CN1637536B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了液晶显示装置，具有第一基板、第二基板和垂直取向型液晶层；具有多个包含第一电极、第二电极和液晶层的多个像素，多个像素配置成矩阵形状；第一基板在多个像素的间隙具有遮光区域，在遮光区域的液晶层侧具有规则排列的壁结构体；第一电极和第二电极之一具有在像素内规定位置形成的开口部；多个像素的任意行或列在垂直扫描期间由具有以第二电极的电位作为基准电位、供给正电压的第一电极的第一像素和具有供给负电压的第一电极的第二像素交互地排列构成；当将规定电压施加在液晶层上时，形成轴对称取向的液晶区域，液晶区域的轴对称取向的中心轴在开口部内或其附近形成。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及在便携式信息终端(例如PDA)、移动电话、车载用液晶显示器，数码相机，个人计算机，娱乐设备、电视机等中使用的液晶显示装置。
背景技术
信息基础设施日益进步，移动电话、PDA、数码相机、摄像机、车载用导航等机器深入浸透到每个人的生活中，其中大部分都采用液晶显示装置。随着主体处理的信息量的增加，希望这些液晶显示装置能显示更多的信息，市场上对高对比度，广视野角，高亮度、多色、高精细化的要求也在提高。
作为可以实现高对比度和广视野角的显示模式，利用垂直取向型液晶层的垂直取向模式引入注意。通常，垂直取向型液晶层使用垂直取向膜和介电各向异性为负的液晶材料构成。
例如，专利文献1中说明了一种液晶显示装置，它在设置在通过液晶层与像素电极相对的对向电极上的开口部的周边产生倾斜电场，以在开口部内处于垂直取向状态的液晶分子为中心，使周围的液晶分子倾斜取向，从而改善视角特性。
但是，在专利文献1所述的结构中，在像素内的全部区域上形成倾斜电场是困难的，结果，存在着在像素内产生液晶分子对电压的响应滞后的区域，出现残象现象的问题。
在专利文献2中说明了一种技术，它是在像素电极和相对侧的共同电极的两侧设置隙缝电极(开口图形)，同时，两个电极中至少一个在形成隙缝电极的区域上配置台阶，利用开口图形，使电场倾斜在四个方向均匀地分散，从而实现广视野角。
另一方面，在专利文献3中说明了通过在像素内有规则地设置多个凸部，使以凸部为中心出现的倾斜状放射取向的液晶区域的取向状态稳定的技术。另外，在该文献中还说明了利用凸部产生的取向限制力，与设置在电极上的开口部产生的倾斜电场，限制液晶分子的取向，这样来改善显示特性。
另一方面，近年来提供了在屋外或屋内都能进行高品质显示的液晶显示装置(例如专利文献4和专利文献5)。这种液晶显示装置称为半透过型液晶显示装置，它具有在像素内进行在反射模式下的显示的反射区域，和进行在透过模式下的显示的透过区域。
现在市场销售的半透过型液晶显示装置利用ECB模式或TN模式等。在上述专利文献3中，说明了不但在透过型液晶显示装置而且在半透过型液晶显示装置中都可适用的结构。另外，在专利文献6中说明了在垂直取向型液晶层的半透过型液晶显示装置中，利用为了使透过区域的液晶层厚度为反射区域的液晶层厚度的二倍而设置的绝缘层上形成的凹部，控制液晶取向(多轴取向)的技术。还说明了将凹部作成正八边形，在通过液晶层，与凹部相对的位置上形成突起(凸部)或隙缝(电极开口部)的结构(例如，参照专利文献6的图4和图16)。
另外，在专利文献7中说明了垂直取向型液晶显示装置中，利用点的反向驱动(dot inversion drive)，抑制显示不光滑，在高的对比度比下，实现广视野角特性的技术.在专利文献7中，通过以规定的像素间距，进行点反向驱动，利用在相邻的像素电极端部产生的电场的变形，规定液晶分子的取向方向.另外，说明了为了充分发挥电场的作用，像素电极间距优选在液晶层的厚度以上，20μm以下的范围内.另外，还说明了通过在像素电极的中心设置开口部，可使液晶分子的放射状取向的中心部可靠地固定，使取向更稳定.
[专利文献1]：特开平6-301036号公报，
[专利文献2]：特开2002-55374号公报，
[专利文献3]：特开2003-167253号公报，
[专利文献4]：专利第2955277号公报，
[专利文献5]：美国专利第6195140号说明书，
[专利文献6]：特开2002-350853号公报，
[专利文献7]：特开2001-125144号公报。
专利文献3说明的技术，在像素内设置凸部，形成多个液晶区域(domain)(即分割像素)，增强对液晶分子的取向限制力。但通过本发明者的研究发现，为了得到充分的取向限制力，必需在像素内部形成规则地配置的凸部的取向控制结构，存在制造工序复杂的课题。另外，通过在像素内设置凸部的取向限制结构，由于产生从凸部周边的光泄漏，对比度比降低，或者为了防止这点，设置遮光部分，则可使有效开口率降低。特别是，在对向基板上设置取向限制结构的情况下，由于受基板对准余量的影响，随着轴对称取向区域的轴中心偏移，不光滑的问题和有效开口率降低和/或对比度比降低更显著。
另外，采用专利文献6所示的技术，为了控制多轴取向，必需在与设置的凹部相反一侧上，配置凸部或电极开口部，这会产生与上述现有技术同样的问题。
另一方面，专利文献7由于利用基于点反向驱动而在相邻像素电极间产生的横向电场(倾斜电场的基板面内成分)，规定液晶分子倾斜方向，因此取向状态的稳定性受电极形状影响，同时在电场强度低的中间色调(grayscale)显示状态下，得不到足够的取向限制力。另外，观察专利文献7的图9所示像素电极4个角的液晶分子的取向方向可看出，在像素电极的角部附近，横向电场的方向互不相同(大致垂直)。结果，在像素的角部附近，容易产生旋转位移(取向缺陷)。
发明内容
本发明是考虑上述问题提出的，其目的是要提供一种在像素内具有至少一个轴对称取向区域的液晶显示装置中，即使在中间色调显示状态下，也可形成良好的轴对称取向区域，显示品质好的广视野角的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置具有第一基板、与上述第一基板相对设置的第二基板、和设在上述第一基板和上述第二基板之间的垂直取向型液晶层；
具有多个分别包含在上述第一基板上形成的第一电极、在上述第二基板上形成的第二电极、和设在上述第一电极和上述第二电极之间的上述液晶层的多个像素，上述多个像素配置成具有行和列的矩阵形状，其特征为，
上述第一基板在上述多个像素的间隙中具有遮光区域，在上述遮光区域的上述液晶层侧具有规则排列的壁结构体；
上述第一电极和上述第二电极中的至少一个具有在像素内的规定位置上形成的至少一个开口部；
上述多个像素的任意行或列中的至少一个，在一垂直扫描期间，由具有以上述第二电极的电位作为基准电位、供给正的极性的电压的上述第一电极的第一像素，和具有供给负的极性的电压的上述第一电极的第二像素交互地配置排列构成；
当至少将规定电压施加在上述液晶层上时，形成呈轴对称取向的至少一个液晶区域，上述至少一个液晶区域的轴对称取向的中心轴，在上述至少一个开口部内或其附近形成。
在本实施例中，上述多个像素的任意行和列，在一垂直扫描期间，由具有以上述第二电极的电位作为基准电位、供给正的极性的电压的上述第一电极的第一像素，和具有供给负的极性的电压的上述第一电极的第二像素交互地配置排列来构成。
在实施例中，供给至上述多个像素的各自上述第一电极的电压的极性，在每一个垂直扫描期间反向。
在实施例中，上述第一电极具有像素内的规定位置上形成的至少一个第一开口部；上述第二电极具在像素内的规定位置上形成的至少一个第二开口部；而且
上述至少一个液晶区域的轴对称取向的中心轴在上述至少一个第一开口部和上述至少一个第二开口部中内的至少一个开口部内及附近形成。
在实施例中，上述至少一个第一开口部和上述至少一个第二开口部，通过上述液晶层，配置在至少一部分相互重叠的位置上。
在实施例中，上述第一电极具有至少一个切口部。
在实施例中，在上述多个像素的间隙具有遮光区域，在上述遮光区域中设置规定上述液晶层厚度的支承体。
在实施例中，上述第一电极包含规定透过区域的透过电极，和规定反射区域的反射电极；
上述透过区域内的上述液晶层的厚度dt和上述反射区域内的上述液晶层的厚度dr满足0.3dt＜dr＜0.7dt的关系。
在实施例中，上述第一电极包含规定透过区域的透明电极和规定反射区域的反射电极；
上述至少一个液晶区域包含在上述透过区域中形成的液晶区域，上述第一电极具有至少一个第一开口部，上述第二电极具有至少一个第二开口部，上述至少一个第一开口部和第二开口部包含与在上述透过区域中形成的上述液晶区域的中心轴对应的开口部；
上述第一电极具有以上述开口部为中心，点对称配置的多个切口部。
在实施例中，在上述第二基板的上述反射区域中，有选择地设置透明介电层。
在实施例中，上述透明介电层具有散射光的功能。
在实施例中，它还具有设在上述第二基板上的彩色滤光器层，上述反射区域的上述彩色滤光器层的光学浓度，比上述透过区域的上述彩色滤光器层小。
在实施例中，还具有通过上述第一基板和上述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在上述第一基板和/或上述第二基板与上述一对偏光板之间，还具有至少一个双轴性光学各向异性媒体层。
在实施例中，还具有通过上述第一基板和上述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在上述第一基板和/或上述第二基板与上述一对偏光板之间，还具有至少一个单轴性光学各向异性媒体层.
本发明的另一种液晶显示装置，具有第一基板、与上述第一基板相对设置的第二基板、和设在上述第一基板和上述第二基板之间的垂直取向型液晶层；
上述第一基板具有在行方向延伸的多个扫描信号线、在列方向延伸的多个数据信号线、与上述多个扫描信号线和上述多个数据信号线连接的多个开关元件、以及通过上述多个开关元件与上述多个数据信号线连接的多个第一电极；
上述第二基板具有通过上述液晶层与上述多个第一电极相对的第二电极；
具有：多个分别包含上述多个第一电极的各个、上述第二电极、和设在上述第一电极和上述第二电极之间的上述液晶层并配置为具有行和列的矩阵状的像素，和在上述多个像素间隙中的遮光区域；
上述多个开关元件内，与上述多个像素扫描信号线内的任意一根连接的开关元件交互地具有与属于和上述任意一根相邻的一对行的第一电极内的一个连接的开关元件，和与另一个连接的开关元件；上述多个像素的任意行，在一垂直扫描期间，由具有以上述第二电极的电位作为基准电位，供给正的极性的电压的上述第一电极的第一像素；和具有供给负的极性的电压的上述第一电极的第二像素交互地配置排列而构成，
在各个像素内，上述第一电极和上述第二电极中的至少一个具有在规定位置形成的至少一个开口部；当至少将规定电压施加在上述液晶层上时，形成呈轴对称取向的至少一个液晶区域，上述至少一个液晶区域的轴对称取向的中心轴在上述至少一个开口部内或其附近形成。
在实施例中，上述第一基板还具有在上述遮光区域内的上述液晶层侧规则地配置排列的壁结构体。
在实施例中，上述多个像素的任意的列，在一垂直扫描期间，由具有以上述第二电极的电位作为基准电位，供给正的极性的电压的上述第一电极的第一像素；和具有供给负的极性的电压的上述第一电极的第二像素交互地配置排列而构成。
在实施例中，供给至上述多个像素的各自的上述第一电极的电压的极性，在每一个垂直扫描期间反向。
在实施例中，上述第一电极具有像素内的规定位置时间形成的至少一个第一开口部；上述第二电极具在像素内的规定位置上形成的至少一个第二开口部；而且
上述至少一个液晶区域的轴对称取向的中心轴在上述至少一个第一开口部和上述至少一个第二开口部内的至少一个开口部内或及附近形成。
在实施例中，上述至少一个第一开口部和上述至少一个第二开口部，通过上述液晶层，配置在至少一部分相互重叠的位置上。
在实施例中，上述第一电极具有至少一个切口部。
在实施例中，在上述遮光区域中设置规定上述液晶层厚度的支承体。
在实施例中，上述第一电极包含规定透过区域的透明电极和规定反射区域的反射电极；
上述透过区域内的上述液晶层的厚度dt和上述反射区域内的上述液晶层的厚度dr满足0.3dt＜dr＜0.7dt的关系。
在实施例中，上述第一电极包含规定透过区域的透明电极和规定反射区域的反射电极；
上述至少一个液晶区域包含在上述透过区域中形成的液晶区域，上述第一电极具有至少一个第一开口部，上述第二电极具有至少一个第二开口部，上述至少一个第一开口部和第二开口部包含与在上述透过区域中形成的上述液晶区域的中心轴对应的开口部；
上述第一电极具有以上述开口部为中心，点对称配置的多个切口部。
在实施例中，在上述第二基板的上述反射区域中，有选择地设置透明介电层。
在实施例中，上述透明介电层具有散射光的功能。
在实施例中，还具有设在上述第二基板上的彩色滤光器层，上述反射区域的上述彩色滤光器层的光学浓度，比上述透过区域的上述彩色滤光器层的小。
在实施例中，还具有通过上述第一基板和上述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在上述第一基板和/或上述第二基板与上述一对偏光板之间，还具有至少一个双轴性光学各向异性媒体层。
在实施例中，还具有通过上述第一基板和上述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在上述第一基板和/或上述第二基板与上述一对偏光板之间，还具有至少一个单轴性光学各向异性媒体层。
发明的效果
本发明的液晶显示装置，利用配置在第一基板的遮光区域内的液晶层上的壁结构体的倾斜面效果，规定施加电压时(产生电场时)液晶分子的倾斜方向，形成轴对称取向区域。上述多个像素的任意行和列的至少一个在一垂直扫描期间，由具有以上述第二电极(例如对向电极)的电位作为基准电位，供给正的极性的电压的第一电极(例如像素电极)的第一像素；和具有供给负的极性的电压的第一电极的第二像素交互地排列构成，因此在第一像素和第二像素之间形成急剧倾斜的电场，利用该倾斜电场可使轴对称取向区域稳定。另外，由将极性相反的电压加在互相相邻的像素的第一电极上产生的倾斜电场，和由设置在相邻的像素间的壁结构体的斜面的取向限制力，与壁结构体的电场变形效果作用，可使轴对称取向区域稳定。壁结构体的斜面的取向限制力效果不论有无电场都起作用，同时由于可得到通过壁结构体电场方式变形的效果，因此在中间色调显示状态下，也可使轴对称取向稳定。
这里，垂直扫描期间典型的为帧期间。在将帧分割为多个场(field)的情况下，与各个场的期间对应。另外，加在第一电极上的电压的极性优选在行和列二者上可交互地反向，在列或行任一个上也可以。但由于一般像素列方向较长，因此每个列反向比每个行反向优选。以下，将控制加在第一电极上的电压的极性的驱动方法称为“反向驱动”。将在行内使与逆极性的像素相邻的情况称为列反向，在列内使与逆极性的像素相邻的情况称为行反向，在行和列上都与逆极性的像素相邻的情况称为点反向。
另外，在本发明的液晶显示装置中，设置在第一电极(例如像素电极)和或第二电极(例如对向电极)上的开口部起固定轴对称取向中心轴位置的作用，结果可使轴对称取向区域的取向稳定。另外，在像素内形成多个轴对称取向区域的情况下，如果在第一电极上设置切口部，利用在切口部附近产生倾斜电场的影响，可规定液晶分子的倾倒方向，使轴对称取向区域进一步稳定。
另外，当配置第一开口部和第二开口部(开口部对)，使液晶区域的轴对称取向的中心轴的一端固定在第一开口部内或其附近，另一端固定在第二开口部内或其附近时，可使轴对称取向的中心轴更稳定地固定。当第一开口部和第二开口部(一对开口部)通过液晶层，互相至少一部分重叠设置时，可以抑制开口部造成的有效开口率降低，这时，由于第一开口部和第二开口部的作用，可使一个中心轴固定和稳定，所以开口部(第一开口部或第二开口部)所要得到的作用，比用一个开口部使中心轴固定和稳定的情况小也可以，即：由于可减小第一开口部和第二开口部的大小(例如圆形开口部的直径)，所以可抑制有效开口率的降低。第一开口部和第二开口部的大小互相相等也可以，不同也可以。由于第一开口部和第二开口部是为固定和稳定轴对称取向的中心轴的位置而设置，因此其大小尺寸较小，有效开口率的降低较小。另外，难以受到第一基板和第二基板贴合时的对准偏差的影响。
由于通过在与轴对称取向的液晶区域的中心轴对应的位置上设置开口部来固定和稳定中心轴的位置，因此在液晶显示面板的全部表面上，轴对称取向液晶区域的中心轴可配置在一定的位置，结果可提高显示的均匀性。例如，从倾斜方向观察中间色调显示时的不光滑感减少。另外，轴对称取向稳定的结果可缩短中间色调显示的响应时间。还可缩短按压液晶显示面板时产生取向混乱(称为基于按压的残象)回复至正常取向的时间。
在半透过型液晶显示装置中使用时，当采用在第二基板上设置控制液晶层厚度的透明介电层的结构时，与在第一基板侧设置台阶，将透过区域和反射区域分割的以往的半透过型液晶显示装置比较，对透过显示时的显示无帮助的无效区域可以减小，可以改善透过显示时的亮度。另外，为改善反射区域亮度而设置的扩散反射板，可以不但在第一基板的反射区域上形成，还可以在第二基板的透明介电层上形成光散射层(光扩散层)。在这种情况下，在反射电极的表面上可不必形成凹凸等。
本发明的另一液晶显示装置的多个像素的任意行，在一垂直扫描期间，由具有以第二电极(例如对向电极)的电位作为基准电位，供给正的极性的电压的第一电极(例如像素电极)的第一像素；和具有供给负的极性的电压的第一电极的第二像素交互地排列构成，因此在第一像素和第二像素之间生成急剧倾斜的电场，利用该倾斜电场可使轴对称取向区域稳定。
另外，在本发明的另一个液晶显示装置中，在第一电极(例如像素电极)和/或第二电极(例如对向电极)上设置的开口部的周边形成的倾斜电场固定轴对称取向的中心轴的位置，同时，与相邻的像素间形成的急剧的倾斜电场协同，可使轴对称取向区域的取向稳定。另外，在像素内形成多个轴对称取向区域的情况下，如果在第一电极上形成切口部，利用在切口部附近产生倾斜电场的影响，可规定液晶分子的倾倒方向，使轴对称取向区域稳定。
另外，当配置第一开口部和第二开口部(开口部对)，使液晶区域的轴对称取向的中心轴的一端固定在第一开口部内或其附近，另一端固定在第二开口部内或其附近，则可使轴对称取向的中心轴更稳定地固定.当第一开口部和第二开口部(一对开口部)通过液晶层，互相至少一部分重叠配置时，可以抑制开口部造成的有效开口率降低.这时，由于第一开口部和第二开口部的作用，可使一个中心轴固定和稳定，所以开口部(第一开口部或第二开口部)所要得到的作用，比用一个开口部使中心轴固定和稳定的情况小也可以.即：由于减小第一开口部和第二开口部的大小(例如圆形开口部的直径)，因此，可抑制有效开口率的降低.第一开口部和第二开口部的大小互相相等也可以，不同也可以.由于第一开口部和第二开口部是为固定和稳定轴对称取向的中心轴的位置而设置，可以固定和稳定中心轴的位置，因此其大小较小，有效开口率的降低较小，另外，难以受到第一基板和第二基板贴合时的对准偏差的影响.
由于通过在与轴对称取向的液晶区域的中心轴对应的位置上设置开口部来固定和稳定中心轴的位置，因此在液晶显示面板的全部表面上，轴对称取向液晶区域的中心轴可配置在一定的位置，结果可提高显示的均匀性。从倾斜方向观察中间色调显示时的不光滑感减少。另外，轴对称取向稳定的结果可缩短中间色调显示的响应时间。还可缩短按压液晶显示面板时产生取向混乱(称为按压残象)回复至正常取向的时间。
进而，在第一基板的遮光区域内的液晶侧采用设置壁结构体的结构，则利用壁结构体的倾斜面效果，规定施加电压时(产生电场时)的液晶分子倾斜方向，进一步稳定地形成轴对向取向区域。通过对互相邻近的像素的第一电极施加极性相反的电压而生成的倾斜电场，和相邻的像素之间设置的壁结构体的倾斜面产生的倾斜限制和壁结构体产生的电场变形效果的作用，使轴对称取向稳定。由于壁结构体的倾斜面产生的倾斜限制无论有无电场均发挥作为，并且得到壁结构体产生的电场变形效果，因此，即使在中间色调显示状态，也可使轴对称取向稳定，缩短按压液晶显示面板时产生的取向混乱回复正常取向的时间。
另外，在本发明的液晶显示装置中，与任意一根扫描信号线连接的开关元件交互地具有与属于该扫描信号线相邻的一对行的第一电极内的一个连接的开关元件，和与另一个连接的开关元件。即：开关元件(和/或通过开关元件连接的像素电极)可上下交互地，以锯齿状配置在任意的扫描信号线上。因此，通过进行以往的一行反向驱动(lineinversion drive)(1H反向驱动)，结果可将以第二电极(对向电极)为基准的极性相反的显示信号加在与行方向和列方向相邻的像素的液晶层上(1H点反向驱动)。
在半透过型液晶显示装置中使用时，当采用在第二基板上设置控制液晶层厚度的透明介电层的结构时，与在第一基板侧设置台阶，将透过区域和反射区域分割的以往的半透过型液晶显示装置比较，对显示无帮助的无效区域可以减小，可以改善透过显示时的亮度，另外，为改善反射区域亮度而设置的扩散反射板，不但可以在第一基板的反射区域上形成，还可以在第二基板的透明介电层上形成光散射层(光扩散层)。在这种情况下，在反射电极的表面上可不需形成凹凸等。
附图说明
图1为示意性地表示本发明的实施例的透过型液晶显示装置100的一个像素的结构的图；(a)为平面图，(b)为沿着图1(a)中的1B-1B’线的截面图，(c)为示意性地表示另一个透过型液晶显示装置100’的一个像素结构的截面图；
图2为示意性地表示本发明的实施例的半透过型液晶显示装置200的一个像素结构的图，(a)为平面图，(b)为沿图1(a)中的2B-2B’线的截面图；
图3为半透过型液晶显示装置200的有源矩阵基板210a的平面图；
图4为半透过型液晶显示装置200的有源矩阵基板210a的截面图；
图5A为示意性地表示本发明的第一实施例液晶显示300A的驱动电路和像素配置的图；
图5B为示意性地表示本发明的第二实施例液晶显示300A的驱动电路和像素配置的图；
图6为表示在一个帧期间，施加在液晶显示装置300A和300B的像素上的电压极性图形的一个例子的图；
图7为示意性地表示当将电压施加在液晶层上时，等电位线的行为和液晶取向指向矢(director)的模拟结果的图，(a)为本发明的实施例的驱动方法情况下，(b)和(c)为以往的驱动方法的情况；
图8为说明本发明的实施例的液晶显示装置动作原理的概略图，(a)为不施加电压时，(b)为施加电压时的情况；
图9为表本发明的实施例的液晶显示装置的结构的一个例子的示意图；
图10为表示本发明的实施例的液晶显示装置的透过区域和反射区域的电压-反射率(透过率)和液晶层厚度的关系的图形；
图11为表示本明的实施例的液晶显示装置的视角对比度比的特性的图。
符号说明：1TFT(有源矩阵)基板；2栅极信号线；3源极信号线；4TFT；5漏极电极；6像素电极；7透明电极；8反射电极；9栅极绝缘膜；10栅极电极；11源极和漏电极(n+-Si层)；12s半导体层；13通道保护层；14开口结构；15开口部；16绝缘膜；17透明基板(对向(CF)基板)；18彩色滤光器层；19对向电极；20液晶层；21液晶分子；12、32取向膜；50液晶面板；40、43偏光板；41、441/4波长板；42、45光学各向异性为负的相位差板(NR板)；100透过型液晶显示装置；110a有源矩阵基板；110b对向基板(彩色滤光器基板)；111像素电极；113切口部；114开口部；115壁结构体；130彩色滤光器层；131对向电极；133支承体；200半透过型液晶显示装置，；210a有源矩阵基板；210b对向基板(彩色滤光器基板)；211像素电极；213切口部；214开口部；215壁结构体；230彩色滤光器层；231对向电极；232透明介电层(反射部台阶)；233支承体；300A、300B液晶显示装置；301数据信号线(源极信号线)；302扫描信号线(栅极信号线)；303源极信号线驱动电路；304栅极信号线驱动电路；305开关元件；306像素电极。
具体实施方式
(第一实施例)
以下，参照图1～图4、图5A、图6～图11具体地说明第一实施例的液晶显示装置的结构。
(透过型液晶显示装置)
首先，参照图1，说明本发明的第一实施例的透过型液晶显示装置100的结构。图1为示意性地表示透过型液晶显示装置100的一个像素的结构的图，图1(a)为平面图，图1(b)为沿着图1(a)中的1B-1B’线的截面图。
这里，表示将一个像素分割为2个(N＝2)的例子，根据像素间距，分割数(＝N)可以设定为3以上.在这种情况下，设置在第二基板的分割区域的大致中心的开口部数(＝n)优选与像素分割数(＝N)相同.由于当分割数(＝N)多时，有效开口率有降低的倾向，因此在高精细显示面板上使用的情况下，优选减小分割数(＝N).另外，在不分割像素(表现为N＝1)的情况下，也可以使用本发明.被分割的区域也称为“子像素”.典型的是，在子像素中形成一个液晶区域.
液晶显示装置100具有透明基板(例如玻璃基板)110a，与透明基板110a相对设置的透明基板110b，设置在透明基板110a和110b之间的垂直取向型液晶层120。垂直取向膜(没有示出)设在与基板110a和110b上的液晶层相接的面上。当不施加电压时，液晶层120的液晶分子与垂直取向膜的表面大致垂直地取向。液晶层120包含介电各向异性为负的向列型液晶材料，根据需要，还可包含手性剂。
液晶显示装置100还具在透明基板110a上形成的像素电极111，和在与透明基板110a相对设置的透明基板110b上形成的对向电极131。设在像素电极111和对向电极131之间的液晶层120规定像素。像素电极111和对向电极131都由透明导电层(例如ITO层)构成。典型的是，在透明基板110b的液晶层120侧形成与像素对应设置的彩色滤光器130(多个彩色滤光器归纳，全体称为彩色滤光器层130)和设在相邻的彩色滤光器130之间的黑色矩阵(black matrix)(遮光层)132。在遮光层上形成对向电极131，在对向电极131(液晶层120侧)上形成彩色滤光器层130和黑色矩阵132也可以。
在分割数(＝N)为2的图1所示的液晶显示装置100中，在透明基板110a上的像素电极111的周围的遮光区域上形成后述的壁结构体115。另外，像素电极111具有在像素内的规定位置上，与分割数相应的数目(图1中n＝2)的第一开口部114a。像素电极111还在规定位置上具有4个切口部113。另一方面相对侧的透明基板110b上的对向电极131，在规定位置上，具有与分割数相应数目(图1中n＝2)的第二开口部114b。
这里，第一开口部114a和第二开口部114b配置成通过液晶层120，在空间互相重叠的位置关系。另外，第一开口部114a和第二开口部114b(互相相对的一对开口部称为开口部114)的大小(直径)相同，在图1(a)中互相重叠。
当将规定电压施加在液晶层120上时，分别形成呈轴对称取向的二个(与分割数N相同)的液晶区域，这些液晶区域的轴对称取向的中心轴，分别在第一开口部114a和第二开口部114b内或其附近形成。如以后详细说明那样，一对开口部114起固定轴对称取向区域的中心轴位置的作用。如例示那样，当第一开口部114a和第二开口部114b通过液晶层互相重合配置时，可抑制由一对开口部114造成的有效开口率降低。由于第一开口部和第二开口部的作用，使一个中心轴固定和稳定，但因为第一开口部114a或第二开口部114b所要得到的作用，比在用一个开口部固定和稳定中心轴时小，因此可减小第一开口部114a和第二开口部114b的直径，结果，可抑制有效开口率的降低。
壁结构体115利用其倾斜面效果，规定施加电压时(产生电场时)的液晶分子倾斜方向.壁结构体115的倾斜侧面产生的取向限制力，在不施加电压时也起作用，使液晶分子倾斜.另外，如后面详细说明那样，本实施例的液晶显示装置，相对于以具有行和列矩阵状配置的像素，在进行各个垂直扫描期间，在列和行任一个上，施加在互相邻近的像素的像素电极上的电压是以施加在对向电极131上的电压为基准，以成为逆极性的方式加以施加(点反向驱动).因此，在相邻的像素间形成急剧倾斜的电场，作用为使轴对称取向稳定.另外，相邻的像素之间存在的壁结构体115使在像素间形成的电场变形，利用壁结构体115的壁面规定液晶分子的倾斜方向.这种效果协同作用，使轴对称取向稳定.如专利文献7所述，在只利用点反向驱动产生的倾斜电场中，在中间色调显示状态下，相邻像素的灰度等极差小时，得不到充分的稳定取向的效果，然而，与壁结构体115的壁面效果一并利用，即使在中间色调显示状态下，轴对称取向也充分稳定.另外，采用点反向驱动，使相邻像素间产生的倾斜电场产生的取向稳定效果在大致为矩形的像素的四边得到，这点优选，即使进行行反向驱动或列反向驱动，也可以得到至少是在与列方向或行方向相邻的像素间产生的倾斜电场使取向稳定的效果.
进而，设置在像素电极111上的切口部113设在轴对称取向区域的边界附近，利用电场规定液晶分子的倾倒方向，形成轴对称取向区域。通过将电压施加在像素电极111和对向电极113之间，在开口部114和切口部113的周边形成倾斜电场，利用该倾斜电场和由壁结构体115变形形成的壁面的电场的作用，规定液晶分子的倾斜方向，结果，如上所述，形成轴对称取向。另外，切口部113包含以与在像素(这里全体为透过区域)上形成的液晶区域的中心轴对应的开口部(图1中的右侧开口部)114为中心，点对称配置的4个切口部113。
通过设置这种切口部113，规定施加电压时液晶分子的倾倒方向，形成二个液晶区域。另外，在图1中，不在像素电极111的左侧设置切口部的理由是，由于通过设置在位于图示的像素电极111的左侧的像素电极(图中没有示出)的右端上的切口部，可得到同样的作用，因此省略在像素电极111左端的降低像素有效开口率的切口部。这里，由于得到后述的壁结构体115产生的取向限制力，即使不在像素电极111的左端形成切口部，除了与设置有切口部的情况同样形成稳定的液晶区域以外，还可提高有效开口率。
这里，形成4个切口部113，但在相邻的液晶区域之间设置至少一个切口部也可以，例如，在像素中心形成细长的切口部，省略其他也可以。
为了固定轴对称取向区域的中心轴，设置在像素电极111和对向电极131的规定位置的第一开口部114a和第二开口部114b的形状，优选为例示那样的圆形，但不是仅限于此。第一开口部114a和第二开口部114b的形状不同也可以。为了全方位地发挥大致相等的取向限制力，4角形以上的多角形优选，更优选为正多角形。
这里表示了在像素电极111和对向电极131二者上都设置有开口部的例子，但在任何一个上设置开口部，也可得到固定轴对称取向的中心轴的效果。另外，这里表示了在像素电极111和对向电极131二者上设置开口部时，使大小相同的第一开口部114a和第二开口部114b互相重叠配置的结构，但第一开口部114a和第二开口部114b的结构和配置不是仅限于此。第一开口部114a和第二开口部114b不互相重叠也可得到分别固定和稳定轴对称取向的效果。如果配置为利用第一开口部114a固定液晶区域的轴对称取向的中心轴的一端，用第二开口部114b固定另一端，则可以更稳定地固定轴对称取向的中心轴。进而，当第一开口部114a和第二开口部114b通过液晶层至少一部分互相重合配置时，可以抑制开口部114造成的有效开口率降低。这时，由于第一开口部和第二开口部的作用，使一个中心轴固定和稳定，第一开口部114a或第二开口部114b所要得到的作用，比用一个开口部固定和稳定中心轴对称时小，因此，如这里例示那样，通过使大小相同的第一开口部114a和第二开口部114b互相重叠配置，可将有效开口率的降低限制在最小限度。
由电场规定轴对称取向区域内的液晶分子的倾倒方向的切口部113的形状，设定成可发挥对相邻的轴对称取向大致相等的取向限制力，例如四角形优选。也可以省略切口部。
液晶显示装置100在相邻的像素之间有遮光区域，在该遮光区域内的透明基板110a上有壁结构体115。遮光区域为由在透明基板110a上的像素电极111的周边区域上形成的、TFT或栅极信号线路，源极信号线路或在透明基板110b上形成的黑色矩阵所遮光的区域，该区域对显示没有帮助。因此，在遮光区域上形成的结构体115对显示没有不利影响.
这里所示的壁结构体115为连续的壁，包围着像素，但不是仅限于此，分断成多个壁也可以。该壁结构体115由于起规定在液晶区域的像素外延附近形成的边界的作用，因此优选有一定的长度。例如，在壁结构体由多个壁构成的情况下，单个壁的长度优选比相邻的壁之间的长度长。
如果在遮光区域(这里为黑色矩阵132规定的区域)形成规定液晶层120厚度(称为单元间隙)的支承体133，不降低显示的品质而为优选。支承体133可在透明基板110a和110b的任一个上形成都可以，不是仅限于如例示那样，设在设置在遮光区域的壁结构体115上。在壁结构体115上形成支承体133的情况下，壁结构体115的高度和支承体133的高度的和设定被为液晶层120的厚度。在支承体133设在不形成壁结构体115的区域上的情况下，设定支承体133的高度为液晶层120的厚度。支承体133利用感光性树脂，通过光刻工序形成。
在该液晶显示装置100中，当将规定电压(阀值电压以上的电压)施加在像素电极111和对向电极131上时，利用壁结构体115的壁面上变形的电场和壁结构体的壁面效果，规定主要相邻的二个液晶区域内的液晶分子基于电场的倾倒方向，通过一对切口部所产生的倾斜电场的作用，与由电场产生的相邻二个液晶区域内的液晶分子倾倒的取向限制力协同作用，即使在中间色调显示状态下，也可使液晶区域的轴对称取向稳定。另外，通过由进行点反向驱动而使相邻像素上形成的倾斜电场的作用，可得到使轴对称取向稳定的效果。二个轴对称取向液晶区域的中心轴，在设置在像素电极111和对向电极131的长度方向的中心的二对开口部114内或其附近固定和稳定。
这样，由于在与像素电极111和对向电极131的轴对称取向液晶区域的中心轴对应的位置上设置开口部114，可使中心轴的位置固定和稳定，因此可在液晶显示面板内全部表面上，将轴对称取向液晶区域的中心轴配置在一定位置，结果可提高显示的均匀性。另外，轴对称取向稳定的结果，可缩短中间色调显示的响应时间。还可减少按压液晶显示面板产生的残象(缩短回复时间)。
另外，在透明基板110a的液晶层120上设置TFT等有源元件和与TFT连接的栅极线路和源极线路等电路元件(图中都没表示)。将透明基板110a、在透明基板110a上形成的电路元件和上述像素电极111、壁结构体115、支承体133(支承体设置在有源矩阵基板和彩色滤光器基板的任一块上都可以)和取向膜等归纳，称为有源矩阵基板。另一方面，将透明基板110b和在透明基板110b上形成的彩色滤光器层130、黑色矩阵132、对向电极131和取向膜等归纳，称为对向基板或彩色滤光器基板。
另外，上述说明中省略了，液晶显示装置100具有通过透明基板110a和110b互相相对配置的一对偏光板。典型的是，一对偏光板的透过轴互相垂直配置。又如后所述，设置双轴性光学各向异性的媒体层或单轴性光学各向异性媒体层也可以。
(半透过型液晶显示装置)
其次，参照图2，说明本发明的第一实施例的半透过型液晶显示装置200的结构。
图2为示意性地表示本发明的实施例的半透过型液晶显示装置200的一个像素的结构的图，图2(a)为平面图，图2(b)为沿着图2(a)中的2B-2B’线的截面图。
这里，表示将一个像素分割为三部分(N＝3，透过区域分割为二个，反射区域分割为1个)的例子，但根据像素间距，分割数(＝N)可设定至少为2个以上(透过区域最少分割为1个，反射区域最少分割为1个)。设置在对向基板(第二基板)的分割区域(形成轴对称取向区域的区域)的大致中心处的开口部数(＝n)，优选与像素分割数(＝N)相同。但如后所述，在对向基板的反射区域的液晶层侧上有选择地设置透明介电层的情况下，也可以不在对向电极(第二电极)的反射区域上设置开口部。由于当分割数(＝N)多时，存在有效开口率降低的倾向，因此在高精细的显示面板上使用的情况下，优选减少分割数(＝N)。
液晶显示装置200具有透明基板(例如玻璃基板)210a、与透明基板210a相对设置的透明基板210b、设置在透明基板210a和210b之间的垂直取向型液晶层220。垂直取向膜(没有示出)设在与基板210a和210b上的液晶层220连接的面上。当不施加电压时，液晶层220的液晶分子与垂直取向膜的表面大致垂直地取向。液晶层220包含介电各向异性为负的向列型液晶材料，根据需要，还可包含手性剂。
液晶显示装置200还具在透明基板210a上形成的像素电极211，和在透明基板210b上形成的对向电极231。设在像素电极211和对向电极231之间的液晶层220规定像素。如后所述，在透明基板210a上形成后述的TFT等电路元件。将在透明基板210a和在其上形成的结构元件归纳，称为有源矩阵基板210a。
典型的是，在透明基板210b的液晶层220侧上形成与像素对应设置的彩色滤光器230(多个彩色滤光器归纳，全体称为彩色滤光器层230)和设在相邻的彩色滤光器230之间的黑色矩阵(遮光层)232。在遮光层上形成对向电极231，在对向电极231(液晶层220)上形成彩色滤光器层230和黑色矩阵232也可以。将透明基板210b和在其上形成的结构元件归纳称为对向基板(彩色滤光器基板)210b。
像素电极211具有由透明导电层(例如ITO层)构成的透明电极211a、和由金属层(例如Al层，含Al的合金层和含有它们中的任一个的层叠膜)构成的反射电极211b。结果，像素包含由透明电极211a规定的透明区域A，和由反射电极211b规定的反射区域B。透明区域A进行透过模式的显示，反射区域B进行反射模式的显示。
在像素分割数(＝N)为3(透过区域分割为2个，反射区域分割为1个)的图2所示的液晶显示装置200中，在像素电极211的周围遮光区域上形成后述的壁结构体215。像素电极211具有与在像素内规定位置的分割数相应的数目(图2中n＝3)的第一开口部214a。像素电极211还在规定位置上具有4个切口部213。另一方面，相对侧的透明基板210b上的对向电极231具有与透过区域的分割数相应的二个第二开口部114b。
当将规定电压施加在该液晶层上时，分别形成呈轴对称取向的三个(与分割数N相同)的液晶区域，这些液晶区域的各自的轴对称取向的中心轴在第一开口部214a和第二开口部114b内或其附近形成.如后所述，设置在像素电极211和对向电极231的规定位置上的开口部214a和214b，起固定轴对称取向中心轴位置的作用.如例示那样，在透过区域中，当第一开口部214a和第二开口部214b通过液晶层互相重叠配置时，可以抑制由一对开口部214引起的有效开口率的降低.由于第一开口部和第二开口部的作用，使一个中心轴固定和稳定，第一开口部114a或第二开口部114b所要得到的作用比用一个开口部固定和稳定中心轴的情况小，因此可减小第一开口部214a和第二开口部214b的直径，结果可抑制有效开口率的降低.
壁结构体215利用其倾斜面效果，规定施加电压时(产生电场时)的液晶分子倾斜方向。另外，如后面详细说明那样，本实施例的液晶显示装置，在配置成具有行和列的矩阵状的像素上进行各个垂直扫描期间，在列和行上，施加在互相邻近的像素的像素电极上的电压，以施加在对向电极231上的电压为基准，成为逆极性(点反向驱动)。因此，在相邻的像素间形成急剧倾斜的电场，使轴对称取向稳定。另外，相邻的像素之间存在的壁结构体215使在像素间形成的电场变形，利用壁结构体215的壁面规定液晶分子的倾斜方向。这些效果协同作用，使轴对称取向稳定。如专利文献7所述，只利用点反向驱动产生驱动产生的倾斜电场，在中间色调显示状态下，相邻像素的灰度等极小时，得不到充分大的稳定取向的效果，然而，与壁结构体215的壁面效果一并利用，即使在中间色调显示状态下，轴对称取向也十分稳定。另外，采用点反向驱动，使相邻像素间产生的倾斜电场产生的取向稳定效果在大致为矩形的像素的四边得到，这点为优选，但即使进行行反向驱动或列反向驱动，也可以得到至少是在与列方向或行方向相邻的像素间产生的倾斜电场导致的取向稳定的效果。
另外，根据需要配置的切口部213设在轴对称取向区域的边界附近，规定液晶分子由电场产生的倾倒方向，形成轴对称取向区域。与开口部214a和214b同样，通过将电压施加在像素电极211和对向电极213之间，可在切口部213的周边上形成倾斜电场。利用该倾斜电场和壁结构体215变形形成的壁面上的电场的作用，规定液晶分子的倾斜方向，结果形成上述的轴对称取向。
另外，切口部213包含以与像素的透过区域中形成的液晶区域的中心轴对应的开口部(图2(a)中的右侧开口部)214a为中心，点对称配置的4个切口部213。通过这样设置切口部213，规定施加电压时液晶分子的倾倒方向，形成三个液晶区域。关于壁结构体215、开口部214、切口部213的配置及其形状，与上述透过型液晶显示装置100的情况相同。图2中表示在透过区域A中形成二个液晶区域，在反射区域B中形成一个液晶区域的例子，但不是仅限于此。从视野角特性和取向稳定性观点来看，优选各个液晶区域为大致正方形形状。
液晶显示装置200在相邻的像素间有遮光区域，在该遮光区域的透明基板210a上有壁结构体215。遮光区域对显示没有帮助，因此在遮光区域上形成的壁结构体215对显示没有不利影响。这里所示的壁结构体215为连续的壁，包围着像素，但不是仅限于此，分断成多个壁也可以。该壁结构体215由于起规定在液晶区域的像素外延附近形成的边界的作用，因此优选有一定的长度。例如，在壁结构体215由多个壁构成的情况下，单个壁的长度优选比相邻的壁之间的长度长。
如果在遮光区域(这里为黑色矩阵232规定的区域)形成规定液晶层220厚度(称为单元间隙)的支承体，不降低显示的品质而为优选.支承体233可在透明基板210a和210b的任一个上形成都可以，不是仅限于如例示那样，设在设置在遮光区域的壁结构体215上.在壁结构体215上形成支承体233的情况下，壁结构体215的高度和支承体233的高度的和被设定为液晶层220的厚度.在支承体233设在不形成壁结构体215的区域上的情况下，设定支承体233的高度为液晶层220的厚度.
在液晶显示装置200中，当将规定电压(阀值电压以上的电压)施加在像素电极211和对向电极231上时，在透过区域A中形成二个轴对称取向液晶区域，在反射区域B中，形成一个轴对称取向区域。利用壁结构体215的壁面上变形的电场和壁结构体的壁面效果，规定主要相邻的三个(透过区域2个，反射区域1个)液晶区域内的液晶分子因电场而产生的倾倒方向，通过4个切口部产生的倾斜电场的作用，与相邻三个液晶区域内的液晶分子由电场产生的倾倒的取向限制力协同作用，可使液晶区域的轴对称取向稳定。另外，在透过区域A中形成的二个轴对称取向液晶区域的中心轴，在一对开口部214(互相相对的214a和214b)内或其附近固定而稳定化。在反射区域B中形成的一个轴对称液晶区域的中心轴由开口部214a而稳定化。
其次，说明可进行透过模式显示和反射模式显示二者的半透过型液晶显示装置200的特有的优选结构。
在透过模式显示时，显示用的光一次通过液晶层220，而在反射模式显示时，显示用的光二次通过液晶层220。因此，如图2(b)示意性地所示，优选将透过区域A的液晶层220的厚度dt设定为反射区域B的液晶层220的厚度dr的约二倍。通过这样的设定，液晶层220给与二种显示模式的光的阻滞大致相等。dr＝0.5dt为优选，但在0.3dt＜dr＜0.7dt范围内，在二种显示模式下都可实现良好的显示。根据用途，dt＝dr也可以。
在液晶显示装置200中，由于反射区域B的液晶层220的厚度比透过区域A的液晶层厚度小，因此，可以只在玻璃基板210b的反射区域B上设置透明介电层234。如例示那样，优选透明介电层234设在对向电极231的下侧(与液晶层相反一侧)。采用这种结构，由于不需要在反射电极211b的下面利用绝缘膜设置台阶，因此，有源矩阵基板210a的制造可以简单。另外，当用于为了调整液晶层220的厚度而设置台阶的绝缘膜上设置反射电极211b时，利用覆盖绝缘膜的斜面(锥度部分)的反射电极遮住用于透过显示的光，或者，由在绝缘膜的斜面上形成的反射电极反射的光在内部反复反射，因此不能在反射显示中有效利用，而采用上述结构，可抑制这些问题的产生，改善光的利用效率。
另外，当在透明介电层234上使用具有使光散射功能(扩散反射功能)的介电层时，即使反射电极211b没有扩散反射功能，也可实现良好的接近纸白色的白色显示。即使不赋与透明介电层234光散射功能，通过在反射电极211b的表面上形成凹凸形状，也可以实现接近纸白色的白色显示。但凹凸形状有时可使轴对称取向的中心轴位置不稳定。与此相对，如果使用具有光散射能的透明介电层234，和具有平坦表面的反射电极211b，则利用在反射电极211b上形成的开口部214a，可以更可靠地使中心轴的位置稳定。当然，通过在对向电极231的反射区域B中设置开口部214b，可以使轴对称取向的中心轴进一步稳定。由于对反射电极211b赋予扩散反射功能，在其表面上形成凹凸的情况下，优选凹凸形状为不产生干涉色的连续的波状，可使轴对称取向的中心轴稳定。
另外，透过模式下显示用的光仅一次通过彩色滤光器层230，而在反射模式下，显示用的光二次通过彩色滤光器层230.因此，当作为彩色滤光器层230使用在透过区域A和反射区域B中，光学浓度相同的彩色滤光器层时，反射模式的色纯度和/或亮度降低.为了抑制这个问题的产生，优选使反射区域的彩色滤光器层的光学浓度比透过区域的彩色滤光器层的小.所谓光学浓度为表示彩色滤光器层的特征为特性值，如果减少彩色滤光器层的厚度，则可减小光学浓度.或者，彩色滤光器层的厚度照旧，降低添加的色素的浓度，也可减小光学浓度.这样，从提高显示的色再现性的目的来说，形成透过区域A和反射区域B中不同的彩色滤光器的色层的效果极大.
其次，参照图3和图4说明在半透过型液晶显示装置中使用的有源矩阵基板的结构的一个例子。图3为有源矩阵基板的部分放大图，图4为沿着图3中的X-X’线的截面图。图3和图4所述的有源矩阵基板，在透过区域A中，具有形成一个液晶区域的结构，这点(即开口部214a和切口部213的数量少这点)与图2所示的有源矩阵基板211a不同，其他结构相同。
图3和图4所示的有源矩阵基板具有由玻璃基板构成的透明基板1，在透明基板1上，栅极信号线2和源极信号线3互相垂直设置。在这些信号线路2和3的交叉部分附近设有TFT4，TFT4的漏极5与像素电极6连接。
像素电极6具有由ITO等透明导电层构成的透明电极7和由Al等构成的反射电极8。透明电极7规定透过区域A，反射电极8规定反射区域B。如上所述，在像素电极6的规定区域中，设置控制轴对称取向区域的取向用的切口部14和固定轴对称取向区域的轴位置用的第一开口部214。另外，为了规定轴对称取向区域的取向状态，在像素外的非显示区域的信号线(遮光区域)的部分上，形成包围像素区域的壁结构体(图中没有示出)。
像素电极6通过栅极绝缘膜9，重叠在下一段的栅极信号线上，形成辅助容量。另外，TFT4具有在从栅极信号线2分支的栅极电极10的上部层叠栅极绝缘膜9、半导体层12s、通道保护层13和n+-Si层11(源极和漏极)的结构。
这里表示了底部栅极型TFT的结构例子，但不仅限于此，也可使用顶部栅极型TFT。
如上所述，具有图2所示结构的液晶显示装置200，与液晶显示装置100同样，利用设在遮光区域的壁结构体215和切口部213，即使在中间色调显示状态下，也可形成稳定的轴对称取向区域。另外，利用由进行点反向驱动产生的相邻像素上形成的倾斜电场的作用，可使轴对称取向稳定。另外，因为设置在像素电极和对向电极大致中心处的一对开口部214，可以固定和稳定像素内的轴对称状态取向区域的中心轴，因此从中间色调显示状态下从倾斜角度看显示时，可以降低不光滑感。另外，如上所述通过透明介电层234和/或彩色滤光器层230，可提高透过模式和反射模式下的显示亮度和色纯度。
(取向稳定化驱动方法)
上述实施例的液晶显示装置在配置成具有行和列的矩阵状的像素上进行各个垂直扫描期间，在列和行的任一个上，施加在互相邻近的像素的像素电极上的电压是以施加在对向电极上的电压为基准，成为逆极性的方式进行驱动(点反向驱动)。现在详细说明利用进行点反向驱动而得到的取向稳定的效果。
图5A中示意性地表示本发明的第一实施例的液晶显示装置300A的驱动电路和像素的配置。该液晶显示装置300A具有与上述液晶显示装置100或200相同结构的显示区域。
液晶显示装置300A为TFT型液晶显示装置，它具有在列方向延伸的互相平行的多个数据信号线(源极信号线)301，和在行方向延伸的互相平行的多个扫描信号线(栅极信号线)302.这些信号线分别与源极信号驱动电路303和栅极信号驱动电路304连接.液晶显示装置300A在每一个像素上具有至少一个TFT305.TFT305的栅极与扫描信号线连接，数据信号线与源极连接.TFT305的漏极与像素电极306连接.当将规定电压(扫描信号电压)施加在栅极上时，TFT305成为接通状态.像素电极306与数据信号线电气上连接，将规定的数据信号电压供给像素电极306.将规定的共同电压供给与像素电极306相对的对向电极(图中没有示出，典型地是与多个像素电极相对).将供给对向电极的共同电压和供给像素电极306的数据信号电压之差施加在像素的液晶层上.以供给对向电极的电压作为基准，在与行方向和列方向相邻的像素间，使供给像素电极306的电压成为逆极性，在每个帧上切换.
在本实施例中，在1帧期间内，将以对向电极为基准的相互逆极性的电压施加在配置与在与按矩阵状配置形成的任意的第一像素相邻的同一行(第n行)的扫描信号线上的第二像素上；同时，将以对向电极为基准，极性互相相反的电压施加在与任意的第n+1行的扫描线连接的第三像素上(点反向驱动)。该任意的第n+1行扫描线与和任意的第n行扫描线上的第一像素同一列的数据信号线连接。另外，在每一帧中，使施加在全部像素上的电压极性反向(帧反向驱动)。例如，图6表示施加在本实施例的液晶显示装置300A的一帧期间的像素上的电压的极性图形的一个例子。在图6所示的下一个帧中，全部像素的正和负反向。
图7(a)～(c)表示将电压施加在液晶层上时，等电位线的动态和液晶取向指向矢的模拟结果。这里，设定液晶层的驱动电压为4V，为了确认基于电场的等电位线引入的效果，比较相邻的像素电极间的间隙宽度为3μm和9μm的情况。另外，表示如以往的行反向驱动等那样，了在相邻的像素电极间施加同极性的电压的情况，和以对向电极为基准，在相邻像素间施加正负极性相反的极性的情况(本实施例)。
图7(a)为利用本发明的实施例的驱动方法，将逆极性的电压施加在相邻的像素电极上的情况(电极间的间隙为3μm)，(b)为利用以往的驱动方法，将同极性的电压施加在相邻像素间的情况(电极间的间隙为3μm)，(c)为利用以往的驱动方法，在相邻的像素间施加同极性电压情况(电极间间隙为9μm)的模拟结果。
在相邻的像素间施加逆极性的电压时，在像素的边界上，产生急剧的电位梯度，可以更有效地引入等电位线。例如，本实施例驱动方法，比以往的相邻像素间为同极性且电极间隙为9μm的情况，可以更有效地引入等电位线，可使液晶分子因电场而倾斜取向。另外，利用本实施例的驱动方法，在电极间隙为3μm时，也可以有效地由电场控制液晶分子的取向。
如上所述，通过在每一帧中，将使施加在相邻的像素上电压的极性相反，施加在对向电极上，可以在像素间形成大的电位梯度，利用这种电位梯度的取向限制力，可使在垂直取向型液晶层上形成的轴对称取向更稳定。
另外，适用于使取向稳定的驱动方法，对减少液晶面板的闪光极有效。
即：在一般的有源型液晶面板中，由于设在每个像素上的TFT元件等的开关元件的特性不充分，因此即使从源极信号驱动电路(列方向)303输出的数据信号的正负对称，液晶层的透过率对于正负的数据电压也不完全对称。在每一帧中使施加在液晶层上的电压的正负极性反向的驱动方式(1帧反向驱动)，有时液晶面板的闪光明显。
作为减少这种闪光的对策，已知有在每一个水平扫描线上，使正负极性反向，而且在每一个帧周期中，使正负极性反向的驱动方式(1H反向驱动)；另外还有每一个扫描信号线和每一个数据线上，使施加在形成像素的液晶层上的电压的正负极性反向，在每一帧周期内也反向的驱动方式(点反向驱动)等.抑制闪光的效果具有用与本实施例同样的点反向驱动可降低至最低的特征，但在点反向驱动的情况下，由于在同一条扫描线上的像素电极上施加正或负极性的电压，因此必需提高源极信号线驱动电路的IC的耐压.
另外，本发明的实施例的液晶显示装置，由于利用壁结构体的取向限制力，形成轴对称取向，所以即使在得不到足够电场的中间色调，也可使轴对称取向稳定，并可以改善中间色调的显示品质。
(动作原理)
其次，参照图8，说明具有垂直取向型液晶层的本发明的实施例的液晶显示装置具有优良的广视野角特性的理由。
图8为说明设在有源矩阵基板上的壁结构体15和开口部14a，与设置在彩色滤光器基板侧上的开口部14b的取向限制力的作用的图。图8(a)示意性地表示不施加电压时，图8(b)是施加电压时的液晶分子的取向状态。图8(b)所示的状态为显示中间色调的状态。
图8(a)和(b)所示的液晶显示装置，在透明基板1上形成绝缘膜16，在规定位置有开口部14a的像素电极6，和壁结构体15，并按顺序配置取向膜12。在另一个透明基板17上，依次形成彩色滤光器层18，和在规定位置有开口部14b的对向电极19与取向膜32。设在两个基板之间的液晶层20包含具有负的介电各向异性的液晶分子21。
如图8(a)所示，不施加电压时，液晶分子21利用垂直取向膜12和32的取向限制力，在基板表面大致垂直取向。
另一方面，如图8(b)所示，当施加电压时，由于介电各向异性为负的液晶分子21的分子长轴与电力线垂直，利用在一对开口部14a和14b的周边上形成的倾斜电场和壁结构体15的侧面(壁面)的电场变形和取向限制力，可以规定液晶分子21的倾倒方向。因此，成为以开口部14a和14b为中心的轴对称状取向。由于在该轴对称取向区域内，液晶指向矢在全方位(基板面内的方位)上取向，因此视角特性好。这里，所谓轴对称取向与放射状倾斜取向意义相同，是指液晶分子在轴对称取向的中心轴(放射状倾斜取向的中心)周围，不形成旋转位移(disclination)的连续的取向，液晶分子的长轴呈放射状(radial)，同心园状(tangential)，涡卷状取向的状态。另外，在所有情况下，液晶分子的长轴具有从取向中心呈放射状倾斜的成分(与倾斜电场平行的成分)。
这里说明了在开口部14a和14b周围形成的倾斜电场的作用和壁结构体15的取向限制力，但在像素电极6的边缘上形成的切口部附近也同样形成倾斜电场，电场也可规定液晶分子21的倾斜方向。
另外，通过进行上述的点反向驱动，在相邻的像素电极之间产生的倾斜电场，可使液晶分子的轴对称取向稳定。
其次，说明本发明的液晶显示装置的结构。
图9所示的液晶显示装置具有背灯、半透过型液晶面板50、通过半透过型液晶面板50互相相对设置的一对偏光板40和43、设在偏光板40和43与液晶面板50之间的1/4波长板41和44、设在1/4波长板41和44与液晶面板50之间的光学各向异性为负的相位差板42和45.液晶面板50在透明基板(有源矩阵基板)1和透明基板(对向基板)17之间具有垂直取向型液晶层20.作为液晶面板50，使用结构与图2所示的液晶显示装置200相同的液晶面板.
以下简单说明图9所示液晶显示装置的显示动作。
在反射膜式显示时，从上侧入射的光通过偏光板43成为直线偏光。该直线偏光入射在偏光板43的透过轴和1/4波长板44的迟相轴成45°配置的1/4波长板44上，成为圆偏光，透过在基板17上形成的彩色滤光器层(图中没有表示)。这里，使用对于从法线方向入射的光没有相位差的相位差板45。
当不施加电压时，由于液晶层20中的液晶分子与基板面大致垂直取向，因此入射光以相位差约为0透过，被在下侧的基板1上形成的反向电极反射。反射后的圆偏光，再次在液晶层20中通过，通过彩色滤光层，再次，以圆偏光通过光学各向异性为负的相位差板45，经过1/4波长板44，变换为与最初入射，透过偏光板43时的偏光方向垂直的偏光方向的直线偏光后，到达偏光板43，因此光不透过偏光板43成为黑色显示。
另一方面，当施加电压时，由于液晶层20中的液晶分子，从与基板面垂直的方向向水平方向倾斜，入射的圆偏光通过液晶层20的多次折射，成为椭圆偏光，由在下侧的基板1上形成的反射电极反射。反射后的光，在液晶层20中，偏光状态进一步变化，再次在液晶层20中通过，通过彩色滤光器层，再次通过光学各向异性为负的相位差板45，作为椭圆偏光入射在1/4滤长板44上，因此到达偏光板43时，不成为与入射时的偏光方向垂直的基线偏光透过偏光板43，即，通过调节所施加电压可控制液晶分子的倾斜程度，调制可透过偏光板43的反射光量，可进行灰度等级显示。
另外，在透过模式显示时，上下二块偏光板43和偏光板40的透过轴分别垂直配置，从光源射出的光，利用偏光板40，变成直线偏光。该直线偏光入射在偏光板40的透过轴和1/4波长板41的迟相轴成45°角配置的1/4波长板41上成为圆偏光，经过光学各向异性为负的相位差板42，入射在下侧基板1的透过区域A上。这里使用与对于从法线方向入射的光没有相位差的相位差板42。
当不施加电压时，液晶层20中的液晶分子与基板面大致垂直取向，因此入射光以相位差大致为0透过，以圆偏光状态入射在下侧基板1上。在圆偏光状态下，经过液晶层20和上侧基板17，透过上侧的光学各向异性为负的相位差板45，到达1/4波长板44。由于下侧的1/4波长板41和上侧的1/4波长板44的迟相轴相互垂直配置，利用上侧的1/4滤长板44，可以抵消在下侧的1/4波长板41中产生的相位差，使透过来的偏光回复至原来的直线偏光。透过上侧的1/4波长板44的偏光，成为与偏光板40的透过轴(偏光轴)平行的直线偏光，被透过轴与偏光板40垂直的偏光板43吸收，成为黑色显示。
另一方面当施加电压时，由于液晶层20中的液晶分子21从与基板面垂直的方向向水平方向倾斜，入射至液晶显示装置的圆偏光通过液晶层20的多次折射，成为椭圆偏光。由于光通过上侧的CF基板17和上侧的光学各向异性为负的相位差板45和1/4波长板44作为椭圆偏光，到达偏光板43，不成为与入射时的偏光成分垂直的直线偏光，因此光通过偏光板43后透过。即：通过调节所施加电压可控制液晶分子的倾斜程度，调制透过偏光板43的透过光量，可进行灰度等级显示。
光学各向异性为负的相位差板，可将改变液晶分子在垂直取向状态下的视角时的相位差变化量抑制至最小，因此可抑制从广视角观察时的黑色浮动.使用将光学各向异性为负的相位差板和1/4滤长板作成一体的双轴性相位差板代替负的相位差板和1/4波长板的组合也可以.
如本发明这样，在轴对称取向区域中以在不施加电压时进行黑色显示，施加电压时为白显示的正常黑模式进行的情况下，通过在液晶显示装置(面板)的上下设置一对1/4波长板，可消除由偏光板引起的消光式样，改善亮度。另外，在轴对称取向区域中，进行使上下偏光板的透过轴互相垂直配置的正常黑模式的情况下，因为原理上可实现与配置在交互尼科耳棱镜上的一对偏光板同程度的黑色显示，因此可实现极高的对比度比，同时达到全方位取向导致的广视角特性。
本发明规定的透过区域的液晶层厚度dt和反射区域的液晶层厚度dr的关系，如图10的透过区域和反射区域的电压-反射率(透过率)与液晶厚度的依存性所示，优选满足0.3dt＜dr＜0.7dt的条件，更优选是在0.4dt＜dr＜0.6dt的范围内。在比下限值低的反射区域的液晶层厚度下，为最大反射率的50％以下，得不到很大的反射率。另一方面，在反射区域的液晶层厚度dr比上限值大的情况下，在电压-反射率特性中，利用与透过显示时不同的驱动电压，存在反射率为最大的极大值，同时，在透过显示时的最优的白色显示的电压下，相对反射率降低的倾向大，因此由于为最大反射率的50％以下，得不到很大的反射率。然而，因为在反射区域B中，液晶层的光路长度为透过区域的2倍，因此在进行与透过区域A相同的设计时，液晶材料的光学的多次折射的各向异性(Δn)和面板的单元厚度的设计极重要。
以下，例示本发明的实施例的半透过型液晶显示装置的具体特性。
制造具有图9所示结构的液晶显示装置。液晶单元50中使用与图2所示的液晶显示装置200结构相同的液晶单元。
在TFT基板的像素电极上，在透过区域和反射区域的规定位置上，分别形成直径为5μm的开口部(第一开口部)，同时，在像素周围的信号线上的遮光部分上配置壁结构体。另外，在对向基板表面的对向电极上，在透过区域和反射区域的规定位置上，分别配置直径为5μm的轴对称取向区域的轴中心固定用的开口部(第二开口部)。这些一对第一和第二开口部，通过液晶层，成为在空间互相重叠的位置关系。切口部的宽度为3μm，相邻像素电极间的间隙为5μm。另外，在彩色滤光器基板上使用在透明介电层234没有光散射能的介电层，在反射电极211b的下层部，在表面上形成具有凹凸的连续形状的树脂层，调整反射显示时的扩散反射特性。
利用众所周知的材料和众所周知方法形成垂直取向膜。不进行磨擦处理。作为液晶材料使用介电率的各向异性为负的液晶材料(Δn＝0.1，Δ∈＝-4.5)。透过区域的液晶层厚度dt为4μm，反射区域的液晶层厚度dr为2.2μm(dr＝0.55dt)。
本实施例的液晶显示装置的结构从上开始依次作成偏光板(观察侧)，1/4波长板(相位差板1)，光学各向异性为负的相位差板(相位差板2(NR板))，液晶层(上侧为彩色滤光器基板，下侧为有源矩阵基板)，光学各向异性为负的相位差板(相位差板3(NR板)，1/4波长板(相位差板4)，偏光板(背光侧)的层叠结构。另外，液晶层的上下的1/4波长板(相位差板1和相位差板4)上，使迟相轴互相垂直，各自相位差为140nm。光学各向异性为负的相位差板(相位差板2和相位差板3)的各自相位差为135nm。另外，二块偏光板(观察例，背灯例)与透过轴垂直配置。
将驱动信号施加在液晶显示装置上(液晶层上施加4V)评价显示特性。在这种情况下，在本发明中，在1帧内以对向电极为基准，在相邻的像素间施加+4V和-4V的信号，在下一个一帧中，使极性反向，进行点反向驱动，评价显示特性。
图11表示在透过显示中的视角对比度特性结果。在透过显示中的视野角特性，在全方位上表现大致为对称的特性，CR＞10的区域为±80°而良好。透过对比度在正面为300∶1以上，较高。与在相邻像素间使用施加同极性的驱动信号的以往的行反向驱动信号情况比较，因为相邻的像素电极间隙变窄，与以往比较，透过率改善15％。
另一方面，利用分光测色计(Minolta公司制(CM2002)评价反射显示的特性。以标准扩散板为基准，反射率约为9.5％(开口部率100％的换算值)，反射显示的对比度值为24，与以往的液晶显示装置比较，对比度高，很好。
另外，利用中间色调(分割为8个灰度等级时的灰度等级2)的灰色标度进行从斜视方向的不光滑的评价，全部都没有不光滑感。
另外，在上下基板上设置有一对电极开口部的情况下的液晶显示装置中的中间色调响应时间(分割为8个灰度等级时的从灰度等级三至灰度等级5变化所要的时间：m秒)为35m秒，采用本发明的液晶面板结构，响应时间改善的效果大。另外施加4V电压时(白色显示)，用手指尖按压板面时的取向复原力方面，在按压部分，看不到残象。
在相邻的像素间施加同极性电压，利用以往的1H行反向驱动(lineinversion drive)方法驱动本发明的液晶面板的情况下，当相邻像素电极间的间隙为3μm时，如用7(b)所示，不能充分进行液晶分子的取向控制，在液晶区域内产生取向旋转位移。在这种情况下，显示对比度和响应速度都不好，显示品质降低显著。
第二实施例
以下参照图1-图4，图5B，图6-图11具体说明本发明的第二实施例的液晶显示装置的结构。第二实施例的液晶显示装置的点反向驱动这点和省略壁结构体这点与第一实施例的液晶显示装置不同。
(透过型液晶装置)
首先，参照图1，说明本发明的第二实施例的液晶显示装置100的结构，图1(a)和(b)为示意性地表示透过型液晶显示装置100的一个像素结构的图，图1(a)为平面图，图1(b)为沿着图1(a)的1B-1B′线的截面图。图1(c)为示意性地表示另一个透过型液晶显示装置100′的一个像素的结构的截面图。
这里，表示将一个像素分割为二部分(N＝2)的例子，根据像素间距，分割数(＝N)可设定为3个以上，此时，设置在第二基板侧的分割区域的大致中心处的开口部数(＝n)，优选与像素分割数(＝N)相同。由于当分割数(＝N)多时，有效开口率降低，因此在高精细的显示面板上使用的情况下，优选减少分割数(＝N)。另外，本发明也适用于不分割像素的情况(也有表示为N＝1的情况)。另外，被分割的区域有时也被称为“子像素”。对于子像素典型形成为一个液晶区域。
图1(a)和图(b)所示的液晶显示装置100具有透明基板(例如玻璃基板)110a，与透明基板110a相对设置的透明基板110b，设置在透明基板110a和110b之间的垂直取向型液晶层120.垂直取向膜(没有示出)设在与基板110a和110b上的液晶层120连接的面上.当不施加电压时，液晶层120的液晶分子与垂直取向膜的表面大致垂直地取向.液晶层120包含介电各向异性为负的向列型液晶材料，根据需要，还可包含手性剂.
液晶显示装置100还具在透明基板110a上形成的像素电极111，和在与透明基板110a相对设置的透明基板110b上形成的对向电极131。设在像素电极111和对向电极131之间的液晶层120规定像素。像素电极111和对向电极131都由透明导电层(例如ITO层)构成。典型的是，在透明基板110b的液晶层120侧形成与像素对应设置的彩色滤光器130(多个彩色滤光器归纳，全体称为彩色滤光器层130)和设在相邻的彩色滤光器130之间的黑色矩阵(遮光层)132。在遮光层上形成对向电极131，在对向电极131(液晶层120侧)上形成彩色滤光器层130和黑色矩阵132也可以。
在分割数(＝N)为2的图1所示的液晶显示装置100中，在透明基板110a上的像素电极111的周围的遮光区域上形成后述的壁结构体115。另外，像素电极111具有在像素内的规定位置上，与分割数相应的数目(图1中n＝2)的第一开口部114a。像素电极111还在规定位置上具有4个切口部113。另一方面相对侧的透明基板板110b上的对向电极131。在规定位置上，具有与分割数相应数目(图1中n＝2)的第二开口部114b。
这里，第一开口部114a和第二开口部114b配置成通过液晶层120，在空间互相重叠的位置关系。另外，第一开口部114a和第二开口部114b(互相相对的一对开口部称为开口部114)的大小相同(直径)，在图1(a)中互相重叠。
当将规定电压施加在液晶层120上时，分别形成呈轴对称取向的二个(与分割数N相同)的液晶区域，这些液晶区域的轴对称取向的中心轴，分别在第一开口部114a和第二开口部114b内或其附近形成。一对开口部114起固定轴对称取向区域的中心轴位置的作用。同时起稳定轴对称取向的作用。如例示那样，当第一开口部114a和第二开口部114b通过液晶层互相重合配置时，可抑制由一对开口部114造成的有效开口率降低。由于第一开口部和第二开口部的作用，使一个中心轴固定和稳定，但因为第一开口部114a或第二开口部114b所要得到的作用，比在用一个开口部固定和稳定中心轴时小，因此可减小第一开口部114a和第二开口部114b的直径，结果，可抑制有效开口率的降低。
本实施例的液晶显示装置，如后面详细说明那样，在配置成具有行和列的矩阵状的像素上进行各个垂直扫描期间，在列和行的任一个上，施加在互相邻近的像素的像素电极上的电压是以施加在对向电极131上的电压为基准，成为逆极性地施加(点反向驱动)。这样，通过采用点反向驱动，在大致矩形的像素的四边得到由在相邻像素间产生的倾斜电场造成的取向稳定的效果。因此，在相邻像素之间，作用为形成急剧倾斜的电场，形成轴对称取向。
另外，在本实施例的液晶显示装置中，与任意一根扫描信号线连接的开关元件交互地具有与属于和该扫描信号线相邻的一对像素电极111内的一个连接的开关元件，和与另一个连接的开关元件，因此，在通过进行以往的一条线的反向驱动(1H反向驱动)。结果，在与行方向和列方向邻接的像素的液晶层上，可以对向电极131为基准，施加相互极性相反的显示信号(1H点反向驱动)。
另外，如上所述，本实施例的液晶显示装置，可在开口部114内或其附近使轴对称取向的中心固定和稳定.这样，利用由该开口部形成的倾斜电场的作用，形成以开口部114为中心，其周边的液晶分子连续取向(轴对称取向).因此，利用该开口部114(至少是第一开口部114a和第二开口部114b中的一个)的作用，可以抑制和防止在专利文献7的图9所示的角部，形成不连续的取向.另外，利用开口部114的作用，可得到在电场低的中间色调显示状态下，充分稳定的轴对称取向，可以缩短按压显示面板时产生的取向混乱回复到正常取向的时间.
由于可得到轴对称取向区域内的液晶分子的取向连续性，因此设置在像素电极111和对向电极131的规定位置上的第一开口部114a和第二开口部114b的形状优选为圆形，但不是仅限于此。第一开口部114a和第二开口部114b的形状不同也可以。另外，为了全方位的发挥大致相等的取向限制力，四角形以上的多角形优选，更优选为正多角形。
这里，表示了在像素电极111和对向电极131二者上设置开口部的例子，但只在任何一个上设置开口部，也可以得到固定轴对称取向中心轴的效果。另外，这里表示了在像素电极111和对向电极131二者上设置开口部时，使大小相同的第一开口部114a和第二开口部114b互相重叠配置的结构，但第一开口部114a和第二开口部114b的结构和配置不是仅限于此。第一开口部114a和第二开口部114b不互相重叠也可得到固定和稳定各自轴对称取向的效果。如果利用第一开口部114a固定液晶区域的轴对称取向的中心轴的一端，用第二开口部114b固定另一端，则可以更稳定地固定轴对称取向的中心轴。另外，当第一开口部114a和第二开口部114b，通过液晶层至少一部分互相重合配置时，可以抑制开口部114造成的有效开口率降低。这时，由于第一开口部和第二开口部的作用，使一个中心轴固定和稳定，所以第一开口部114a或第二开口部114b所要得到的作用，比用一个开口部固定和稳定中心轴对称时小，因此，如这里例示那样，通过使大小相同的第一开口部114a和第二开口部114b互相重叠配置，可将有效开口率的降低限制在最小限度。
液晶显示装置100在相邻的像素之间有遮光区域，在该遮光区域内的透明基板110a上有壁结构体115。遮光区域为由在透明基板110a上的像素电极111的周边区域上形成的、例如TFT或栅极信号线路，源极信号线路或在透明基板110b上形成的黑色矩阵遮光的区域，该区域对显示没有帮助。因此，在遮光区域上形成的壁结构体115对显示没有不利影响.
壁结构体115，利用其倾斜面的效果，可以规定施加电压时(产生电场时)液晶分子的倾斜方向。壁结构体115的倾斜的侧面产生的取向限制力，在不施加电压时也起作用，可使液晶分子倾斜。另外，相邻的像素之间存在的壁结构体115使像素间形成的电场变形，利用壁结构体115的壁面，可规定液晶分子的倾斜方向。
当设置壁结构体115时，除了在相邻的像素间形成的急剧的倾斜电场和在开口部114周围形成的倾斜电场引起的取向限制力以外，壁结构体115产生的取向限制力协同作用，更可使轴对称取向稳定。通过一并利用壁结构体115的壁面效果，还可进一步提高在倾斜电场作引起的取向限制力小的中间色调显示状态下的轴对称取向的稳定性，可缩短按压液晶面板时产生的取向混乱回复至正常取向的时间。
这里所示的壁结构体115为连续的壁，包围着像素，但不是仅限于此，分断成多个壁也可以。该壁结构体115由于起规定在液晶区域的像素外延附近形成的边界的作用，因此优选有一定的长度。例如，在壁结构体由多个壁(壁部)构成的情况下，单个壁的长度优选比相邻的壁之间的长度长。
另外，设置在像素电极111上的切口部113设在轴对称取向区域的边界附近，规定液晶分子因电场而产生的倾倒方向，因此，可稳定地形成轴对称取向区域.如例示那样，当与壁结构体115组合使用时，在开口部114和切口部113的周边形成的倾斜电场和壁结构体115变形形成的壁面产生的电场的作用，可规定液晶分子的倾斜方向，结果，如上所述，可稳定地形成二个轴对称取向.这里，切口部113包含以与在像素(这里全体为透过区域)上形成的液晶区域中心轴对应的开口部(图1中的右侧开口部)114为中心，点对称配置的4个切口部113.
通过形成这种切口部113，规定施加电压时液晶分子的倾倒方向，形成二个液晶区域。另外，在图1中，不在像素电极111的左侧形成切口部的理由是，由于通过设置在位于图示的像素电极111的左侧的像素电极(图中没有示出)的右端的切口部，可得到同样的作用，因此省略在像素电极111左端的降低像素有效开口率的切口部。进而，这里，由于得到壁结构体115产生的取向限制力，即使不在像素电极111的左端形成切口部，除了与设置有切口部的情况同样，形成稳定的液晶区域以外，还可提高有效开口率。
在液晶显示装置100中，形成了4个切口部113，但在相邻的液晶区域之间形成至少一个切口部也可以，例如，这里，在像素中心形成细长的切口部，省略其他也可以。
对轴对称取向区域内的液晶分子因电场产生倾斜的方向进行规定作用的切口部113的形状优选为4角形，以便发挥对于相邻的轴对称取向的大致相等的取向限制力。另外，切口部也可以省略。
如果在遮光区域(这里为黑色矩阵132规定的区域)形成规定液晶层120厚度(称为单元间隙)的支承体133，不降低显示的品质而为优选。支承体133可在透明基板110a和110b的任一个上形成都可以，不是仅限于如例示那样，设在设置在遮光区域的壁结构体115上。在壁结构体115上形成支承体133的情况下，壁结构体115的高度和支承体133的高度的和被设定为液晶层120的厚度。在支承体133设在不形成壁结构体115的区域上的情况下，设定支承体133的高度为液晶层120的厚度。支承体133利用感光性树脂，通过光刻工序形成。
在液晶显示装置100中，利用通过进行点反向驱动，在相邻的像素上形成的倾斜电场的作用，形成轴对称取向，二个轴对称取向液晶区域的中心轴在设置在像素电极111和对向电极131的长度方向的中心的二对开口部114内或其附近被固定和稳定化。另外，利用在壁结构体115的壁面上变形的电场和壁结构体的壁面效果，规定主要相邻的二个液晶区域内的液晶分子基于电场的倾斜的方向，一对开口部产生的倾斜电场的作用，规定相邻二个液晶区域内的液晶分子由电场引起的倾倒方向，这些因素协同作用，即使在中间色调显示状态下，也可使液晶区域的轴对称取向稳定。
这样，由于在与像素电极111和对向电极131的轴对称取向液晶区域的中心轴对应的位置上设置开口部114，可使中心轴的位置固定和稳定，因此可在液晶显示面板内全部表面上，将轴对称取向液晶区域的中心轴配置在一定位置，结果可提高显示的均匀性。另外，轴对称取向稳定的结果，可得到缩短中间色调显示的响应时间的效果。还可减少按压液晶显示面板产生的残象(缩短回复时间)。由于通过设置壁结构体115，可使轴对称取向进一步稳定，特别是在减少按压产生的残象的用途中，优选设置壁结构体。
另外，在透明基板110a的液晶层120侧设置TFT等有源元件和与TFT连接的栅极线路和源极线路等电路元件(图中都没表示).将透明基板110a，在透明基板110a上形成的电路元件和上述像素电极111，壁结构体115，支承体133(支承体形成在有源矩阵基板和彩色滤光器基板的任一块上都可以)和取向膜等归纳，称为有源矩阵基板.另一方面，将透明基板110b和在透明基板110b上形成的彩色滤光器层130，黑色矩阵132、对向电极131、和取向膜等归纳，称为对向基板或彩色滤光器基板.
图1(c)所示的液晶显示装置100′没有壁结构体，这点与图1(a)和(b)所示的液晶显示装置100不同。在图1(c)中，与液晶显示装置100共同的结构元件，用与图1(b)相同的符号表示。
液晶显示装置100′与液晶显示装置100同样，通过由点反向驱动形成的，在相邻像素间急剧的倾斜电场，与设置在像素电极111和对向电极131上的开口部114的周边上形成的倾斜电场，使在开口部114(第一开口部114a和第二开口部114b中的至少一个)内或其附近，使中心轴固定和稳定的二个轴对称取向区域稳定地形成。由于设置在像素电极111上的切口部113，限制液晶区域边界附近的液晶分子的取向方向，可使二个液晶区域的轴对称取向更稳定。
另外，液晶显示装置100′与液晶显示装置100同样，与任意一根扫描信号线连接的开关元件交互地具有与属于和该扫描信号线相邻的一对行的像素电极111内的一个连接的开关元件，和与另一个连接的开关元件。因此，通过进行以往的一行的1H反向驱动，在与行方向和列方向邻接的像素的液晶层上，可以对向电极131为基准，施加极性相互相反的显示信号(1H点反向驱动)。
另外，上述说明中省略了，液晶显示装置100和100’具有通过透明基板110a和110b互相相对配置的一对偏光板。典型的是，一对偏光板的透过轴互相垂直配置。又如后所述，设置双轴性光学各向异性的媒体层或单轴性光学各向异性媒体层也可以。
(半透过型液晶显示装置)
其次，参照图2，说明本发明的第二实施例的半透过型液晶显示装置200的结构。
图2为示意性地表示本发明的实施例的半透过型液晶显示装置200的一个像素的结构的图，图2(a)为平面图，图2(b)为沿着图2(a)中的2B-2B’线的截面图。
这里，表示将一个像素分割为三部分(N＝3，透过区域分割为二个，反射区域分割为1个)的例子，但根据像素间距，分割数(＝N)可设定至少为2个以上(透过区域最少分割为1个，反射区域最少分割为1个)。设置在对向基板(第二基板)的分割区域(形成轴对称取向区域的区域)的大致中心处的开口部数(＝n)，优选与像素分割数(＝N)相同。但如后所述，在对向基板的反射区域的液晶层侧有选择地设置透明介电层的情况下，也可以不在对向电极(第二电极)的反射区域上形成开口部。由于当分割数(＝N)多时，存在有效开口率降低的倾向，因此在高精细的显示面板上使用的情况下，优选减少分割数(＝N)。
液晶显示装置200具有透明基板(例如玻璃基板)210a，与透明基板210a相对设置的透明基板210b，设在透明基板210a和210b之间的垂直取向型液晶层220。垂直取向膜(没有示出)设在与基板210a和210b上的液晶层连接的面上。当不施加电压时，液晶层220的液晶分子与垂直取向膜的表面大致垂直地取向。液晶层220包含介电各向异性为负的向列型液晶材料，根据需要，还可包含手性剂。
液晶显示装置200还具在透明基板210a上形成的像素电极211，透明基板210b上形成的对向电极231.设在像素电极211和对向电极231之间的液晶层220规定像素.如后所述，在透明基板210a上形后述的TFT等电路元件.将在透明基板210a和在其上形成的结构元件归纳，称为有源矩阵基板210a.
典型的是，在透明基板210b的液晶层220侧形成与像素对应设置的彩色滤光器230(多个彩色滤光器归纳，全体称为彩色滤光器层230)和设在相邻的彩色滤光器230之间的黑色矩阵(遮光层)232。在它们上形成对向电极231，在对向电极231(液晶层220)上形成彩色滤光器层230和黑色矩阵232也可以。将透明基板210b和在其上形成的结构元件归纳称为对向基板(彩色滤光器基板)210b。
像素电极211具有由透明导电层(例如ITO层)构成的透明电极211a，和由金属层(例如Al层，含Al的合金层和含有它们中的任一个的层叠膜)构成的反射电极211b。结果，像素包含由透明电极211a规定的透明区域A，和由反射电极211b规定的反射区域B。透明区域A进行透过模式的显示，反射区域B进行反射模式的显示。
在像素分割数(＝N)为3(透过区域分割为2个，反射区域分割为1个)的图2所示的液晶显示装置200中，在像素电极211的周围的遮光区域上形成后述的壁结构体215。像素电极211具有与在像素内规定位置的分割数相应的数目(图2中n＝3)的第一开口部214a。像素电极211还在规定位置上具有4个切口部213。另一方面，相对侧的透明基板210b上的对向电极231具有与透过区域的分割数相应的二个第二开口部214b。
当将规定电压施加在该液晶层上时，形成分别呈轴对称取向的三个(与分割数N相同)的液晶区域，这些液晶区域的各自轴对称取向的中心轴在第一开口部214a和第二开口部114b内或其附近形成。如后所述，设置在像素电极211和对向电极231的规定位置上的开口部214a和214b，起固定轴对称取向中心轴位置的作用，同时有稳定轴对称取向的作用。如例示那样，在透过区域中，当第一开口部214a和第二开口部214b通过液晶层互相重叠配置时，可以抑制基于一对开口部214的有效开口率的降低。由于第一开口部和第二开口部的作用，使一个中心轴固定和稳定，所以第一开口部114a或第二开口部114b所要得到的作用比用一个开口部固定和稳定中心轴的情况小，因此可减小第一开口部214a和第二开口部214b的直径，结果可抑制有效开口率的降低。
如后面详细说明那样，本实施例的液晶显示装置，对配置成具有行和列的矩阵状的像素上进行各个垂直扫描期间，在列和行的任一个上，施加在互相邻近的像素的像素电极上的电压是以施加在对向电极231上的电压为基准，成为逆极性的方式施加(点反向驱动)。这样，通过采用点反向驱动，可在大致为矩形的像素的四边上得到相邻像素间产生的倾斜电场引起的取向稳定效果。因此，在相邻的像素之间，形成急剧倾斜的电场，使轴对称取向稳定。
另外，在本实施例的显示装置中，与任意一根扫描信号线连接的开关元件交互地具有与属于和该扫描信号线相邻的一对行的像素电极211内的一个连接的开关元件，和与另一个连接的开关元件，因此，在通过进行以往的一行的反向驱动(1H反向驱动)。在与行方向和列方向邻接的像素的液晶层上，可以对向电极231为基准，施加极性相互相反的显示信号(1H点反向驱动)。
另外，如上所述，本实施例的液晶显示装置，可在开口部214内或其附近使轴对称取向的中心固定和稳定.这样，利用由该开口部214形成的倾斜电场的作用，可以形成以开口部214为中心，其周边的液晶分子连续取向(轴对称取向)，因此，利用该开口部214(至少是第一开口部214和第二开口部214b中的一个)的作用，可以抑制和防止在专利文献7的图9所示的角部中形成不连续的取向.另外，利用开口部214的作用，可得到在电场低的中间色调显示状态下，足够稳定的轴对称取向，可以缩短按压显示面板时产生的取向混乱回复珐正常取向的时间.
另外，液晶显示装置200在相邻的像素之间遮光区域，该遮光区域的透明基板210a上有壁结构体215。由于遮光区域对显示没有帮助，因此在遮光区域上形成的壁结构体215对显示没有不利影响。
壁结构体215利用其倾斜面的效果，规定施加电压时(产生电场时)液晶分子的倾斜方向。壁结构体215的倾斜侧面的取向限制力，在不施加电压时也起作用，使液晶分子倾斜。另外，相邻像素之间存在的壁结构体215使像素之间形成的电场变形，利用壁结构体215的壁面规定液晶分子的倾斜方向。
当设置壁体215时，除了在相邻的像素间形成的急剧倾斜的电场和在开口部214周围形成的倾斜电场的取向限制力以外，壁结构体215产生的取向限制力协同作用，可更稳定地形成轴对称取向。通过一并利用壁结构壁215的壁面效果，在倾斜电场产生的取向限制力小的中间色调显示状态下，也可提高轴对称取向的稳定性，同时可缩短按压液晶面板时产生的取向混乱回复至正常取向的时间。
这里所示的壁结构体215为连续的壁，包围着像素，但不是仅限于此，分断成多个壁也可以。该壁结构体215由于起规定在液晶区域的像素外延附近形成的边界的作用，因此优选有一定的长度。例如，在壁结构体215由多个壁构成的情况下，各个壁的长度优选比相邻的壁之间的长度长。
另外，根据需要配置的切口部213设在轴对称取向区域的边界附近，起规定液晶分子基于电场的倾倒方向、形成轴对称取向区域的作用。与开口部214a和214b同样，在切口部213周边，利用在像素电极211和对向电极213之间的电压形成倾斜电场。通过该倾斜电场和由壁结构体215变形形成的壁面的电场作用，可规定液晶分子的倾斜方向，结果，如上所述，形成轴对称取向。
另外，切口部213包含以在与像素透过区域上形成的液晶区域中心轴对应的开口部(图2(a)中的右侧开口部)214a为中心，点对称配置的4个切口部213。如例示那样，当与壁结构体215组合使用时，利用在开口部214和切口部213周边上形成的倾斜电场和壁结构体215变形形成的壁面的电场作用，规定液晶分子倾斜方向。结果，如上所述可稳定地形成三个轴对称取向。壁结构体215、开口部214和切口部213的配置及其形状，与上述透过型液晶显示装置100的情况同样。图2表示在透过区域A形成二个液晶区域，在反射区域B形成一个液晶区域的例子，但不是仅限于此，从视野角特性和取向稳定性的观点来看，优选各个液晶区域作成大致正方形形状。
如果在遮光区域(这里为黑色矩阵232规定的区域)形成用于规定液晶层220厚度(称为单元间隙)的支承体233，因不降低显示的品质而为优选。支承体233可在透明基板210a和210b的任一个上形成都可以，不是仅限于如例示那样在设置在遮光区域的壁结构体215上设置。在壁结构体215上形成支承体233的情况下，壁结构体215的高度和支承体233的高度的和被设定为液晶层220的厚度。在支承体233设在不形成壁结构体215的区域上的情况下，设定支承体233的高度为液晶层220的厚度。
在该液晶显示装置200中，当将规定电压(阀值电压以上的电压)施加在像素电极211和对向电极231上时，在透过区域A形成二个轴对称取向液晶区域，在反射区域B形成一个轴对称取向液晶区域，利用壁结构体215的壁面上变形的电场和壁结构体的壁面效果，规定主要相邻的三个液晶区域内(透过区域二个，反射区域一个)的液晶分子基于电场的倾倒方向，通过4个切口部产生的倾斜电场的作用，与相邻三个液晶区域内的液晶分子由电场产生的倾倒的取向限制力协同作用，可使液晶区域的轴对称取向稳定。进而，在透过区域A形成二个轴对称取向液晶区域的中心轴分别在一对开口部214(互相对向的214a和214b)内或附近固定而稳定化。在反射区域B形成的一个轴对称取向液晶区域的中心轴通过开口部214a而稳定化。
现说明具有壁结构体215的半透过型液晶显示装置200的优选结构的例子。与图1(c)所示的透过型液晶显示装置100′同样，可以省略壁结构体215。但由于通过设置壁结构体215可使轴对称取向更稳定，因此在降低按压产生的残象的用途中，优选如上所述设置壁结构体。
具有图2所示结构的液晶显示装置200与液晶显示装置100同样，利用进行点反向驱动而在相邻的像素上形成的倾斜电场作用和在开口部214周围形成的倾斜电场的作用，稳定地形成轴对称取向。另外，由于设置在像素电极和对向电极大致中心处的一对开口部214可使像素内的轴对称状取向区域的中心轴固定和稳定，因此在中间色调显示状态下，从倾斜方向看显示时，可以减少不光滑感。另外，通过设在遮光区域中的壁结构体215和切口部213，即使在中间色调显示状态下，也可形成稳定的轴对称取向区域。
半透过型液晶显示装置的优选结构，如第一实施例所述，可以使用图3和图4所示的有源矩阵基板。
进而，通过上述那样构成透明介电层234和/或彩色滤光器层230，可提高提供模式和反射模式下的显示的亮度。
(取向稳定化驱动方法)
上述第二实施例的液晶显示装置，在配置成具有行和列的矩阵状的像素上进行各个垂直扫描期间，在列和行的任一个上，施加在互相邻近的像素的像素电极上的电压，是以施加在对向电极上的电压为基准，成为逆极性地进行施加的(点反向驱动)。这里，对通过进行点反向驱动而得到取向稳定化效果进行说明。
图5B中示意性地表示本，发明的实施例的液晶显示装置300B的驱动电路和像素的配置。该液晶显示装置300B具有与上述液晶显示装置100或200相同结构的显示区域。
液晶显示装置300B为TFT型液晶显示装置，它具有在列方向延伸的互相平行的多个数据信号线(源极信号线)301，和在行方向延伸的互相平行的多个扫描信号线(栅极信号线)302。这些信号线分别与源极信号驱动电路303和栅极信号驱动电路304连接。液晶显示装置300B在每一个像素上具有至少一个TFT305。TFT305的栅极与扫描信号线302连接，数据信号线301与源极连接。TFT305的漏极与像素电极306连接。当将规定电压(扫描信号电压)施加在栅极上时，TFT305成为接通状态。像素电极306与数据信号线电气上连接，将规定的数据信号电压供给像素电极306。将规定的共同电压供给与像素电极306相对的对向电极(图中没有示出，典型地是与多个像素电极相对)。将供给对向电极的共同电压和供给像素电极306的数据信号电压之差施加在各个像素的液晶层上。
与任意一根扫描信号线302连接的TFT305交互地具有属于与该扫描线302相邻的一对行的像素306中的一个(例如属于上一行的像素306)连接的TFT305，和与另一个(例如属于下一行的像素电极306)连接的TFT305。换句话说，在多根数据信号线301中，与奇数序号的数据信号线301连接的TFT306配置在扫描信号线302的上侧(与上一行的像素电极306连接)而与偶数序号的数据信号线301连接的TFT305配置在扫描信号线302的下侧(与下一行的像素电极306连接)。即：在每一条数据信号线301上，将与扫描信号线302连接的TFT305(和像素电极306)在上下方向交互地锯齿状排列。
通过在上述锯齿状排列的结构上进行以往的一行反向驱动，可以供给对向电极的电压为基准，在与行方向和列方向相邻的像素间，使供给像素电极306的电极极性相反，在每一帧在进行切换。即：源极信号线驱动电路303和栅极信号线驱动电路304只进行以往的一行反向驱动，结果，可实现点反向驱动。
在本实施例中，在一个帧期间内，将以对向电极为基准，极性互相相反的电压施加在矩阵状配置的任意的第一像素和与该第一像素相邻的同一行的第二像素上；同时，将以对向电极为基准极性互相相反的电压施加在与任意的第n行的扫描线连接的第一像素和与该第一像素同一列的数据信号线连接的第n+1行(或第n-1行)的扫描信号线连接的第三像素(点反向驱动)。另外，可使在每一帧中，施加在全部像素上的电压极性反向(帧反向驱动)。图6表示本实施例的液晶显示装置300B的一个帧期间，施加在像素上的电压极性图形的一个例子。在图6所示的下一个帧中，全部像素上的正和反反向。
图7(a)～(c)表示将电压施加在液晶层上时，等电位线的动态和液晶取向指向矢的模拟结果。这里，设定液晶层的驱动电压为4V，由于确认基于电场的等电位线引入的效果，比较相邻的像素电极间的间隙宽度为3μm和9μm的情况。另外，表示了相对以往面板结构进行以往的行反向驱动等那样，在相邻的像素电极间施加同极性的电压的情况，和以对向电极为基准，在相邻像素间施加正负极性相反的极性的情况(本实施例)。
图7(a)为利用本发明的实施例的驱动方法，将逆极性的电压施加在相邻的像素电极上的情况(电极间的间隙为3μm)，(b)为利用以往的驱动方法，将同极性的电压施加在相邻像素间的情况(电极间的间隙为3μm)，(c)为利用以往的驱动方法，在相邻的像素间施加同极性电压情况(电极间间隙为9μm)的模拟结果。
在相邻的像素间施加逆极性的电压时，在像素的边界上，产生急剧的电位梯度，可以更有效地引入等电位线，例如，利用本实施例的驱动方法，比以往的相邻像素间为同极性，而且电极间隙为9μm的情况，可以更有效地引入等电位线，液晶分子基于电场倾斜取向。另外，利用本实施例的驱动方法，在电极间隙为3μm时，也可以有效地由电场控制液晶分子的取向。
如上所述，在每个数据信号线301上具有上下方向交互地使与任意的扫描信号线302连接的TFT305(和像素电极306)成锯齿状排列结构的面板上进行以往的一行反向驱动，可以在第一帧中，将使本行方向和列方向施加在相邻的像素上的电压极性相反，可以在像素间形成大的电位梯度，利用该电位梯度的取向限制力，可使在垂直取向型液晶层上形成的轴对称取向更稳定。
这种适用于使取向稳定的驱动方法对降低液晶面板的闪光极有效。
即：在一般的有源型液晶面板中，由于设在每个像素上的TFT元件等的开关元件的特性不足够，因此即使从源极信号驱动电路(列方向)303输出的数据信号的正负对称，液晶层的透过率对于正负的数据电压也不完全对称，在每一帧中使施加在液晶层上的电压的正负极性反向的驱动方式(1帧反向驱动)中，液晶面板的闪光明显.
作为减少这种闪光的对策，已知有在每一个水平扫描线上，使正负极性反射，而且在每一个帧周期中，使正负极性反向的驱动方式(1H反向驱动)；另外还有每一个扫描信号线和每一个数据线上，使施加在形成像素的液晶层上的电压的正负极性反向，在每一帧周期内也反向的驱动方式(点反向驱动)等。抑制闪光的效果具有用与本实施例同样的点反向驱动，可降低至最低的特征。但在点反向驱动的情况下，由于在同一条扫描线上的像素电极上施加正或负极性的电压，因此存在必需提高源极信号线驱动电路的IC的耐压的课题。与此相对，在本实施例中，通过在具有在每一个数据信号线上，在上下方向交互地使与任意的扫描信号线连接的开关元件(和像素电极)成锯齿状排列的结构的面板上进行以往的一行反向驱动，结果可实现点反向驱动，因此，不要求如以往的点反向驱动那样高的IC耐压。
在本发明的液晶装置中，当进一步设置壁结构体时，利用壁结构体的取向限制力，可使轴对称取向稳定，特别是得不到足够电场的中间色调显示中，可使轴对称取向稳定，可改善中间色调的显示品质。还可缩短按压液晶显示装置时产生的取向混乱(称为按压残象)回复正常取向的时间。
(动作原理)
其次，参照图8，说明具垂直取向型液晶层的本发明的实施例的液晶显示装置具有优良的广视野角特性的理由。
图8为说明设在有源矩阵基板上的壁结构体15和开口部14a，与设置在彩色滤光器基板上的开口部14b的取向限制力的作用的图。图8(a)示意性地表示不施加电压时，图8(b)是施加电压时的液晶分子的取向状态。图8(b)所示的状态为显示中间色调的状态。
图8(a)和(b)所示的液晶显示装置，在透明基板1上形成绝缘膜16，在规定位置有开口部14a的像素电极6，和壁结构体15，并按顺序配置取向膜12。在另一个透明基板17上，依次形成彩色滤光器层18，和在规定位置有开口部14b的对向电极19与取向膜32。设在两个基板之间的液晶层20包含具有负的介电各向异性的液晶分子21。
如图8(a)所示，不施加电压时，液晶分子21利用垂直取向膜12和32的取向限制力，在基板表面大致垂直取向。
另一方面，如图8(b)所示，当施加电压时，由于介电各向异性为负的液晶分子21的分子长轴与电力线垂直，利用在一对开口部14a和14b的周边上形成的倾斜电场和壁结构体15的侧面(壁面)的电场变形和取向限制力，可以规定液晶分子21的倾倒方向。因此，成为以开口部14a和14b为中心的轴对称状取向。由于在该轴对称取向区域内，液晶指向矢在全方位(基板面内的方位)上取向，因此视角特性好。这里，对开口部14a和14b的周围形成的倾斜电场的作用和壁结构体15的取向限制力进行了说明。在像素电极6的边缘部形成的切口部的附近也形成同样的倾斜电场，规定液晶分子21基于电场的倾斜方向。特别地，通过进行上述点反向驱动，相邻的像素电极间产生的倾斜电场起使液晶分子的轴对称倾斜稳定形成的作用。另外，即使省略壁结构体15，通过由点反向驱动得到的急剧的倾斜电场的作用和开口部14a和14b的周边形成的倾斜电场的作用，可稳定地形成轴对称取向。
以下，例示本发明的实施例的半透过型液晶显示装置的具体特性。
这里，制造具有图9所示结构的液晶显示装置。液晶单元50中使用与图2所示的液晶显示装置200结构相同的液晶单元。
在TFT基板的像素电极上，在透过区域和反射区域的多个规定位置上，分别形成直径为5μm的开口部(第一开口部)，同时，在像素周围的信号线上的遮光部分上配置壁结构体。另外，在对向基板侧的对向电极上，在透过区域和反射区域的各个规定位置上，分别配置直径为5μm的轴对称取向区域的轴中心固定用的开口部(第二开口部)。这一对第一和第二开口部，通过液晶层，成为在空间互相重叠的位置关系。切口部的宽度为3μm，相邻的像素电极间的间隙为5μm。另外，在彩色滤光器基板使用透明介电层234没有光散射能及介电层，在反射电极211b的下层部，形成表面上具有凹凸状的连续形状的树脂层，调整反射显示时的扩散反射特性。
利用众所周知的材料和众所周知方法形成垂直取向膜。不进行磨擦处理。作为液晶材料使用介电率的各向异性为负的液晶材料(Δn＝0.1，Δε＝-4.5)。透过区域的液晶层厚度dt为4μm，反射区域的液晶层厚度dr为2.2μm(dr＝0.55dt).
本实施例的液晶显示装置的结构从上开始依次作成偏光板(观察侧)，1/4波长板(相位差板1)，光学各向异性为负的相位差板(相位差板2(NR板))，液晶层(上侧为彩色滤光器基板，下侧为有源矩阵基板)，光学各向异性为负的相位差板(相位差板3(NR板))，1/4波长板(相位差板4)，偏光板(背灯侧)的层叠结构。另外，液晶层的上下的1/4波长板(相位差板1和相位差板4)上，使迟相轴互相垂直，相位差分别为140nm。光学各向异性为负的相位差板(相位差板2和相位差板3)的相位差分别为135nm，另外，二块偏光板(观察侧，背灯侧)与透过轴垂直配置。
将驱动信号施加在液晶显示装置上(液晶层上施加4V.)评价显示特性。这里，如上所述，在每条数据信号线上，在上下方向交互地使开关元件成锯齿形排列，通过进行1H行反向，拟似地将与点反向同样的驱动信号施加在液晶层上，在1帧内，以对向电极为基准，将+4V和-4V的信号施加在相邻的像素之间，在下一个帧中，驱动极性反向，评价液晶面板的显示特性。
图11表示在透过显示中的视角-对比度特性。在透过显示中的视野角特性，在全方位上大致为对称的特性，CR＞10的区域为±80°，很好。透过对比度在正面为300∶1以上，较高。与在相邻像素间使用施加同极性的驱动信号的以往的行反向等驱动方法情况比较，因为相邻的像素电极间隙变窄，与以往比较，透过率改善15％左右。
另一方面，利用分光测色计(Minolta公司制(C M2002)评价反射显示的特性，以标准扩散板为基准，反射率约为9.5％(开口部率100％的换算值)，反射显示的对比度值为25，与以往的液晶显示装置比较，对比度高，很好。
另外，利用中间色调(分割为8个灰度等级时的灰度等级2)的灰色标度进行从斜视看的不光滑的评价，全部都没有不光滑感。
另外，在上下基板上设置一对电极开口部的情况下的液晶显示装置中的中间色调响应时间(分割为8个灰度等级时的从灰度等级三至灰度等级5变化所要的时间：m秒)为35m秒，采用本发明的液晶面板结构，响应时间改善的效果大。另外施加4V电压时(白色显示)，用手指尖按压板面时的取向复原力方面，在按压部分看不到残象。
在相邻的像素方向施加同极性电压，利用以往的1H行反向驱动方法驱动本发明的液晶面板的情况下，当相邻像素电极间间隙为3μm时，如用7(b)所示，不能很好进行液晶分子的反向控制，在液晶区域内产生旋转位移。在这种情况下，显示对比度和响应速度都不好，显示品质降低显著。
产业上利用的可能性
如上所述，本发明显示装置，可用比较简单的结构实现显示品质优良的显示装置。本发明在透过型和半透过型(透过和反射两用)的液晶显示装置中都可以适用，特别是，半透过型液晶装置可作为移动电话等移动机器的显示装置使用。

Claims (29)

1.一种液晶显示装置，具有第一基板、与所述第一基板相对设置的第二基板、和设在所述第一基板和所述第二基板之间的垂直取向型液晶层；
具有多个分别包含在所述第一基板上形成的第一电极、在所述第二基板上形成的第二电极、和设在所述第一电极和所述第二电极之间的所述液晶层的多个像素，所述多个像素配置成具有行和列的矩阵形状，其特征为，
所述第一基板在所述多个像素的间隙中具有遮光区域，在所述遮光区域的所述液晶层侧具有规则排列的壁结构体；
所述第一电极和所述第二电极中的至少一个具有在像素内的规定位置上形成的至少一个开口部；
所述多个像素的任意行或列中的至少一个，在一垂直扫描期间，由具有以所述第二电极的电位作为基准电位、供给正的极性的电压的所述第一电极的第一像素，和具有供给负的极性的电压的所述第一电极的第二像素交互地配置排列构成；
当至少将规定电压施加在所述液晶层上时，形成相对中心轴呈轴对称取向的至少一个液晶区域，所述至少一个液晶区域的所述中心轴，在所述至少一个开口部内或其附近形成。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，所述多个像素的任意行和列，在垂直扫描期间，由具有以所述第二电极的电位作为基准电位、供给正的极性的电压的所述第一电极的第一像素，和具有供给负的极性的电压的所述第一电极的第二像素交互地配置排列来构成。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，供给至所述多个像素的各自所述第一电极的电压的极性，在每一个垂直扫描期间反向。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极具有像素内的规定位置上形成的至少一个第一开口部；所述第二电极具有在像素内的规定位置上形成的至少一个第二开口部；而且
所述至少一个液晶区域的所述中心轴在所述至少一个第一开口部和所述至少一个第二开口部中的至少一个开口部内或其附近形成。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征为，所述至少一个第一开口部和所述至少一个第二开口部，通过所述液晶层，配置在至少一部分相互重叠的位置上。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极具有至少一个切口部。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，在所述多个像素的间隙具有遮光区域，在所述遮光区域中设置规定所述液晶层厚度的支承体。
8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极包含规定透过区域的透过电极，和规定反射区域的反射电极；
所述透过区域内的所述液晶层的厚度dt和所述反射区域内的所述液晶层的厚度dr满足0.3dt＜dr＜0.7dt的关系。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极包含规定透过区域的透明电极和规定反射区域的反射电极；
所述至少一个液晶区域包含在所述透过区域中形成的液晶区域，所述第一电极具有至少一个第一开口部，所述第二电极具有至少一个第二开口部，所述至少一个第一开口部和第二开口部分别包含与在所述透过区域中形成的所述液晶区域的中心轴对应的开口部；
所述第一电极具有以所述开口部为中心，点对称配置的多个切口部。
10.如权利要求8或9所述的液晶显示装置，其特征为，在所述第二基板的所述反射区域中，有选择地设置透明介电层。
11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征为，所述透明介电层具有散射光的功能。
12.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征为，它还具有设在所述第二基板上的彩色滤光器层，所述反射区域的所述彩色滤光器层的光学浓度，比所述透过区域的所述彩色滤光器层小。
13.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，还具有通过所述第一基板和所述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在所述第一基板和/或所述第二基板与所述一对偏光板之间，还具有至少一个双轴性光学各向异性媒体层。
14.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，还具有通过所述第一基板和所述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在所述第一基板和/或所述第二基板与所述一对偏光板之间，还具有至少一个单轴性光学各向异性媒体层。
15.一种液晶显示装置，具有第一基板、与所述第一基板相对设置的第二基板、和设在所述第一基板和所述第二基板之间的垂直取向型液晶层；
所述第一基板具有在行方向延伸的多个扫描信号线、在列方向延伸的多个数据信号线、与所述多个扫描信号线和所述多个数据信号线连接的多个开关元件、以及通过所述多个开关元件与所述多个数据信号线连接的多个第一电极；
所述第二基板具有通过所述液晶层与所述多个第一电极相对的第二电极；
具有：多个分别包含所述多个第一电极的各个、所述第二电极、和设在所述第一电极和所述第二电极之间的所述液晶层并配置为具有行和列的矩阵状的像素，和在所述多个像素间隙中的遮光区域；
所述多个开关元件内与所述多个像素扫描信号线内的任意一根连接的开关元件，交互地具有与属于和所述任意一根相邻的一对行的第一电极内的一个连接的开关元件、和与另一个连接的开关元件；所述多个像素的任意行，在一垂直扫描期间，由具有以所述第二电极的电位作为基准电位，供给正的极性的电压的所述第一电极的第一像素；和具有供给负的极性的电压的所述第一电极的第二像素交互地配置排列而构成，
在各个像素内，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个具有在规定位置形成的至少一个开口部；当至少将规定电压施加在所述液晶层上时，形成相对中心轴呈轴对称取向的至少一个液晶区域，所述至少一个液晶区域的所述中心轴在所述至少一个开口部内或其附近形成。
16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一基板还具有在所述遮光区域内的所述液晶层侧规则地配置排列的壁结构体。
17.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，所述多个像素的任意的列，在一垂直扫描期间，由具有以所述第二电极的电位作为基准电位，供给正的极性的电压的所述第一电极的第一像素；和具有供给负的极性的电压的所述第一电极的第二像素交互地配置排列而构成。
18.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，供给至所述多个像素的各自的所述第一电极的电压的极性，在每一个垂直扫描期间反向.
19.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极具有像素内的规定位置上形成的至少一个第一开口部；所述第二电极具在像素内的规定位置上形成的至少一个第二开口部；而且
所述至少一个液晶区域的所述中心轴在所述至少一个第一开口部和所述至少一个第二开口部内的至少一个开口部内或及附近形成。
20.如权利要求19所述的液晶显示装置，其特征为，所述至少一个第一开口部和所述至少一个第二开口部，通过所述液晶层，配置在至少一部分相互重叠的位置上。
21.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极具有至少一个切口部。
22.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，在所述遮光区域中设置规定所述液晶层厚度的支承体。
23.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极包含规定透过区域的透明电极和规定反射区域的反射电极；
所述透过区域内的所述液晶层的厚度dt和所述反射区域内的所述液晶层的厚度dr满足0.3dt＜dr＜0.7dt的关系。
24.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，所述第一电极包含规定透过区域的透明电极和规定反射区域的反射电极；
所述至少一个液晶区域包含在所述透过区域中形成的液晶区域，所述第一电极具有至少一个第一开口部，所述第二电极具有至少一个第二开口部，所述至少一个第一开口部和第二开口部分别包含与在所述透过区域中形成的所述液晶区域的中心轴对应的开口部；
所述第一电极具有以所述开口部为中心，点对称配置的多个切口部。
25.如权利要求23所述的液晶显示装置，其特征为，在所述第二基板的所述反射区域中，有选择地设置透明介电层。
26.如权利要求25所述的液晶显示装置，其特征为，所述透明介电层具有散射光的功能。
27.如权利要求23所述的液晶显示装置，其特征为，还具有设在所述第二基板上的彩色滤光器层，所述反射区域的所述彩色滤光器层的光学浓度，比所述透过区域的所述彩色滤光器层的小。
28.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，还具有通过所述第一基板和所述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在所述第一基板和/或所述第二基板与所述一对偏光板之间，还具有至少一个双轴性光学各向异性媒体层。
29.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征为，还具有通过所述第一基板和所述第二基板互相相对配置的一对偏光板，在所述第一基板和/或所述第二基板与所述一对偏光板之间，还具有至少一个单轴性光学各向异性媒体层。
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