素100的透射显示部100t的液晶层厚d2的约1/2膜厚，将上述多个像素100的反射显示部100r的液晶层厚d1实质上规定为上述透射显示部100t的液晶层厚d2的1/2。
此外，在该实施方式中，在上述红、绿、蓝3色的滤色器22R、22G、22B的对应于上述反射显示部100r的预先设定的区域的部分、例如对应于上述反射显示部100r的中央部的部分上，形成有不将光着色而使其透射的非着色部23。
上述滤色器22R、22G、22B的非着色部23是将上述滤色器22R、22G、22B部分地切掉而形成的，在上述滤色器22R、22G、22B的上方，填充上述滤色器22R、22G、22B的切掉部而形成由无色的透明膜构成的液晶层厚调节层24。
并且，上述对置电极20形成在上述滤色器22R、22G、22B及液晶层厚调节层24的上方，上述前基板2的内表面的垂直取向膜26覆盖上述对置电极而形成在上述像素电极3的排列区域的整个区域中。
上述后基板1与前基板2经由包围上述多个像素电极3的排列区域的未图示的框状的密封部件而被接合。
另外，上述后基板1在其行方向的一端与列方向的一端上分别具有向前基板2的外侧突出的伸出部(未图示)，上述多个栅极配线12分别与形成在上述行方向的伸出部上的多个门侧驱动器连接端子连接，上述多个数据配线13分别与形成在上述列方向的伸出部上的多个数据侧驱动器连接端子连接。
此外，在上述后基板1的内表面上，虽然没有图示，但设有从配置在密封部件的基板接合部的角部附近的连接电极向上述行方向与列方向的伸出部的一个或两个导出的对置电极连接配线。该对置电极连接配线连接在与上述驱动器连接端子排列形成的对置电极端子上。在上述前基板2的内表面上，设有从上述对置电极20延伸到上述后基板1的对置于上述连接电极的位置的延长部，将该延长部与上述连接电极电气连接。这样，上述对置电极20通过上述对置电极连接配线与上述对置电极端子连接。
进而，上述后基板1的内表面的各行的辅助电极15一起连接在与上述数据配线13平行地设置在上述像素电极3的排列区域的外侧的一端或两端上的未图示的辅助电极连接配线上。该辅助电极连接配线被向上述行方向或列方向的伸出部的一个或两个导出，连接到与上述驱动器连接端子排列形成在该伸出部上的辅助电极端子上。
上述辅助电极端子是与上述对置电极端子共用的端子、或连接在与上述对置电极端子的连接电位相同连接电位上的端子。因此，将上述多个辅助电极15的电位设定为与上述对置电极20的电位实质上相同的值。
并且，上述液晶层27被封入在上述后基板1与前基板2之间的由上述密封部件包围的区域中。该液晶层27的液晶分子27a如图5所示，在分别设置在一对基板1、2的内表面上的垂直取向膜18、26的垂直取向限制力的作用下，相对于基板1、2面实质上垂直地取向。
此外，在上述后基板1的外表面上设有后侧偏光板28，在前基板2的外表面上设有前侧偏光板29。后侧偏光板28与前侧偏光板29使各自的透射轴实质上相互正交，或者将各自的透射轴实质上相互平行地配置。
进而，在上述后基板1与后侧偏光板28之间配置有相位差板30，在上述前基板2与前侧偏光板29之间配置有相位差板31。相位差板30、31分别提高显示的对比度及/或视野角特性。此外，在上述前基板1与前侧的相位差板31之间设有用来消除从液晶显示元件的前侧、即观察侧入射的外光(外部环境的光)在前基板1的外表面上的由表面反射带来的显示的刺目的扩散层32。上述扩散层32由混入了光散射粒子的粘接剂层构成，前侧的相位差板31通过上述扩散层32粘贴在前基板2的外表面上。此外，上述前侧的相位差板31与前侧偏光板29、上述后基板1与后侧的相位差板30、上述后侧的相位差板30与后侧偏光板28分别由未图示的非扩散性的双面粘接薄膜粘贴。
该液晶显示元件是在设有上述多个像素电极3、TFT5、栅极配线12及数据配线13的基板1的内表面，和设有上述对置电极20的上述基板2的内表面上覆盖上述电极3、20而设有垂直取向膜18、26，在上述一对基板1、2的上述垂直取向膜18、26间的间隙中封入了具有负的介质各向异性的液晶层27的垂直取向型的液晶显示元件。进而，在该液晶显示元件中，对由上述多个像素电极3与对置电极20相互对置的区域构成的多个像素100的每一个上，通过向上述像素电极3与对置电极20之间施加电压，将上述液晶层27的液晶分子27a从图5的垂直取向状态倾倒取向而显示图像。
并且，该液晶显示元件在上述一对基板1、2中的与观察侧相反侧的后基板1的内表面上，设有将上述多个像素100分别划分为将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部100r、和将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部100t的反射层。由此，能够通过上述多个像素100的反射显示部100r进行利用从观察侧入射的外光的反射显示，通过上述多个像素的透射显示部100t利用从配置在液晶显示元件的后侧的面光源33照射和从与上述观察侧相反侧入射的光进行透射显示。
并且，该液晶显示元件具备设在上述一对基板1、2的任一个、例如观察侧的前基板2的内表面上、将上述多个像素3的上述反射显示部100r的液晶层厚d1规定为比上述透射显示部100t的液晶层厚d2小的液晶层厚调节层24。由此1能够减小对于从观察侧入射、在上述反射显示部100r的液晶层27中往复而透射并向上述观察侧射出的光的上述液晶层27的多折射作用、和对从与观察侧相反侧入射、向一个方向透射上述透射显示部100t的液晶层27而向上述观察侧射出的光的上述液晶层27的多折射作用的差，能够减小上述反射显示的显示图像与上述透射显示的显示图像的品质差。
在该实施例中，如上所述，将上述多个像素100的反射显示部100r的液晶层厚d1实质上规定为上述透射显示部100t的液晶层厚d2的1/2。由此，使上述反射显示部100r的液晶的折射率的异向性Δn与液晶层厚d1的积Δn d1为上述透射显示部100t的Δn d2的实质上的1/2，使对于透射上述反射显示部100r和透射显示部100t的液晶层27的光的多折射作用实质上相等，能够将上述反射显示的显示图像与上述透射显示的显示图像的品质差几乎消除。
此外，该液晶显示元件由于由分别与上述多个像素100的反射显示部100r对应而设置在上述一对基板1、2的任一个、例如前基板2的内表面上的透明膜形成上述液晶层厚调节层24，所以能够以简单的构造使上述反射显示部100r的液晶层厚d1比上述透射显示部100t的液晶层厚d2小。
进而，该液晶显示元件由于在上述一对基板1、2的任一个、例如前基板2的内表面上，分别对应于多个像素A的整个区域而设置红、绿、蓝3色的滤色器22R、22G、22B，在这些滤色器22R、22G、22B的与上述反射显示部100r的预先设定的区域对应的部分上形成有不将光着色而使其透射的非着色部23，所以在上述反射显示时和上述透射显示时都能够显示彩色图像。此外，在上述反射显示时，通过使由上述滤色器22R、22G、22B着色的着色光与透射上述滤色器22R、22G、22B的非着色部23的非着色光从上述反射显示部100r射出，能够提高上述射出光的亮度，能够通过反射光显示足够亮度的彩色图像。
并且，在该液晶显示元件中，在上述后基板1的内表面上，沿着上述多个像素电极3的周缘部，与上述前基板2的对置电极20对置而设有在与上述对置电极20之间形成预先设定的值的电场的辅助电极15，所以通过向上述像素电极3与对置电极20之间施加电压，能够使各像素100的液晶分子27a从上述像素100的周缘部朝向上述像素的中心倾倒而稳定地倾倒取向，在上述反射显示时和透射显示时都能够显示没有粗涩感的良好品质的图像。
即，该实施例的液晶显示元件在沿着上述像素电极3的周缘部设置的上述辅助电极15与上述对置电极20之间生成预先设定的值的电场。例如，在该实施例中，使上述辅助电极15与上述对置电极20为同电位，使得在上述辅助电极15与上述对置电极20之间不生成电场。因此，能够抑制在上述像素电极3的缘部与上述栅极配线12及数据配线13之间的电位差带来的横电场(沿着基板面的方向的电场)的发生，能够实质上消除上述横电场的影响。因此，各像素100的液晶分子27a能够不受上述横电场的影响，从上述像素100的周缘部朝向上述像素的中心倾倒而稳定地倾倒取向。
这样，该实施例的液晶显示元件由于将上述辅助电极15的电位设定为与上述对置电极20的电位实质上相同的值，所以使得上述辅助电极15与对置电极20之间、即上述像素100的周围的区域实质上为无电场，使该区域的液晶分子27a成为总是相对于基板1、2面实质上垂直地取向的状态。并且，通过向上述像素电极3与对置电极20之间施加电压，在上述像素100的周缘部上生成朝向上述像素100的中心的等电位分布，所以使上述像素100的液晶分子27a从上述像素100的周缘部朝向上述像素A的中心稳定地倾倒取向，能够显示更好品质的图像。
进而，该液晶显示元件由于使上述辅助电极15上具有用来在与上述像素电极13之间形成补偿电容的电容电极的功能，所以能够减小相邻的像素A间的区域的宽度，而得到更充分的开口率。
并且，该液晶显示元件由形成在与上述对置电极20对置的部分上的低电阻金属模15a、和用来通过与上述像素电极3重合的部分形成补偿电容用的作为缘部的透明导电膜15b的层叠膜形成上述辅助电极15，所以能够使来自上述像素100的反射显示部100r及透射显示部100t的射出光从上述补偿电容形成的上述像素100的周缘部射出，能够进一步提高开口率。
此外，在该液晶显示元件中，在上述多个像素电极3上分别设有将上述像素电极3实质上划分为上述多个电极部3a、3b、3c的缝隙4，所以各电极部3a、3b、3c的取向的中心位置较稳定，通过向上述像素电极3与对置电极20之间施加电压，对于与上述像素电极3的由缝隙4划分的各上述电极部3a、3b、3c对应的各区域，能够使液晶分子27a从其周缘部的各缘朝向上述区域的中心倾倒取向，各上述电极部3a、3b、3c的取向状态变得均匀，能够显示良好品质的图像。
并且，该液晶显示元件将上述多个像素电极3分别形成为实质上相对于行方向的电极宽度具有整数倍的长度的列方向的电极长的细长形状，通过与该宽度方向平行设置的缝隙4，划分为在上述像素电极3的电极长的方向上排列的多个上述电极部3a、3b、3c，所以能够以高密度排列各像素100，能够显示精细度较高的图像。
此外，在该实施例中，如上所述，由于将上述缝隙4形成为4.0μm以下的宽度，所以能够尽量减小设置上述缝隙4带来的像素电极3的面积的减少，而得到足够的开口率。
并且，在该实施例中，如上所述，将夹着上述缝隙4而相邻的电极部3a、3b及3b、3c的导通部4a的宽度设定为上述电极部3a、3b、3c的与上述缝隙4平行的方向的宽度的13/100以下，所以能够使各电极部3a、3b、3c的液晶分子27a实质上独力，能够对应于施加的电场取向。即，分别对应于夹着上述缝隙4而相邻的电极部3a、3b及3b、3c的区域的液晶分子27a在对应于上述导通部4a的部分上不会相互影响而取向为向相同的方向倾倒。因此，通过向上述像素电极3与对置电极20之间施加电压，在每个与上述各电极部3a、3b、3c对应的区域中，能够使各电极部3a、3b、3c的液晶分子27a从其周缘部朝向中心稳定地倾倒取向。
此外，在该实施例中，将上述导通部4a的宽度设定为其电阻值不超过允许范围的值、例如约4.0μm。因此，能够将从上述数据配线13经由TFT5供给到像素电极3的1个电极部3a中的数据信号几乎不产生电压下降地也供给到其他电极部3b、3c中，能够对各电极部3a、3b、3c与对置电极20之间分别施加实质上相同值的电压。因此，能够将对应于上述各电极部3a、3b、3c的各区域的液晶分子27a控制为实质上相等的取向状态。
另外，在该实施例中，将夹着2条缝隙4中的一条缝隙4而相邻的电极部3a、3b的导通部4a、和夹着另一条缝隙4而相邻的电极部3b、3c的导通部4a形成在像素电极3的相同侧的缘部上，但这些导通部4a也可以形成在上述像素电极3的中央部，此外，也可以将一个导通部4a形成在上述像素电极3的与形成有TFT的一侧缘部相反侧的另一侧缘部上，将另一个导通部4a形成在上述像素电极3的一侧缘部上。
进而，该液晶显示元件将上述辅助电极15形成为由包围上述像素电极3的整周的框状部与对应于上述像素电极3的缝隙部的线状部构成的形状，沿着上述像素电极3的多个的上述电极部3a、3b、3c的各自的整个周缘而设置，所以能够使上述各像素100的液晶分子27a在对应于上述各电极部3a、3b、3c的各区域中从其整周的缘部朝向上述各区域的中心倾倒而更稳定地倾倒取向，能够显示更高品质的图像。
此外，该液晶显示元件在上述多个像素电极3的每个上，分别对应于由上述缝隙4划分的多个电极部3a、3b、3c中的预先设定的电极部、例如与TFT5侧相反侧的电极部3c的整个区域而设置上述反射膜17，由对应于上述预先设定的电极部3c的区域形成上述反射显示部100r，由对应于其他电极部3a、3b的区域形成上述透射显示部100t，所以能够使上述各像素100的液晶分子27a在上述反射显示部100r与透射显示部100t的各显示部中稳定地倾倒取向，在上述反射显示时和透射显示时都能够显示良好品质的图像。
(第2实施方式)图6～图8表示本发明的第2实施例，图6是表示液晶显示元件的一部分的俯视图，图7是沿着图6的VII-VII线的液晶显示元件的剖视图，图8是将图7的一部分放大显示的放大剖视图。另外，在该实施例中，对于与上述的第1实施例对应的结构赋予相同的标号并省略其说明。
该实施例的液晶显示元件在设有对置电极20的前基板2的内表面上，设有与后基板1的多个像素电极3的由缝隙4划分的上述电极部3a、3b、3c中的、至少1个电极部的中心分别对应而设有多个突起25，其他结构与第1实施例相同。
在该实施例中，与上述像素电极3的由缝隙4划分的3个电极部3a、3b、3c中的、形成液晶层厚d2较大的透射显示部100t的2个电极部3a、3b的大致中央分别对应而设置上述突起25。
上述突起25在上述对置电极20的上方，通过感光性树脂等的介电性材料构成，例如图示那样以圆锥状形成在上述前基板2的基板面上。另外，突起25只要是平行的截面形状为圆形、并且直径朝向突出端而变小的形状就可以，并不限于圆锥状，也可以形成为圆锥台形状(frustconical)或半球状。此外，垂直取向膜26覆盖上述多个突起25及对置电极20而形成。
另外，上述突起25的基板(最大径部)的直径设定为上述电极部3a、3b、3c的宽度的1/5以下、优选为1/10以下，此外，上述突起25的高度设定为比液晶层厚调节层24的厚度小，该液晶层厚调节层24将各像素A的反射显示部100r的液晶层厚d1规定为比上述透射显示部100t的液晶层厚d2小。
并且，在该实施例中，在上述前基板2的基板面上，分别对应于上述多个突起25而设有由与对置于多个像素100间的区域的栅格膜状黑膜21相同的遮光膜构成的点状的黑膜21a。
即，该液晶显示元件在设有对置电极20的前基板2的内表面上，分别对应于后基板1的多个像素电极3的由缝隙4划分的电极部3a、3b、3c中的、至少1个电极部的大致中央而设置多个突起25。由此，液晶层27的液晶分子27a通过分别设在一对基板1、2的内表面上的垂直取向膜18、26的垂直取向性，如图8所示，在对应于上述突起25的部分以外的区域中，相对于基板1、2面实质上垂直地取向。在对应于上述突起25的部分上，上述前基板2侧的上述突起25的附近的液晶分子27a对应于上述突起25的形状而分别使分子长轴朝向相对于上述突起25的周面及顶面实质上垂直的方向取向。
根据该液晶显示元件，由于设在上述像素电极3的各电极部3a、3b、3c的中央的上述突起25附近的液晶分子27a使其长轴相对于上述垂直取向轴26垂直地取向，所以其周边的区域的液晶分子27a被感应为上述突起25的附近的液晶分子27a的取向方向，并朝向上述突起25倾倒而取向。因此，在对像素电极3与对置电极20之间施加电压时，电极部3a、3b、3c的上述液晶分子27a以上述突起25为中心朝向该突起25倾倒而取向，能够使设有上述突起25的区域的液晶分子27a的取向状态在各电极部3a、3b、3c中稳定。
进而，在该实施例中，将上述突起25形成为与上述前基板2的基板面平行的截面形状为圆形、且朝向突出端直径变小的形状，所以能够使与对应于上述突起25的电极部3a、3b对应的区域的液晶分子27a从上述突起25的周围的整周朝向上述突起25以较高的稳定性倾倒取向。
此外，在该实施例中，与上述像素电极3的由缝隙4划分的多个电极部3a、3b、3c中的、形成有上述透射显示部100t的电极部3a、3b对应而设置上述突起25，所以能够使液晶层厚d2较大的透射显示部100t的液晶分子27a朝向对应于上述电极部3a、3b的区域的中心更稳定地倾倒取向，能够提高透射显示的显示品质。
另外，由于上述反射显示部100r的液晶层厚d1比上述透射显示部100t的液晶层厚d2小并可施加强电场，所以对应于上述反射显示部100r的区域的液晶分子27a即使没有对应于该区域的中心的突起也朝向上述区域的中心稳定地倾倒取向。
此外，在该实施例中，在上述前基板2的基板面上，分别与上述多个突起25对应而设有点状的黑膜21a，所以能够消除从对应于上述突起25的部分的液晶分子的取向状态(前基板2侧的上述突起25的附近的液晶分子27a使分子长轴朝向相对于上述突起25的周面及顶面分别实质上垂直的方向取向、后基板1的附近的液晶分子27a相对于上述后基板1面实质上垂直地取向的状态)造成的向观察侧的漏光。
权利要求
1.一种液晶显示元件，其特征在于，具备一对基板，设有预先设定的间隔而对置配置；多个像素电极，设在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，向行及列方向排列成矩阵状；多个薄膜晶体管，设在上述一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极连接；多个栅极配线及数据配线，设在上述一个基板的内表面上，分别对上述多个薄膜晶体管供给栅极信号和数据信号；至少1个对置电极，设在另一个基板的内表面上，通过分别与上述多个像素电极对置的区域定义在上述行及列方向上排列的多个像素；反射层，设在上述一对基板中的与观察侧相反侧的基板的内表面上，在上述多个像素上分别形成将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部、和将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部；垂直取向膜，分别覆盖上述电极而设在上述一对基板各自的内表面上；液晶层，封入在上述一对基板的上述垂直取向膜之间的间隙中，具有负的介质各向异性；液晶层厚调节层，设在上述一对基板的任一个的内表面上，将上述多个像素的上述反射显示部的液晶层厚规定为比上述透射显示部的液晶层厚小。
2.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，液晶层厚调节层形成为将多个像素的反射显示部的液晶层厚规定为透射显示部的液晶层厚的实质上的1/2的厚度。
3.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，液晶层厚调节层由分别对应于多个像素的反射显示部而设在一对基板的任一个的内表面上的透明膜构成。
4.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，还具备在一对基板的任一个的内表面上分别对应于多个像素而设置的红、绿、蓝的3色的滤色器，在这些滤色器的与上述反射显示部的预先设定的区域对应的部分上，形成有不将光着色而使其透射的非着色部。
5.如权利要求4所述的液晶显示元件，其特征在于，滤色器的非着色部是将上述滤色器部分切掉而形成的，在上述滤色器之上，填充在上述滤色器的切掉部中而形成由无色的透明膜构成的液晶层厚调节层。
6.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，还在一个基板的内表面上设有沿着多个像素电极的周缘部设置、与另一个基板的对置电极对置、在与上述对置电极之间生成预先设定的值的电场的辅助电极。
7.如权利要求6所述的液晶显示元件，其特征在于，上述辅助电极被设定为与上述对置电极的电位实质上相同的电位。
8.如权利要求6所述的液晶显示元件，其特征在于，上述辅助电极具有经由绝缘膜与上述像素电极的周缘部重合的缘部，该缘部作为用来在与上述像素电极之间形成补偿电容的电容电极而发挥作用。
9.如权利要求8所述的液晶显示元件，其特征在于，上述辅助电极由形成在与上述对置电极对置的部分的低电阻金属模、和与该低电阻金属模重合设置、形成至少与像素电极重合的缘部用的透明导电膜的层叠膜构成。
10.如权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，多个像素电极具有将各个像素电极划分为多个电极部的缝隙。
11.如权利要求10所述的液晶显示元件，其特征在于，通过形成为具有行方向的电极宽和具有该电极宽的实质上整数倍的长度的列方向的电极长的细长形状、与这些电极宽的方向平行设置的缝隙，将多个像素电极分别划分为在上述电极长的方向上排列的实质上为正方形的多个电极部。
12.如权利要求10所述的液晶显示元件，其特征在于，还在一个基板的内表面上具备辅助电极，所述辅助电极具有由包围各个像素电极的周围的框状部和对应于上述像素电极的缝隙的线状部构成的形状、沿着构成上述多个像素电极的多个电极部各自的周缘部设置、与另一个基板的对置电极对置、用来在与上述对置电极之间生成预先设定的值的电场。
13.如权利要求10所述的液晶显示元件，其特征在于，将多个像素分别划分为反射显示部与透射显示部的反射层在多个像素电极的每一个上，由分别与通过缝隙划分的多个电极部中的、预先设定的电极部对应而设置的反射膜构成，通过与设有上述反射膜的电极部对应的区域形成上述反射显示部，通过与其他电极部对应的区域形成上述透射显示部。
14.如权利要求10所述的液晶显示元件，其特征在于，在设有对置电极的另一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极的由缝隙划分的多个电极部中的、至少1个电极部的中心对应而设有突起。
15.如权利要求14所述的液晶显示元件，其特征在于，上述突起形成为平行于基板面的截面形状为圆形、且直径朝向突出端变小的形状。
16.如权利要求14所述的液晶显示元件，其特征在于，上述突起对应于多个电极分别由上述缝隙划分的多个电极部中的、形成透射显示部的电极部的中心而设置。
17.一种液晶显示元件，其特征在于，具备一对基板，设有预先设定的间隔而对置配置；多个像素电极，设在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，向行及列方向排列成矩阵状，设有将它们分别划分为多个电极部的至少1个缝隙；多个薄膜晶体管，设在上述一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极连接；多个栅极配线及数据配线，设在上述一个基板的内表面上，分别对上述多个薄膜晶体管供给栅极信号和数据信号；至少1个对置电极，设在另一个基板的内表面上，通过分别与上述多个像素电极对置的区域分别定义在上述行及列方向上排列的多个像素；反射层，对应于在上述一对基板中的与观察侧相反侧的基板的内表面的、上述多个像素电极的分别被划分成的多个电极部中的至少1个电极部而设置，通过该电极部形成将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部，通过其他剩余的电极部形成将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部；垂直取向膜，分别覆盖上述电极而设在上述一对基板各自的内表面上；液晶层，封入在上述一对基板的上述垂直取向膜之间的间隙中具有负的介质各向异性。
18.如权利要求17所述的液晶显示元件，其特征在于，通过形成为具有行方向的电极宽和具有该电极宽的实质上整数倍的长度的列方向的电极长的细长形状、与其电极宽的方向平行设置的缝隙，将多个像素电极分别划分为在上述电极长的方向上排列的实质上为正方形的多个电极部；还具备液晶层厚调节层，该液晶层厚调节层与上述一对基板的任一个的内表面的、与上述多个像素的形成上述反射显示部的像素部对应而设置，并且将上述反射显示部的液晶层厚规定为比上述透射显示部的液晶层厚小。
19.如权利要求17所述的液晶显示元件，其特征在于，还具备辅助电极，所述辅助电极形成为由包围像素电极的周围的框状部和对应于上述像素电极的缝隙的线状部构成的形状、沿着划分上述像素电极的多个电极部各自的周缘部而设置，且设定为与上述对置电极的电位实质上相等的电位。
20.一种液晶显示元件，其特征在于，具备一对基板，设有预先设定的间隔而对置配置；多个像素电极，设在上述一对基板的相互对置的内表面中的一个基板的内表面上，向行方向及列方向排列成矩阵状，并设有将它们分别划分为多个电极部的至少1个缝隙；多个薄膜晶体管，设在上述一个基板的内表面上，分别与上述多个像素电极连接；多个栅极配线及数据配线，设在上述一个基板的内表面上，分别对上述多个薄膜晶体管供给栅极信号和数据信号；至少1个对置电极，设在另一个基板的内表面上，通过分别与上述多个像素电极对置的区域定义在上述行及列方向上排列的多个像素；反射层，对应于在上述一对基板中的与观察侧相反侧的基板的内表面的、上述多个像素电极的分别被划分成的多个电极部中的至少1个电极部而设置，通过该电极部形成将从上述观察侧入射的光向上述观察侧反射的反射显示部，通过其他剩余的电极部形成将从上述相反侧入射的光向上述观察侧透射的透射显示部；突起，分别对应于设有上述对置电极的另一个基板的内表面的、上述像素电极被划分成的多个电极部中的、形成上述透射显示部的至少1个电极部的中心而设置；垂直取向膜，分别覆盖上述电极而设在上述一对基板各自的内表面上；液晶层，封入在上述一对基板的上述垂直取向膜之间的间隙中，具有负的介质各向异性。
全文摘要
本发明的目的是为了提供一种液晶显示元件，该液晶显示元件由配置在观察侧、和与该观察侧相反侧的一对基板、形成在这一对基板的内表面上的多个像素电极、对置电极、反射层、和封入在这些基板之间的液晶构成。在各像素电极上，与上述反射层对应而形成有将从观察侧入射的光向观察侧反射的反射显示部、和将从相反侧入射的光向观察侧透射的透射显示部。在观察侧的基板的内表面上，设有将上述反射显示部的液晶层厚规定为比透射显示部的液晶层厚小的液晶层厚调节层。
文档编号G02F1/133GK1975545SQ200610163530
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年11月29日
发明者荒井则博, 西野利晴, 小林君平 申请人:卡西欧计算机株式会社