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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023172616
(43)【公開日】2023-12-06
(54)【発明の名称】液晶表示装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1337 20060101AFI20231129BHJP
G02F 1/1333 20060101ALI20231129BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20231129BHJP
G02F 1/1343 20060101ALI20231129BHJP
G02F 1/1368 20060101ALI20231129BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1337
G02F1/1333
G02F1/1335 520
G02F1/1343
G02F1/1368
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022084550
(22)【出願日】2022-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】安達 浩一郎
【テーマコード（参考）】
2H092
2H189
2H192
2H290
2H291
【Ｆターム（参考）】
2H092GA13
2H092GA17
2H092GA20
2H092GA29
2H092HA04
2H092HA05
2H092JA25
2H092JB05
2H092JB07
2H092JB44
2H092JB46
2H092NA04
2H092PA03
2H092PA06
2H092QA06
2H189AA08
2H189BA02
2H189DA07
2H189DA43
2H189HA15
2H189HA16
2H189JA10
2H189LA03
2H189LA10
2H189LA20
2H189NA02
2H189NA05
2H192AA24
2H192BA24
2H192BC13
2H192BC24
2H192BC34
2H192BC42
2H192BC63
2H192BC72
2H192CB02
2H192CB23
2H192CB24
2H192CC22
2H192EA43
2H192EA56
2H192GD23
2H192GD47
2H192GD61
2H192JA13
2H290AA33
2H290BB12
2H290BB22
2H290BB33
2H290BB42
2H290BB53
2H290CA42
2H290CA46
2H290CA51
2H290CB02
2H290CB03
2H291GA04
2H291GA08
2H291GA11
2H291GA19
2H291HA11
2H291HA34
2H291HA35
2H291HA37
2H291LA21
2H291LA40
2H291NA01
2H291NA43
(57)【要約】
【課題】反射型及び透過型の表示機能を兼ね備えた液晶表示装置において画質の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】液晶表示装置は、絶縁層の上に複数の画素電極がマトリクス状に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、アレイ基板に対向し複数の画素電極と重なる対向電極が設けられた対向基板と、アレイ基板と対向基板との間の液晶層と、アレイ基板と対向基板との間の第１スペーサとを有する。対向電極は複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に開口部を有し、複数の画素電極の画素間の領域に液晶層の中に突き出る突起部を有し突起部の高さが第１スペーサの高さより低くされている。
【選択図】図４
【解決手段】液晶表示装置は、絶縁層の上に複数の画素電極がマトリクス状に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、アレイ基板に対向し複数の画素電極と重なる対向電極が設けられた対向基板と、アレイ基板と対向基板との間の液晶層と、アレイ基板と対向基板との間の第１スペーサとを有する。対向電極は複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に開口部を有し、複数の画素電極の画素間の領域に液晶層の中に突き出る突起部を有し突起部の高さが第１スペーサの高さより低くされている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁層の上に複数の画素電極がマトリクス状に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素電極と重なる対向電極が設けられた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間の液晶層と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間の第１スペーサと、を有し、
前記対向電極は、前記複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に開口部を有し、
前記複数の画素電極の画素間の領域に、前記液晶層の中に突き出る突起部を有し、
前記突起部の高さが前記第１スペーサの高さより低い
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素電極と重なる対向電極が設けられた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間の液晶層と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間の第１スペーサと、を有し、
前記対向電極は、前記複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に開口部を有し、
前記複数の画素電極の画素間の領域に、前記液晶層の中に突き出る突起部を有し、
前記突起部の高さが前記第１スペーサの高さより低い
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記アレイ基板と前記対向基板との間の第２スペーサをさらに有し、
前記第１スペーサは前記アレイ基板及び前記対向基板の両方に接し、
前記第２スペーサは前記アレイ基板及び前記対向基板の一方に接し、
前記突起部の高さは、前記第１スペーサ及び前記第２スペーサの高さより低い、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１スペーサは前記アレイ基板及び前記対向基板の両方に接し、
前記第２スペーサは前記アレイ基板及び前記対向基板の一方に接し、
前記突起部の高さは、前記第１スペーサ及び前記第２スペーサの高さより低い、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記突起部は、前記複数の画素電極の中の相互に隣接する４つの画素電極の角部が対角する画素間の領域に設けられている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記相互に隣接する４つの画素電極の一部の領域が、前記突起部と重なり、前記突起部の形状に沿って設けられている、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記突起部が、前記複数の画素電極の中の相互に隣接する２つの画素電極の対向する一辺の間に設けられている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記相互に隣接する２つの画素電極の前記一辺に沿った一部の領域が、前記突起部と重なり、前記突起部の形状に沿って設けられている、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記突起部が、前記アレイ基板から前記液晶層へ突き出ている、請求項２乃至６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記突起部が、前記対向基板から前記液晶層へ突き出ている、請求項３又は５に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
絶縁層の上に複数の画素電極がマトリクス状に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素電極と重なる対向電極を含む対向基板と、
前記アレイ基板と是対向基板との間の液晶層と、を有し、
前記対向電極は、
前記複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に設けられた第１開口部と、
前記複数の画素電極の画素間の領域と重なる領域に設けられた第２開口部と、を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素電極と重なる対向電極を含む対向基板と、
前記アレイ基板と是対向基板との間の液晶層と、を有し、
前記対向電極は、
前記複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に設けられた第１開口部と、
前記複数の画素電極の画素間の領域と重なる領域に設けられた第２開口部と、を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項10】
前記第２開口部は、前記複数の画素電極の中の相互に隣接する４つの画素電極の角部が対角する領域と重なる領域に設けられている、請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項11】
前記第２開口部は、前記複数の画素電極の中の相互に隣接する２つの画素電極の対向する一辺の間の領域と重なる領域に設けられている、請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項12】
絶縁層の上に複数の画素電極が行方向及び列方向に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素電極と重なる対向電極を含む対向基板と、
前記アレイ基板と是対向基板との間の液晶層と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間の第１スペーサと、を有し、
前記対向電極は、
前記複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に設けられた第１開口部と、
前記複数の画素電極の画素間の領域と重なる領域に設けられた第２開口部と、を有し、
前記第１スペーサが、前記複数の画素の画素間の領域であって、前記画素アレイの対角方向に列を成すように配列され、
前記第２開口部が、前記複数の画素の画素間の領域であって、前記第１スペーサの配列に沿った画素間の領域に配列されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素電極と重なる対向電極を含む対向基板と、
前記アレイ基板と是対向基板との間の液晶層と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間の第１スペーサと、を有し、
前記対向電極は、
前記複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に設けられた第１開口部と、
前記複数の画素電極の画素間の領域と重なる領域に設けられた第２開口部と、を有し、
前記第１スペーサが、前記複数の画素の画素間の領域であって、前記画素アレイの対角方向に列を成すように配列され、
前記第２開口部が、前記複数の画素の画素間の領域であって、前記第１スペーサの配列に沿った画素間の領域に配列されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一実施形態は、液晶表示装置の画素の構造に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、バックライトの光を透過させて表示を行う透過型と、外光を画素電極で反射させて表示を行う反射型が知られている。また、反射型と透過型の表示機能を兼ね備えたタイプの液晶表示装置も知られている。例えば、反射電極を有しつつ、反射電極が配列する画素間の領域を透過領域としてバックライトの光を透過させる半透過型の液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－２５５９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示される液晶表示装置は、反射電極で外光を反射するだけではなく、反射電極間の隙間からバックライトの光が透過することよって反射電極での表示を補助しており、周辺環境に拘わらず表示画像の輝度が一定以上に保たれる。この液晶表示装置は、表示モードとしてノーマリブラックモードを採用することでコントラストの向上が図られているが、さらなる画質の向上が求められている。
【0005】
本発明の一実施形態は、反射型及び透過型の表示機能を兼ね備えた液晶表示装置において、画質の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、絶縁層の上に複数の画素電極がマトリクス状に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、アレイ基板に対向し複数の画素電極と重なる対向電極が設けられた対向基板と、アレイ基板と対向基板との間の液晶層と、アレイ基板と対向基板との間の第１スペーサとを有する。対向電極は複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に開口部を有し、複数の画素電極の画素間の領域に液晶層の中に突き出る突起部を有し突起部の高さが第１スペーサの高さより低くされている。
【0007】
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、絶縁層の上に複数の画素電極がマトリクス状に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、アレイ基板に対向し複数の画素電極と重なる対向電極を含む対向基板と、アレイ基板と是対向基板との間の液晶層とを有する。対向電極は、複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に設けられた第１開口部と、複数の画素電極の画素間の領域と重なる領域に設けられた第２開口部と、を有する。
【0008】
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、絶縁層の上に複数の画素電極が行方向及び列方向に配列された画素アレイを含むアレイ基板と、アレイ基板に対向し複数の画素電極と重なる対向電極を含む対向基板と、アレイ基板と是対向基板との間の液晶層とアレイ基板と対向基板との間の第１スペーサとを有する。対向電極は、複数の画素電極のそれぞれと重なる領域に設けられた第１開口部と、複数の画素電極の画素間の領域と重なる領域に設けられた第２開口部と、を有する。第１スペーサは、複数の画素の画素間の領域であって画素アレイの対角方向に列を成すように配列され、第２開口部は、複数の画素の画素間の領域であって第１スペーサの配列に沿った画素間の領域に配列されている。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す。
【図2】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素を構成する画素回路と、画素回に接続される画素電極を示す。
【図3】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素アレイの平面図を示す。
【図4】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素の断面図を示す。
【図5】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図6】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素の断面図を示す。
【図7】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図8】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図9】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図10】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素の断面図を示す。
【図11】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図12】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図13】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素の断面図を示す。
【図14】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図15】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図16】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【図17】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の画素の断面図を示す。
【図18】液晶表示装置の画素の部分的な断面図を示す。
【図19】液晶表示装置の画素電極の構造及び配列と、液晶分子の配向状態を説明する平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にＡ、Ｂ、ａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。
【0011】
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
【0012】
［液晶表示装置の構成］
本実施形態は、一例として、画素ごとにデータを記憶するメモリ回路が設けられたＭＩＰ(Memory In Pixel)方式の液晶表示装置を示す。
本実施形態は、一例として、画素ごとにデータを記憶するメモリ回路が設けられたＭＩＰ(Memory In Pixel)方式の液晶表示装置を示す。
【0013】
図１は、液晶表示装置１００の構成を示す。液晶表示装置１００は、画素１０５が配列された画素アレイ１０６を有する。画素アレイ１０６は、例えば、透光性を有するガラス基板の上に設けられる。本実施形態では、画素アレイ１０６が設けられた基板を、アレイ基板１０２と呼ぶ。アレイ基板１０２には、画素アレイ１０６を駆動する駆動回路が設けられる。駆動回路には、垂直ドライバ１０８、水平ドライバ１１０、ドライバＩＣ１１２が含まれる。これらの駆動回路は、アレイ基板１０２上の画素アレイ１０６の外側の領域に設けられる。
【0014】
画素アレイ１０６は、画素１０５が行方向及び列方向にマトリクス状に配列される。また、画素アレイ１０６には、画素１０５の配列に対応して、行方向に複数の走査信号線１１６が配設され、列方向に複数のデータ信号線１１８が配設される。
【0015】
画素１０５は、複数の副画素で構成される。図１は、画素１０５に、第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃが含まれることを示す。後述されるように、液晶表示装置１００は、面積階調で画像が表示されるため、一つの副画素は分割された複数の画素電極により構成される。図１は、第１副画素１０４Ａが、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、第３画素電極１２０Ｃを含むことを示す。第２副画素１０４Ｂ及び第３副画素１０４Ｃも同様の構成を有する。
【0016】
垂直ドライバ１０８は、画素アレイ１０６に配設された走査信号線１１６に走査信号を出力する。画素アレイ１０６に配列する画素１０５は行ごとに選択され、選択された画素１０５の第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃが信号書込状態となり、データ信号線１１８からデータ信号（映像信号）が書き込まれる。垂直ドライバ１０８は、複数の走査信号線１１６に順次選択パルスを出力し、１フレームごとにデータの書き込みが行われるように動作する。また、垂直ドライバ１０８は、行単位でアドレスを指定することで、特定の領域に属する画素１０５のデータを書き換えるように動作することもできる。なお、図１は、画素アレイ１０６の左右両側に垂直ドライバ１０８が配置される構成を示すが、この例に限定されず、垂直ドライバ１０８は画素アレイ１０６の左右一方の側のみに配置されてもよい。
【0017】
水平ドライバ１１０は、ドライバＩＣ１１２から出力されたデータ信号を、データ信号線１１８に出力する。水平ドライバ１１０は、マルチプレクサ回路を含み、複数のデータ信号線１１８を選択してデータ信号を出力する。水平ドライバ１１０によるデータ信号の書き込み方式としては、データ信号を選択された行の画素１０５に対して一斉に書き込む線順次方式、選択された行の画素１０５に対して画素単位で順番に書き込む点順次方式など、種々の方式を採ることができる。
【0018】
ドライバＩＣ１１２は、例えば、半導体集積回路で形成される。例えば、ドライバＩＣ１１２は、図示されるようにアレイ基板１０２上にＣＯＧ（chip on glass）方式で実装されてもよいし、ＣＯＦ（Chip On Film）方式でフレキシブルプリント回路基板１１４に実装されてもよい。ドライバＩＣ１１２は、水平ドライバ１１０に画像を表示するためのデータ信号を出力し、データ信号と同期するようにタイミング信号を垂直ドライバ１０８に出力する。
【0019】
アレイ基板１０２にはフレキシブルプリント回路基板１１４が取り付けられる。ドライバＩＣ１１２に入力されるデータ信号や制御信号は、外部コントローラ（図示されず）からフレキシブルプリント回路基板１１４を介して入力される。
【0020】
図２は、面積階調に適応する副画素１０４の画素電極と回路構成を示す。副画素１０４は、第１画素回路１２２Ａ及び第２画素回路１２２Ｂを含む。第１画素回路１２２Ａは第１画素電極１２０Ａと接続され、第２画素回路１２２Ｂは第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃと接続される。
【0021】
第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃは同じ面積を有する。副画素１０４は、中央に第１画素電極１２０Ａが配置され、第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃがその両側に配置される。
【0022】
第１画素回路１２２Ａは第１画素電極１２０Ａと接続され、第２画素回路１２２Ｂは第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃと接続される。第１画素電極１２０Ａは第１画素回路１２２Ａによって駆動電圧が印加され、第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃは第２画素回路１２２Ｂによって駆動電圧が印加される。このように、副画素１０４は、第１画素電極１２０Ａに対し、第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃが一組の画素電極として電圧が印加されることで、画素電極の面積比が１：２となり、副画素１０４の面積に重み付けがされる。
【0023】
図２に示す副画素１０４は、画素電極が３つに分割されているものの、実質的には面積の異なる２つの画素電極を含む構成となっている。画素１０５を構成する第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃの各画素電極は、第１画素電極１２０Ａが中心に配置され、第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃがその両側を挟むように配置される。このような配置により１つの画素の重心に対する各階調の重心を揃えることができる。
【0024】
図２に示すように、第１画素回路１２２Ａは、第１スイッチング素子１２６Ａ、第２スイッチング素子１２６Ｂ、第３スイッチング素子１２６Ｃ、及び第１ラッチ回路１２４Ａを含む。第１スイッチング素子１２６Ａは、例えば、薄膜トランジスタによって形成され、ゲートが走査信号線１１６に接続され、ソース及びドレインで構成される入出力端子の一方がデータ信号線１１８に接続される。走査信号線１１６からゲートに走査信号が印加されると、第１スイッチング素子１２６Ａがオンになり、データ信号線１１８からデータ信号が第１ラッチ回路１２４Ａに入力される。対向電極１３８（図１８参照）の電圧と同じ極性の制御信号が印加される第１制御信号線１２８Ａと第１画素回路１２２Ａの出力ノードＮｏｕｔ１との間に第２スイッチング素子１２６Ｂが設けられ、第１制御信号線１２８Ａとは逆相となる制御信号が印加される第２制御信号線１２８Ｂと出力ノードＮｏｕｔ１との間に第３スイッチング素子１２６Ｃが設けられる。第１ラッチ回路１２４Ａは、高電位の電源電圧が印加される第１電源線１３０Ａと、低電位の電源電圧が印加される第２電源線１３０Ｂと接続される。
【0025】
第２スイッチング素子１２６Ｂ及び第３スイッチング素子１２６Ｃは、第１ラッチ回路１２４Ａが保持する電圧の極性に応じていずれか一方がオンになり他方がオフになる。第２スイッチング素子１２６Ｂの一方の入出力端子と第３スイッチング素子１２６Ｃの一方の入出力端子が接続されており、そのノードが第１画素回路１２２Ａの出力ノードＮｏｕｔ１となる。出力ノードＮｏｕｔ１が第１画素電極１２０Ａと接続される。
【0026】
第２画素回路１２２Ｂは、第１画素回路１２２Ａと同じ回路構成を有し、同様に動作する。第２画素回路１２２Ｂの出力ノードＮｏｕｔ２は、第２画素電極１２０Ｂ及び第３画素電極１２０Ｃに接続されており、この２つの画素電極に対してコモン電圧と同じ極性の電圧又は反対の極性の電圧を出力する。
【0027】
本実施形態に係る液晶表示装置１００は、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）方式の液晶が適用される。液晶層は、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃと、これらの画素電極に対向するように配置された対向電極１３８（図４参照）との間に配置される。対向電極１３８に所定のコモン電圧が印加されるとき、第１画素電極１２０Ａには、第１画素回路１２２Ａからコモン電圧と同じ極性の電圧又は反対の極性の電圧が印加される。すなわち、第１ラッチ回路１２４Ａが保持するデータ信号に基づく電圧に応じて、第２スイッチング素子１２６Ｂ及び第３スイッチング素子１２６Ｃの一方がオンになり、出力ノードＮｏｕｔ１からコモン電圧と同じ極性の電圧又は反対の極性の電圧が出力される。
【0028】
図１８は、垂直配向方式の液晶が適用された液晶表示装置の画素アレイ９０６の部分的な断面構造の一例を示す。図１８は、第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂ、並びに対向電極９３０と、これらの電極の境界部分の断面構造を示す。液晶層９４２は、アレイ基板９０２と対向基板９３２との間に設けられる。アレイ基板９０２には第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂが設けられ、対向基板９３２には対向電極９３８が設けられる。
【0029】
第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂは、絶縁層９４６の上に設けられる。第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂは、接続配線９４８－１、９４８－２を介してスイッチング素子９２６－１、９２６－２とそれぞれ接続される。第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂは、絶縁層９４６に形成されたコンタクトホールの部分に段差が形成されないように充填剤９５０－１、９５０－２が設けられていてもよい。
【0030】
第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂは反射電極である。第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂは、透明導電材料で形成される第１導電層９５２－１、９５２－２と金属材料で形成される第２導電層９５３－１、９５３－２とが積層された構造を有していてもよい。
【0031】
対向基板９３２には、カラーフィルタ層９３４、オーバーコート層９３６、対向電極９３８が設けられる。対向電極９３８は、ＩＴＯなどの透明導電膜で形成され、画素アレイ９０６の全体に亘って広がる大きさを有する。対向電極９３８は、第１画素電極９２０Ａと重なる領域に第１開口部９５４Ａが設けられ、第２画素電極９２０Ｂと重なる領域に第２開口部９５４Ｂが設けられる。
【0032】
第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂは反射電極であり、対向基板９３２から入射した外光を反射する。対向基板９３２から出射される反射光の有無及びその光強度は、液晶層９４２における液晶分子９４４の配向状態によって制御される。
【0033】
画素アレイ９０６は、第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂによって形成される反射領域ＲＲと、第１画素電極９２０Ａと第２画素電極９２０Ｂとの間の透過領域ＴＲを有する。透過領域ＴＲは、第１画素電極９２０Ａを構成する第２導電層９５３－１の端部と第２画素電極９２０Ｂを構成する第２導電層９５３－２の端部との間の領域である。アレイ基板９０２側にバックライト９６０が配置される。画素アレイ９０６は、反射領域ＲＲにおいて第１画素電極９２０Ａ及び第２画素電極９２０Ｂによる反射光、及び透過領域ＴＲを通してバックライト９６０の光で画像を表示する。
【0034】
図１８に示すように、画素アレイ９０６には画素間の領域を隠す遮光層が設けられず透過領域ＲＴとして画像表示に使用されるため、第１画素電極９２０Ａと第２画素電極９２０Ｂとの間の領域において液晶分子に配向乱れがあると画質に影響を与える可能性がある。
【0035】
図１９は、複数の画素電極９２０が、図中に示すＸ軸方向及びＹ軸方向にマトリクス状に配列された、画素アレイ９０６の平面模式図を示す。図１９に示す画素電極９２０は平面視で正方形である。画素電極９２０に重ねて示す点線の円は対向電極９３８の開口部９５４を示す。また、図１９は、４つの画素電極９２０に囲まれる領域にスペーサ９５６が設けられていることを示す。
【0036】
図１９は、矢印によって液晶分子の配向方向を示す。図１８を参照して説明したように、液晶分子は画素電極９２０と対向電極９３８との間に電位差が生じると、開口部９５４を中心に放射状に配向する。液晶分子は、画素電極９２０の上で放射状に配向するが、画素電極間の透過領域ＴＲでは、両側から配向してくる液晶分子が相互に干渉して配向状態が不安定になる。その結果、図１９に示すように、画素電極９２０の一辺の中央付近であって、隣の画素電極と隣接する領域ＤＲは、液晶分子の配向乱れ（ディスクリネーション）を誘発する領域となる。当該領域ＤＲは、図１９に示す如く行列状に配列される画素電極間に生じるため、多くの領域ＤＲで配向乱れが発生すると、画像の表示に影響を与え、画面全体でみるとそれが表示むらとなってユーザに視認されてしまう可能性がある。
【0037】
一方、４つの画素電極９２０の端部に囲まれた領域Ｕでは、４方向又は８方向から液晶分子が等しく配向し、且つ当該領域では電界が発生しないので、その配向状態は比較的安定する。また、スペーサ９５６が設けられた領域では、スペーサ９５６の作用によって液晶分子の配向が制御され配向乱れが発生しにくくなる。上記の領域ＤＲは、各電極上で配向する液晶分子の影響を受ける一方、液晶分子の配向が安定している領域Ｕとは液晶分子レベルで見ると離れた距離にあり、これらが配向状態の安定しない要因となっている。
【0038】
本実施形態の液晶表示装置１００は、画素電極と重なる反射領域ＲＲと画素間の透過領域ＴＲを有し、この両方の領域を使って画像が表示される。そのため、領域ＤＲに配向乱れが生じると、画質に悪影響を与えるおそれがある。本実施形態の液晶表示装置１００は、以下に示す実施形態に示す画素アレイの構成を有することにより、配向乱れの発生を防ぎ、画質の低下を抑制する。
【0039】
［第１実施形態］
図３は、画素アレイ１０６の平面図を示す。図３は、画素１０５が３つの副画素（第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃ）を含む構成を示す。第１副画素１０４Ａには、第１画素電極１２０Ａａと、この第１画素電極１２０Ａａを挟むように配置された第２画素電極１２０Ｂａ及び第３画素電極１２０Ｃａが設けられる。第１副画素１０４Ａには、図２に示す第１画素回路１２２Ａ及び第２画素回路１２２Ｂが設けられる。第１画素回路１２２Ａは第１画素電極１２０Ａａと接続され、第２画素回路１２２Ｂは第２画素電極１２０Ｂａ及び第３画素電極１２０Ｃａと接続される。第２副画素１０４Ｂの第１画素電極１２０Ａｂ、第２画素電極１２０Ｂｂ及び第３画素電極１２０Ｃｂ、第３副画素１０４Ｃの第１画素電極１２０Ａｃ、第２画素電極１２０Ｂｃ及び第３画素電極１２０Ｃｃの構成についても同様である。
図３は、画素アレイ１０６の平面図を示す。図３は、画素１０５が３つの副画素（第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃ）を含む構成を示す。第１副画素１０４Ａには、第１画素電極１２０Ａａと、この第１画素電極１２０Ａａを挟むように配置された第２画素電極１２０Ｂａ及び第３画素電極１２０Ｃａが設けられる。第１副画素１０４Ａには、図２に示す第１画素回路１２２Ａ及び第２画素回路１２２Ｂが設けられる。第１画素回路１２２Ａは第１画素電極１２０Ａａと接続され、第２画素回路１２２Ｂは第２画素電極１２０Ｂａ及び第３画素電極１２０Ｃａと接続される。第２副画素１０４Ｂの第１画素電極１２０Ａｂ、第２画素電極１２０Ｂｂ及び第３画素電極１２０Ｃｂ、第３副画素１０４Ｃの第１画素電極１２０Ａｃ、第２画素電極１２０Ｂｃ及び第３画素電極１２０Ｃｃの構成についても同様である。
【0040】
図３に示すように、第１副画素１０４Ａの第１画素電極１２０Ａａ、第２画素電極ａ、第３画素電極Ｃａは、平面視で正方形の形状を有する。画素アレイ１０６の一部の画素間の領域に第１スペーサ１５６が配置される。また、第１スペーサ１５６から離れた一部の画素間の領域に第２スペーサ１５８が配置される。第１スペーサ１５６、第２スペーサ１５８は、複数の副画素が間に介在するように画素アレイ１０６の中に離隔して配置される。第１スペーサ１５６は液晶セルのセルギャップを保持するために設けられる柱状の構造物であり、第２スペーサ１５８は外部からセルギャップを小さくする力が作用した際にもセルギャップの変化を抑制するために設けられる構造物である。
【0041】
また、画素アレイ１０６には画素間の領域に突起部１６２が設けられる。突起部１６２は、第１スペーサ１５６及び第２スペーサ１５８が設けられる領域以外の領域であって、４つの画素電極の角部が対角する領域に設けられる。例えば、突起部１６２は、第１画素電極１２０Ａａ、第２画素電極１２０Ｂａ、第１画素電極１２０Ａｂ、第２画素電極１２０Ｂｂの各角部に囲まれた領域に設けられる。画素アレイにおいて、このような突起部１６２は、第１スペーサ１５６が設けられる以外の画素間の領域に設けられることが好ましい。
【0042】
図４は、本実施形態に係る液晶表示装置１００における画素１０５の断面構造を示す。具体的に図４は、第１副画素１０４Ａの断面構造と、第２副画素１０４Ｂ及び第３副画素１０４Ｃの部分的な断面構造を示す。第１副画素１０４Ａは第１画素電極１２０Ａを含み、第２副画素１０４Ｂは第２画素電極１２０Ｂを含み、第３副画素１０４Ｃは第３画素電極１２０Ｃを含む。第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃは、アレイ基板１０２に設けられる。アレイ基板１０２に対向して対向基板１３２が設けられる。対向基板１３２には対向電極１３８が設けられる。対向電極１３８は、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃに対向して設けられる。液晶層１４２は、アレイ基板１０２と対向基板１３２との間（別言すれば、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃと対向電極１３８との間）に設けられる。
【0043】
第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃは、絶縁層１４６の上に設けられる。第１画素電極１２０Ａは、接続配線１４８－１を介してスイッチング素子１２６－１（図２に示す第２スイッチング素子１２６Ｂ又は第３スイッチング素子１２６Ｃに対応する）と接続される。第２画素電極１２０Ｂは、接続配線１４８－２を介してスイッチング素子１２６－２と接続され、第３画素電極１２０Ｃは、接続配線１４８－３を介してスイッチング素子１２６－３と接続される。スイッチング素子１２６－２、１２６－３は、スイッチング素子１２６－１と同じ機能を有する。接続配線１４８－１は、スイッチング素子１２６－１と第１画素電極１２０Ａとを接続する中間配線であり、接続配線１４８－２は、スイッチング素子１２６－２と第２画素電極１２０Ｂとを接続する中間配線であり、接続配線１４８－３は、スイッチング素子１２６－３と第３画素電極１２０Ｃとを接続する中間配線である。
【0044】
第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃは、絶縁層１４８に形成されたコンタクトホールによって、接続配線１４８－１、１４８－２、１４８－３と接続される。第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃが接続配線１４８－１、１４８－２、１４８－３と接続される部分には、コンタクトホールに起因する凹部が形成される。この凹部を埋める充填剤１５０－１、１５０－２、１５０－３が設けられていてもよい。充填剤１５０－１、１５０－２、１５０－３によりコンタクトホール形成に起因した凹部が平坦化され、この部分において液晶分子の配向乱れを防止することができる。
【0045】
なお、図４では図示されないが、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃの表面に微細な凹凸構造を形成し、光の散乱機能をもたせてもよい。微細な凹凸構造は、絶縁層１４６の表面を凹凸化することによって形成されてもよい。
【0046】
第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃは反射電極である。反射電極は金属膜で反射面が形成される。反射電極は単層であってもよいが、素材が異なる複数の導電膜が用いられた積層構造を有していてもよい。例えば、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃは、接続配線１４８－１、１４８－２、１４８－３と接続される第１導電層１５２－１、１５２－２、１５２－３と、第１導電層１５２－１、１５２－２、１５２－３の上から充填剤１５０－１、１５０－２、１５０－３を覆うように設けられた第２導電層１５３－１、１５３－２、１５３－３によって形成されてもよい。
【0047】
第１導電層１５２－１、１５２－２、１５２－３はＩＴＯ(Indium Tin Oxide；酸化インジウム錫）などの透明導電材料で形成され、第２導電層１５３－１、１５３－２、１５３－３はアルミニウムなどの光反射性の金属膜で形成されることが好ましい。このような材料の組み合わせにより、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃと接続配線１４８－１、１４８－２、１４８－３との電気的な接続状態を良好なものとし、反射電極としての機能を有するようにすることができる。第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、第３画素電極１２０Ｃは、第２導電層１５３－１、１５３－２、１５３－３の端部が第１導電層１５２－１、１５２－２、１５２－３の端部と一致していてもよいし、図４に示されるように上層の第２導電層１５３－１、１５３－２、１５３－３の端部が下層の第１導電層１５２－１、１５２－２、１５２－３の端部から内側へ後退していてもよい。
【0048】
カラーフィルタ層１３４、オーバーコート層１３６、対向電極１３８が対向基板１３２に設けられる。対向電極１３８は、ＩＴＯなどの透明導電膜で形成され、複数の画素電極を覆うように設けられる。対向電極１３８は、第１画素電極１２０Ａと重なる領域に第１開口部１５４Ａが設けられ、第２画素電極１２０Ｂと重なる領域に第２開口部１５４Ｂが設けられ、第３画素電極１２０Ｃと重なる領域に第３開口部１５４Ｃが設けられる。
【0049】
対向基板１３２から入射し、図示されない偏光板、カラーフィルタ層１３４、透明なオーバーコート層１３６、対向電極１３８、液晶層１４２を通過した外光は第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃで反射される。反射光は入射光と逆の経路を辿って対向基板１３２から出射される。対向基板１３２から出射される反射光の有無及びその光強度は、液晶層１４２における液晶分子１４４の配向状態によって制御される。
【0050】
画素アレイ１０６は、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃによって形成される反射領域ＲＲと、これらの画素電極間の透過領域ＴＲとを有する。透過領域ＴＲは、第１画素電極１２０Ａを構成する第２導電層（金属膜）１５３－１の端部と、第２画素電極１２０Ｂを構成する第２導電層（金属膜）１５３－２の端部との間の領域及び第３画素電極１２０Ｃを構成する第２導電層（金属膜）１５３－３の端部との間の領域として画定される。この透過領域ＴＲを、透過モードの表示領域として利用するために、アレイ基板１０２の裏側（第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃが設けられる側の面とは反対側の面）にバックライト１６０が配置される。
【0051】
本実施形態に係る液晶表示装置１００は、反射領域ＲＲにおいて反射モードで画像を表示し、透過領域ＴＲにおいて透過モードで画像を表示する。透過領域ＴＲを通してバックライト１６０の光を出射することで、輝度を補償することができる。例えば、暗い場所では反射モードによって明るい画像を表示することができないが、透過モードを組み合わせることで画像を明るく表示することが可能となる。
【0052】
図４では省略されているが、アレイ基板１０２及び対向基板１３２には垂直配向膜が設けられる。垂直配向膜により、液晶分子１４４は、第１画素電極１２０Ａ、第２画素電極１２０Ｂ、及び第３画素電極１２０Ｃと対向電極１３８との間に電圧が印加されない状態で、縦方向に配向した状態を有する。すなわち、液晶分子１４４の長軸が、アレイ基板１０２の基板面に対し垂直に起立したような状態に配向する。第１画素電極１２０Ａ及び第２画素電極１２０Ｂと対向電極１３８との間に所定の電圧が印加されると、液晶分子１４４の長軸が水平方向に傾き、最大電圧が印加されたとき水平に配向する。
【0053】
対向電極１３８に設けられた第１開口部１５４Ａ、第２開口部１５４Ｂ、及び第３開口部１５４Ｃの端部では電界が形成されない結果、当該開口部と重なる位置の液晶分子は縦方向に配向した状態を維持する。図４は、第１開口部１５４Ａ、第２開口部１５４Ｂ、第３開口部１５４Ｃの周辺の液晶分子が、横方向に配向した液晶分子と縦方向の配向状態を維持している液晶分子との間で斜めに配向した状態を模式的に示す。
【0054】
図４は、また、第１スペーサ１５６、第２スペーサ１５８、及び突起部１６２を示す。図３を参照して説明したように、第２スペーサ１５８は、実際には突起部１６２と重ならない画素間の領域に設けられる。図４は、説明のため第２スペーサ１５８を二点鎖線で示す。第１スペーサ１５６及び第２スペーサ１５８はアレイ基板１０２及び対向基板１３２のいずれか一方に設けられる。第１スペーサ１５６はアレイ基板１０２及び対向基板１３２の両方に接し、第２スペーサ１５８はアレイ基板１０２及び対向基板１３２のいずれか一方に接するスペーサである。したがって、図４に示すように第１スペーサ１５６の高さｈ１は、第２スペーサ１５８の高さｈ２よりも高く、ｈ１＞ｈ２の関係にある。このような関係から、第１スペーサ１５６はメインスペーサ、第２スペーサ１５８はサブスペーサと呼ばれることもある。
【0055】
図１９を参照して説明したように、画素間の領域では液晶分子に配向乱れ（ディスクリネーション）が生じ、画質に影響を与える可能性がある。本実施形態に係る液晶表示装置１００は、４つの画素電極の角部が対角する領域に突起部１６２が設けられた構造を有する。突起部１６２は、絶縁層１４６から液晶層１４２の中へ突き出るように設けられる。突起部１６２の高さｈ３は第１スペーサ１５６の高さｈ１より低い。また、突起部１６２の高さｈ３は第２スペーサ１５８の高さｈ２よりも低いことが好ましい。別言すれば、突起部１６２の高さｈ３は、セルギャップの半分程度の高さ（第１スペーサ１５６の高さｈ１の半分程度の高さ）を有していてもよい。突起部１６２は、液晶層１４２の中に突入するものの、対向基板１３２には達しない。このように、突起部１６２は、液晶セルのセルギャップに影響を与える高さを有しないが、液晶層１４２に突入するように設けられることで、液晶分子１４４の配向を規制する機能を有する。
【0056】
図４には示されないが、突起部１６２の表面は配向膜で覆われている。突起部１６２の周囲の液晶分子１４４は、突起部１６２によって配向が規制され、さらにその周辺の液晶分子１４４の配向状態も安定化する。したがって、画素間の領域においても配向が制御され、配向乱れの発生は抑制される。
【0057】
突起部１６２は、絶縁層１４６から連続する構造で設けられてもよいし、絶縁層１４６とは別の構造体として設けられてもよい。例えば、突起部１６２は、平坦な表面を有する絶縁層１４６を、突起部となる部分が残存するようにエッチバックすることで形成されてもよい。また、突起部１６２は、絶縁層１４６の上に新たな絶縁層を堆積し、パターニングすることにより形成されてもよい。突起部１６２の材質に限定はなく、有機絶縁材料、無機絶縁材料を用いることができ、画素電極と接触しない構造であれば金属材料を用いて形成することもできる。
【0058】
図５は、画素１０５の平面図を示す。画素アレイ１０６は、第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃを含む。これらの副画素は、図４に示す断面構造を有する。４つの画素電極の角部が対角する領域には第１スペーサ１５６が設けられる。第１スペーサ１５６は画素アレイ１０６の中に離散的に配置される。本実施形態では、４つの画素電極の角部が対角する領域の第１スペーサ１５６が設けられない領域に突起部１６２が設けられる。例えば、第１画素電極１２０Ａｂ、１２０Ａｃ、第２画素電極１２０Ｂｂ、１２０Ｂｃに囲まれた画素間の領域に第１スペーサ１５６が設けられる、また、第１画素電極１２０Ａａ、１２０Ａｂ、第２画素電極１２０Ｂａ、１２０Ｂｂに囲まれた画素間の領域には突起部１６２が設けられる。
【0059】
図５は、また、液晶分子の配向状態を矢印によって模式的に示す。図１９を参照して説明したように、液晶分子は、対向電極に設けられた開口部１５４を中心として放射状に配向する。画素電極の外辺同士が隣接する領域ＤＲでは、両側から衝突するように液晶分子が配向する。しかし、画素電極間の領域では突起部１６２を起点に液晶分子の配向が規制される。具体的には、突起部１６２を起点として放射状に液晶分子が配向する。そして、突起部１６２の配向規制力は領域ＤＲへも作用する。その結果、領域ＤＲにおける配向乱れの発生が抑制される。また、第１スペーサ１５６が設けられた画素間の領域でも同様に、液晶分子の配向状態が規制される。
【0060】
このように、液晶層１４２の中に構造物（第１スペーサ１５６、突起部１６２）を設けることで、画素電極と対向電極との間の電位差によらず液晶分子の配向状態を規制することができ、このような構造物（第１スペーサ１５６、突起部１６２）を画素間の配向乱れが発生しやすい領域ＤＲの近傍に設けることで、領域ＤＲの液晶分子も構造物（第１スペーサ１５６、突起部１６２）による配向規制力の作用を受けて安定性の度合いを高めることができる。液晶表示装置ではセルギャップを保つためスペーサが用いられる。したがって、構造物を全て第１スペーサ１５６で賄うことも考えられるが、そうすると液晶セルの反発力が強くなり液晶層に衝撃気泡が発生しやすくなる。そこで、本実施形態に示すような突起部１６２を用いることで、４つの画素電極に囲まれた画素間の領域に高密度で構造物を設けることができる。
【0061】
なお、突起部１６２の平面視における形状は、図示される形状に限定されず、平面視において、円形、三角形、菱形、十字形、星型であってもよいし、六角形、八角形のような多角形であってもよい。
【0062】
本実施形態で示すように、４つの画素電極が対角する領域に突起部１６２が設けられることで、画素電極同士が上下又は左右に隣接する画素間の領域で発生する配向乱れを抑制することができる。その結果、透過モードで表示を行う画素間の領域においても液晶分子の配向乱れが抑制され、画質の低下を抑制することができる。
【0063】
本実施形態の液晶表示装置１００は、副画素１０４にデータ信号を記憶するメモリ回路（ラッチ回路１２４）を有し、メモリ回路に格納されたデータ信号に基づいて画像を表示することができる。副画素１０４は３つの画素電極（第１副画素１０４Ａ、第２副画素１０４Ｂ、第３副画素１０４Ｃ）が反射電極で構成され、これらの反射電極を用いた面積階調により階調が表現される。また、本実施形態の液晶表示装置１００は、反射モードで表示を行うだけでなく、副画素間の領域を透過領域ＴＲとし、バックライト１６０の光を透過させる透過モードを組み合わせて画像を表示することができる。
【0064】
［第２実施形態］
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0065】
図６は、画素１０５の断面構造を示し、具体的には、第１副画素１０４Ａの断面構造と、第２副画素１０４Ｂ及び第３副画素１０４Ｃの部分的な断面構造を示す。図６に示すように、突起部１６２は第１画素電極１２０Ａと第２画素電極１２０Ｂとの間の透過領域ＴＲに設けられる。突起部１６２は、第１実施形態に示す構造と比べて幅広であり、第１画素電極１２０Ａ及び第２画素電極１２０Ｂの端部が突起部１６２と重なるように設けられる。別言すれば、第１画素電極１２０Ａの端部（角部）及び第２画素電極１２０Ｂの端部（角部）が、突起部１６２の上にせり上がるように設けられている。
【0066】
図７は、本実施形態に係る液晶表示の画素１０５の平面図を示す。図７に示すように、４つの画素電極の対角する角部が、突起部１６２の上に重なるように設けられる。例えば、第１画素電極１２０Ａａ、１２０Ａｂ、第２画素電極１２０Ｂａ、１２０Ｂｂの対角する角部が、突起部１６２の上に重なるように設けられる。
【0067】
第１実施形態で説明したように、突起部１６２は液晶分子の配向を規制する機能を有する。液晶分子は、突起部１６２から放射状に配向する。本実施形態においては、突起部１６２の幅が広げられたことにより、画素電極と一辺と、それに隣接する画素電極の一辺とに挟まれた電極間の領域ＤＲへ、突起部１６２による配向規制力をより効果的に作用させることができる。
【0068】
本実施形態に係る液晶表示装置は、突起部１６２の構成が異なる他は第１実施形態におけるものと同様であり、同様の作用効果を奏する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0069】
［第３実施形態］
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0070】
図８は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素１０５の平面図を示す。図８に示すように、本実施形態においては、突起部１６２が、相互に隣接する画素電極の隣接する一辺の間の領域に設けられている。例えば、第１画素電極１２０Ａａに一辺と、この一辺に隣接する第２画素電極１２０Ｂａの一辺との間に突起部１６２が設けられている。この画素間の領域は、両側から配向してくる液晶分子が相互に干渉して配向状態が不安定になり、配向乱れが発生しやすい領域ＤＲと重なる領域である。この領域ＤＲと重なる領域、又は領域ＤＲに近い画素間の領域に突起部１６２を設けることで、その配向規制力の作用により配向乱れが生じないようにすることができる。
【0071】
なお、本実施形態においては、４つの画素電極の角部が対角する画素間の領域には突起部１６２が設けられていない。しかし、この画素間の領域は、２つの画素電極の一辺が隣接する領域に比べて広いので、液晶分子の相互作用が弱まり、かつ、互いに対向する四方向又は八方向から液晶分子が配向してくるので、配向乱れが比較的発生しにくい領域である。したがって、図８に示すように、相互に隣接する画素電極の隣接する一辺の間の領域に突起部１６２を設けることで、配向乱れの発生を防ぎ、画質の向上を図ることができる。
【0072】
本実施形態に係る液晶表示装置は、突起部１６２の構成が異なる他は第１実施形態におけるものと同様であり、同様の作用効果を奏する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0073】
［第４実施形態］
本実施形態は、突起部の構成が第３実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第３実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、突起部の構成が第３実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第３実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0074】
図９は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素１０５の平面図を示す。図９に示すように、本実施形態においては、突起部１６２が、相互に隣接する画素電極の隣接する一辺の間の領域に設けられ、かつ画素電極の一端と重なるように設けられている。例えば、第１画素電極１２０Ａａに一辺と、この一辺に隣接する第２画素電極１２０Ｂａの一辺との間に幅広の突起部１６２が設けられ、第１画素電極１２０Ａａの一端の一部と第２画素電極１２０Ｂａの一端の一部とが、突起部１６２と重なるように設けられている。別言すれば、第１画素電極１２０Ａの一辺に沿った一部の領域及び第２画素電極１２０Ｂの一辺に沿った一部の領域が、突起部１６２の上にせり上がるように設けられている。このような構造によっても、第３実施形態と同様に、画素電極間の領域においてディスリネーションの発生を防止することができる。
【0075】
本実施形態に係る液晶表示装置は、突起部１６２の構成が異なる他は第３実施形態におけるものと同様であり、同様の作用効果を奏する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0076】
［第５実施形態］
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0077】
図１０は、画素１０５の断面構造であって、具体的には、第１副画素１０４Ａの断面構造と、第２副画素１０４Ｂ及び第３副画素１０４Ｃの部分的な断面構造を示す。図１０に示すように、突起部１６２は、第１画素電極１２０Ａと第２画素電極１２０Ｂとの間の透過領域ＴＲにおいて、対向基板１３２側に設けられる。すなわち、突起部１６２は、透過領域ＴＲにおいて、対向電極１３８の上に設けられる。
【0078】
図１１は、本実施形態に係る液晶表示の画素１０５の平面図を示す。図１１に示すように、平面視における突起部１６２の位置は、対向電極１３８の上面であって、４つの画素電極の角部が対角する画素間の領域に設けられる。突起部１６２の高さｈ３は、図１０に示すように、第１スペーサ１５６の高さｈ１及び第２スペーサ１５８の高さｈ２より低く、液晶層１４２の中に突入するものの、アレイ基板１０２側の配向膜には達しないように設けられる。
【0079】
本実施形態の液晶表示装置は、突起部１６２が対向基板１３２側に設けられたことの他は第１実施形態におけるものと同様の構成を有する。そして、対向基板１３２側に設けられた突起部１６２は、第１実施形態と同様に液晶分子の配向の起点となり、配向状態を規制するように作用する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0080】
［第６実施形態］
本実施形態は、突起部の配置が第５実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第５実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、突起部の配置が第５実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第５実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0081】
図１２は、本実施形態に係る液晶表示の画素１０５の平面図を示す。図１２に示すように、平面視における突起部１６２の位置は、対向電極１３８の上面であって、相互に隣接する画素電極の隣接する一辺の間の領域に設けられる。例えば、第１画素電極１２０Ａａに一辺と、この一辺に隣接する第２画素電極１２０Ｂａの一辺との間の領域に重なるように突起部１６２が設けられる。このように、対向基板１３２側に設けられる突起部１６２を、配向乱れが発生しやすい領域に重なるように配置することで、第３実施形態と同様に配向乱れの発生を防止することができる。
【0082】
本実施形態の液晶表示装置は、突起部１６２が対向基板１３２側に設けられたことの他は第３実施形態におけるものと同様の構成を有する。そして、対向基板１３２側に設けられた突起部１６２は、第３実施形態と同様に液晶分子の配向の起点となり、配向状態を規制するように作用する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0083】
［第７実施形態］
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、突起部の構成が第１実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0084】
図１３は、画素１０５の断面構造であって、第１副画素１０４Ａの断面構造と、第２副画素１０４Ｂ及び第３副画素１０４Ｃの部分的な断面構造を示す。本実施形態において、画素アレイ１０６に突起部は設けられていないが、透過領域ＴＲにおいて、対向電極１３８に開口部１６４が設けられている。開口部１６４と重なる領域の液晶分子１４４は、画素電極と対向電極との間に生成される電界の影響を受けにくいが、開口部１６４の端部、かつ第１画素電極１２０Ａ及び第２画素電極１２０Ｂの端部近傍の液晶分子１４４は、その領域に電界が集中することによって配向が強く規制される。
【0085】
図１４は、本実施形態に係る液晶表示の画素１０５の平面図を示す。図１４に示すように、対向電極１３８に設けられる開口部１６４は、４つの画素電極の対角する角部に囲まれた画素間の領域と重なる位置に設けられる。例えば、第１画素電極１２０Ａａ、１２０Ａｂ、第２画素電極１２０Ｂａ、１２０Ｂｂの対角する角部に囲まれた画素間の領域と重なる領域に開口部１６４が設けられる。
【0086】
対向電極１３８は、画素アレイ１０６の全体に広がる大きさを有するが、上述のように画素間の領域に重なるように開口部１６４が設けられることで、その開口部１６４の端部に電界が集中する。このように、液晶分子の配向が不安定になりやすい画素間の領域に、対向電極１３８を貫通する開口部１６４が設けることで、電界が集中する領域を形成することができ、液晶分子の配向状態の安定を図ることができる。
【0087】
対向電極１３８に開口部１６４が設けられることで、画素間の領域の近傍における液晶分子の配向状態を安定化することができ、これによって配向乱れの発生を抑制することができる。その結果、透過モードで表示を行う画素間の領域においても液晶分子の配向乱れの発生を防止することができ、画質の低下を抑制することができる。
【0088】
なお、開口部１６４の平面視における形状は、図示される形状に限定されず、平面視において、円形、三角形、菱形、十字形、星型であってもよいし、六角形、八角形のような多角形であってもよい。
【0089】
本実施形態に係る液晶表示装置は、突起部１６２に代えて開口部１６４が設けられたことの他は、第１実施形態に示す液晶表示装置と同様であり、同様の作用効果を奏する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0090】
［第８実施形態］
本実施形態は、対向電極に設けられた開口部の配置が第７実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第７実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
本実施形態は、対向電極に設けられた開口部の配置が第７実施形態と異なる態様を示す。以下の説明においては第７実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。
【0091】
図１５は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素１０５の平面図を示す。図１５に示すように、本実施形態においては、対向電極１３８の開口部１６４が、相互に隣接する画素電極の隣接する一辺の間の領域と重なる領域に設けられている。例えば、第１画素電極１２０Ａａに一辺と、この一辺に隣接する第２画素電極１２０Ｂａの一辺との間の領域と重なる対向電極１３８の領域に開口部１６４が設けられている。この画素間の領域は、配向乱れが発生しやすい領域ＤＲと重なる領域である。この領域ＤＲと重なる領域、又は領域ＤＲに近い画素間の領域と重なるように開口部１６４を設けることで、配向乱れの発生を防止することができる。
【0092】
本実施形態に係る液晶表示装置は、開口部１６４の構成が異なる他は、第７実施形態におけるものと同様であり、同様の作用効果を奏する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0093】
［第９実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態ではアレイ基板１０２側に突起部１６２を設け、第５実施形態及び第６実施形態では対向基板１３２側に突起部１６２を設けることで、液晶分子の配向乱れの発生を防止している。これらの実施形態では、突起部１６２及び第１スペーサ１５６の両方を設ける構造であるが、突起部１６２に代えて第１スペーサ１５６の数を増やすことによっても、液晶分子の配向乱れの発生を抑制することが期待できる。しかし、第１スペーサ１５６の数を増やしすぎると液晶セルの反発力が強くなって好ましくないため、本実施形態では、第１スペーサ１５６により液晶の配向制御が及ばない領域に、開口部１６４を設けることで液晶分子の配向乱れの発生を抑制する構成を有する。
第１実施形態及び第２実施形態ではアレイ基板１０２側に突起部１６２を設け、第５実施形態及び第６実施形態では対向基板１３２側に突起部１６２を設けることで、液晶分子の配向乱れの発生を防止している。これらの実施形態では、突起部１６２及び第１スペーサ１５６の両方を設ける構造であるが、突起部１６２に代えて第１スペーサ１５６の数を増やすことによっても、液晶分子の配向乱れの発生を抑制することが期待できる。しかし、第１スペーサ１５６の数を増やしすぎると液晶セルの反発力が強くなって好ましくないため、本実施形態では、第１スペーサ１５６により液晶の配向制御が及ばない領域に、開口部１６４を設けることで液晶分子の配向乱れの発生を抑制する構成を有する。
【0094】
図１６は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素１０５の平面図を示す。図１６に示すように、本実施形態においては、第１スペーサ１５６が設けられ、これによって液晶分子の配向状態が規制される領域ＲＳと、対向電極１３８に設けられた開口部１６４によって液晶分子の配向状態が規制される領域ＲＨとを有する。このように、第１スペーサ１５６によって液晶分子の配向状態を規制できない領域に、開口部１６４を設けることで、画素１０５の全部、ひいては画素アレイの全体に亘って配向乱れの発生を防止することができる。なお、開口部１６４は、画素電極１２０の辺に沿って長尺状を呈していてもよい。
【0095】
なお、第１スペーサ１５６の配列に限定はないが、図１６に示すように、画素電極の配列に対して斜め４５度の方向に配列されていてもよい。このような配列によって領域ＲＳが４５度の方向に形成される。対向電極１３８に設けられる開口部１６４は、領域ＲＳの間を埋めるように配列されて、領域ＲＨを形成することが好ましい。
【0096】
第１スペーサ１５６の近傍の領域は、画素電極による液晶分子の配向制御が及ばない領域となるため、第１スペーサ１５６に重ねて遮光層１５７が設けられていてもよい。このような構成によって光漏れを防止することができ、画質（ダイナミックレンジ）を向上させることができる。
【0097】
図１７は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素１０５の断面図を示す。画素１０５の断面構造は、図１３に示す画素の断面構造と同様の構造を有する（第７実施形態参照）。本実施形態においては、図１６に示したように、第１スペーサ１５６に重なるように遮光層１５７が設けられる。図１７は、遮光層１５７が、接続配線１４８－１、１４８－２、１４８－３と同じ層に設けられる一例を示す。なお、遮光層１５７は、図１７に示される例に限定されず、スイッチング素子（トランジスタ）１２６を形成する層（ゲート電極を形成する層、ソース電極又はドレイン電極を形成する層、又はこれらの電極に接続される配線層）で形成されてもよい。
【0098】
本実施形態に係る液晶表示装置は、アレイ基板１０２側の突起部が省略され、対向基板１３２側に第１スペーサ１５６の数が増加し、その配列を埋めるように開口部１６４が設けられたことの他は第５実施形態及び第６実施形態におけるものと同様であり、同様の作用効果を奏する。それにより、反射モードと透過モードを組み合わせた画像表示において、画質の向上を図ることができる。
【0099】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の液晶表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【0100】
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【0101】
１００：液晶表示装置、１０２：アレイ基板、１０４：副画素、１０４Ａ：第１副画素、１０４Ｂ：第２副画素、１０４Ｃ：第３副画素、１０５：画素、１０６：画素アレイ、１０８：垂直ドライバ、１１０：水平ドライバ、１１２：ドライバＩＣ、１１４：フレキシブルプリント回路基板、１１６：走査信号線、１１８：データ信号線、１２０Ａ：第１画素電極、１２０Ｂ：第２画素電極、１２０Ｃ：第３画素電極、１２２Ａ：第１画素回路、１２２Ｂ：第２画素回路、１２４Ａ：第１ラッチ回路、１２４Ｂ：第２ラッチ回路、１２６Ａ：第１スイッチング素子、１２６Ｂ：第２スイッチング素子、１２６Ｃ：第３スイッチング素子、１２８Ａ：第１制御信号線、１２８Ｂ：第２制御信号線、１３０Ａ：第１電源線、１３０Ｂ：第２電源線、１３２：対向基板、１３４：カラーフィルタ層、１３６：オーバーコート層、１３８：対向電極１３８、１３８：対向電極、１４２：液晶層、１４４：液晶分子、１４６：絶縁層、１４８－１、１４８－２、１４８－３：接続配線、１５０－１、１５０－２、１５０－３：充填剤、１５２－１、１５２－２、１５２－３：第１導電層、１５３－１、１５３－２、１５３－３：第２導電層、１５４－１：第１開口部、１５４－２：第２開口部、１５４－３：第３開口部、１５６：第１スペーサ、１５７：遮光層、１５８：第２スペーサ、１６０：バックライト、１６２：突起部、１６４：開口部、９０２：アレイ基板、９０６：画素アレイ、９２０：画素電極、９２０Ａ：第１画素電極、９２０Ｂ：第２画素電極、９２６－１、２２６－２：スイッチング素子、９３０：対向電極、９３２：対向基板、９３４：カラーフィルタ層、９３６：オーバーコート層、９３８：対向電極、９４２：液晶層、９４４：液晶分子、９４６：絶縁層、９４８－１、９４８－２：接続配線、９５０－１、９５０－２：充填剤、９５２－１：第１導電層、９５２－２：第１導電層、９５３－１：第２導電層、９５３－２：第２導電層、９５４：開口部、９５４Ａ：第１開口部、９５４Ｂ：第２開口部、９５６：スペーサ、９６０：バックライト、ＲＲ：反射領域、ＴＲ：透過領域、ＲＳ：領域、ＲＨ：領域、Ｕ：領域
【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17】
【図18】
【図19】