JP2003066453A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画素電極のエッジ部による影響を効果的に低
減し、最適な表示状態を得ることができる液晶表示装置
を提供することを目的とする。 【構成】 画素電極６を有する第一基板１と透明電極１
５を有する第二基板１２を対向配置し、両基板１、１２
間に誘電率異方性が負の液晶１８を挟持する。画素電極
６にスリット１０を形成し、スリット１０に対応した突
起１６を第二基板１２に形成し、両基板１、１２を垂直
配向膜１１、１７で覆い、液晶層１８に電界が印加され
たときは突起１６やスリット１０に規制された方向に液
晶分子１８が傾斜する。画素電極６のエッジ部の一部分
を鋸歯状に形成し、この鋸歯状部分２２を突起１６とス
リット１０の間であって、且つエッジ部に近接するスリ
ット１０とエッジ部との成す角度が９０°以下の部分に
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は１画素内に複数のド
メインを設けた広視野角の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶表示装置には薄型軽量、低消
費電力という特徴があり、携帯端末から大型テレビに至
るまで幅広く利用されている。この液晶表示装置として
ＴＮ型の液晶表示装置がよく使われ、表示装置として高
い性能、品質を維持している。

【０００３】しかしＴＮ型液晶表示装置等は視角依存性
が大きい等の問題があった。そこでＴＮ型よりも広視野
角なＶＡ（vertically aligned）型の液晶表示装置が
提案されている。ＶＡ型の液晶表示装置の場合、一対の
ガラス基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入し、一方
のガラス基板に画素電極を、他方のガラス基板に共通電
極を配置している。両ガラス基板上には垂直配向膜を積
層し、両ガラス基板の外側に互いの透過軸方向が直交す
るように一対の偏光板を配置している。そして両電極間
に電界が発生しないときは液晶分子が垂直配向膜に規制
されて垂直配列し、一方の偏光板を通過した直線偏光の
透過光がそのまま液晶層を通過して他方の偏光板によっ
て遮られる。また両電極間に電界が発生するときはガラ
ス基板間の液晶分子が電界に対して垂直方向に傾斜して
水平配列するので、一方の偏光板を通過した直線偏光の
透過光は液晶層を通過するときに複屈折され楕円偏光の
通過光になり、他方の偏光板を通過する。

【０００４】このＶＡ型液晶表示装置の視野角を更に改
善するために、画素内に突起や溝を設けて１画素内に複
数のドメインを形成するＭＶＡ（Multi-domain vertica
llyaligned）方式が提案されている。これは例えば特許
第２９４７３５０号公報に記載されている。

【０００５】この従来のＭＶＡ型液晶表示装置の画素構
成を図５に示す。平行に対向配置する一対のガラス基板
のうち、一方のガラス基板上には画素電極１００、走査
線１０１、信号線１０２、ＴＦＴ１０３が形成され、他
方のガラス基板にはカラーフィルタ、共通電極、突起１
０５が形成される。なおカラーフィルタ、共通電極は図
示しない。複数の走査線１０１と信号線１０２がガラス
基板上にマトリクス状に配線され、その交差部分にＴＦ
Ｔ１０３を、走査線１０１と信号線１０２で囲まれる領
域内に画素電極１００をそれぞれ配置する。ＴＦＴ１０
３のゲート電極は走査線１０１に、ソース電極は信号線
１０２に、ドレイン電極は画素電極１００にそれぞれ接
続される。１０４は画素電極１００に形成されたスリッ
トであり、ガラス基板の法線方向から見たときに複数の
突起１０５がジグザグ状に形成され、スリット１０４は
この複数の突起１０５の間に位置し、隣り合う突起１０
５と略平行に形成されている。液晶分子は突起１０５及
びスリット１０４に対して９０°方向に傾斜し、突起１
０５やスリット１０４を境にして逆方向に傾斜する。一
対のガラス基板の外側には直交ニコルの一対の偏光板が
配置され、偏光板の透過軸と突起１０５の方向との成す
角度が４５°になるように設定し、偏光板の法線方向か
ら見たときに傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との成
す角度が４５°になるようにしている。傾斜した液晶分
子と偏光板の透過軸との角度が４５°になるとき、最も
効率よく偏光板から透過光を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＭ
ＶＡ型の液晶表示装置では、実際の液晶分子の傾斜状態
が理想的な状態になっていないために、最適な表示状態
が得られなかった。特に画素電極１００の周辺部分で
は、液晶分子が傾斜するときに突起１０５やスリット１
０４だけでなく画素電極１００のエッジ部の影響も受け
るため、表示ムラ等が発生しやすい。図６に液晶分子の
傾斜状態を模式的に示す。画素電極１００内の矢印は液
晶分子の傾斜方向を示し、その矢印の向きは、液晶分子
が傾斜したときに、突起１０５を有するガラス基板に近
い側の端部から画素電極１００を有するガラス基板に近
い側の端部への向きを示している。

【０００７】液晶分子は突起１０５やスリット１０４に
対して約９０°方向に傾斜するように規制され、その向
きはスリット１０４や突起１０５を境界としてその両側
の輪郭部分で互いに逆方向になり、隣接する突起１０５
とスリット１０４の互いに向かい合う輪郭部分では同一
方向になっている。画素電極１００のエッジ部では液晶
分子が９０°方向に傾斜するように影響し、またエッジ
部がスリット１０４や突起１０５に対して平行でないた
め、液晶分子の傾斜状態に悪影響を及ぼす。このエッジ
部による影響はエッジ部付近のスリット１０５と突起１
０５の配置位置関係により大きく差がある。例えば図６
の領域Ａ１ではスリット１０４や突起１０５付近の矢印
の向きとエッジ部付近の矢印の向きとが約４５°程度ず
れているが、領域Ａ２ではスリット１０４や突起１０５
付近の矢印の向きとエッジ部付近の矢印の向きが約１３
５°程度ずれており、領域Ａ２の方が液晶分子の傾斜状
態が大きく乱れる。そのため領域Ａ１より領域Ａ２の方
に表示ムラ等が発生しやすい。

【０００８】そこで本発明は、画素電極のエッジ部によ
る影響を効果的に低減し、最適な表示状態を得ることが
できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、画素電極をマトリクス状に配置した第一基
板と、透明電極を形成した第二基板と、第二基板に形成
されると共に第二基板の法線方向から観察したときに画
素電極のエッジ部に対して斜め方向に交差する帯状の突
起と、画素電極に形成されると共に隣接する突起に対し
て平行に配置されたスリットと、両基板上に積層した垂
直配向処理を施した配向膜と、両基板間に挟持した誘電
率異方性が負の液晶層とを有し、液晶層に電界を印加し
ないときは液晶分子が垂直配列し、液晶層に電界を印加
したときはスリット及び突起によって規制される方向に
液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、画
素電極のエッジ部の一部分を鋸歯状に形成し、エッジ部
から液晶分子へ与える電界の影響を緩和する。特に鋸歯
状部分を突起とスリットの間であって、近接するスリッ
トとエッジ部との成す角度が９０°以下の部分に設ける
ため、エッジ部から液晶分子への影響が大きい部分に鋸
歯状部分を設けることになり、効果的にエッジ部の影響
を低減することができる。

【００１０】また第二基板上には、画素電極の鋸歯状部
分に対向する位置に補助突起を形成するため、エッジ部
による液晶分子への影響を更に低減することができ、基
板の法線方向から観察したときの画素内における実際の
液晶分子の傾斜方向と理想的な傾斜方向（偏光板の透過
軸に対して４５°方向）との差が小さくなり、表示ムラ
を低減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は画素電極を有する第一基板の
平面図、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図３
は突起と画素電極のスリットとの関係を示す模式図であ
る。

【００１２】１はガラス基板などの透明な第一基板、２
はＡｌなどで形成された走査線、３は走査線２と同時形
成される補助容量用電極線であり、走査線２と補助容量
用電極線３は第一基板１上に略等間隔で平行に配置され
る。４は走査線２や補助容量用電極線３上に積層される
ゲート絶縁膜であり、ゲート絶縁膜４上にはＡｌ又はク
ロム等からなる信号線５が形成される。この信号線５は
走査線２と直交するように配置され、走査線２と信号線
５で囲まれる領域が１画素に相当し、この１画素に対応
してＩＴＯ又はＩＺＯ等からなる画素電極６を、走査線
２と信号線５の交差部にスイッチング素子であるＴＦＴ
７を配置する。この実施例では１画素に対して２つの信
号線５が設けられ、１つの画素電極６に２つのＴＦＴ７
が接続されている。従って製造中に一方のＴＦＴ７が不
良になっても他方のＴＦＴ７により画素電極６を動作さ
せることができ、歩留まりが向上する。８は信号線５や
ＴＦＴ７を覆う第一保護膜、９は第一保護膜８上に積層
された第二保護膜であり、画素電極６は第二保護膜９上
に形成される。例えばこの第二保護膜９はその表面を平
坦にして平坦化膜として作用させてもよく、また第一保
護膜８を無機化合物で、第二保護膜９を有機化合物で形
成しても良い。両保護膜８、９にはＴＦＴ７のドレイン
電極に対応する部分にコンタクトホール２１が設けら
れ、コンタクトホール２１を介して画素電極６とドレイ
ン電極を電気的に接続している。ゲート絶縁膜４上には
補助容量用電極線３に対向する部分に島状電極（図示せ
ず）が設けられ、この島状電極は信号線５と同一の材料
で且つ同時形成される。島状電極は両保護層８、９に形
成されたコンタクトホールを介して画素電極６と電気的
に接続され、島状電極と補助容量用電極線３によって各
画素の補助容量を成している。画素電極６のエッジ部は
第一基板１の法線方向から観察したときに走査線２や信
号線５と一部分で重複し、画素電極６内には後述するス
リット１０が複数設けられている。１１は画素電極４を
覆う配向膜であり、垂直配向処理が施されている。

【００１３】１２はガラス基板などの透明な第二基板で
あり、第二基板１２上には各画素を区切るようにブラッ
クマトリックス１３が形成され、各画素に対応してカラ
ーフィルタ１４が積層されている。カラーフィルタ１４
は各画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色
（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ１４が配置さ
れている。カラーフィルタ１４上には例えばＩＴＯやＩ
ＺＯ等からなる透明電極１５が積層され、透明電極１５
上には所定パターンの突起１６が形成され、透明電極１
５及び突起１６を垂直配向処理が施された配向膜１７で
覆っている。

【００１４】両基板１、１２間には誘電率異方性が負の
液晶層１８が介在する。そして画素電極６と透明電極１
５の間に電界が生じないときは液晶分子１８が配向膜１
１、１７に規制されて垂直配列し、画素電極６と透明電
極１５の間に電界が発生したときは液晶分子１６が水平
方向に傾斜する。このとき液晶分子１８はスリット１０
や突起１６に規制されて所定の方向に傾斜し、１画素内
に複数のドメインを形成することができる。なお図２は
画素電極６と透明電極１５の間に電界が発生した状態を
模式的に示している。

【００１５】第一基板１の外側には第一偏光板１９が、
第二基板１２の外側には第二偏光板２０がそれぞれ配置
され、第一偏光板１９と第二偏光板２０は互いの透過軸
が直交するように設定されている。第二基板１２の法線
方向から観察したときに、偏光板１９、２０の透過軸と
液晶分子１８の傾斜方向が約４５°を成すとき、最も効
率良く透過光が第二偏光板２０を通過することができ
る。そして液晶分子１８は突起１６やスリット１０に対
して約９０°方向に傾斜するため、画素内のスリット１
０や突起１６の延在方向と第二偏光板２０の透過軸とが
約４５°を成すように両偏光板１９、２０は配置する。
この実施例では第一偏光板１９の透過軸が走査線２の延
在方向と一致し、第二偏光板２０の透過軸が信号線５の
延在方向と一致するように設定する。

【００１６】そして画素電極６と透明電極１５の間に電
界が生じないときは液晶分子１８が垂直配列するため、
第一偏光板１９を通過した直線偏光の透過光が液晶層１
８を直線偏光のまま通過して第二偏光板２０で遮断さ
れ、黒表示になる。また画素電極６に所定の電圧が印加
されて画素電極６と透明電極１５の間に電界が発生した
とき、液晶分子１８が水平方向に傾斜するため、第一偏
光板１９を通過した直線偏光の透過光が液晶層１８で楕
円偏光になり第二偏光板２０を通過して、白表示にな
る。

【００１７】次にスリット６と突起１２の形状について
説明する。なお図３では突起１６を点線で示している。
スリット１０は画素電極６の一部分をフォトリソグラフ
ィー法等によって取除いて形成され、突起１６は例えば
アクリル樹脂等からなるレジストをフォトリソグラフィ
ー法によって所定パターンにして形成される。実験の結
果、突起１６を高くするほど透過率が向上することが判
明し、突起の高さを１．５μｍ以上にすると高い透過率
が得られる。特に、突起の高さを１．６μｍにすると突
起が１．３μｍのものよりも透過率が約１０％向上し
（透過率（突起が１．６μｍ）／透過率（突起が１．３
μｍ）≧１．１０）、さらにセルギャップなどを考慮し
たとき突起の高さを約１．６μｍ〜約１．７μｍにする
と表示装置として最適な透過率を得ることができる。ま
た突起１６をネガ材料で形成するよりもポジ材料で形成
した方が、透過率が向上する。これはポジ材料の方が突
起１６の表面が滑らかになり、より液晶分子１８に対す
る傾斜方向への規制力が向上するためであり、実験によ
るとポジ材料の突起１６の方がネガ材料の突起１６より
も透過率が約１０％以上向上した（（透過率（ポジ突
起）／透過率（ネガ突起）≧１．１０）。

【００１８】１画素内に複数の帯状の突起１６が存在
し、各突起１６は各画素内において第二基板１２の法線
方向から観察したときに信号線５と約４５°を成す方向
に延在する。この実施例では１画素の略中央部分で一方
の隣接する画素から伸びる突起１６ａが９０°屈曲して
再び隣接する画素まで延在し、他方の隣接する画素から
伸びる突起１６ｂは直角に屈曲した突起１６ａの直線部
分と平行に配置され、画素の隅部付近に位置している。
この実施例では突起１６が複数の画素にまたがってジグ
ザク状に形成されているが、画素毎に突起１６を独立し
て設けてもよい。

【００１９】第二基板１２の法線方向から観察したと
き、画素内では隣り合う突起１６の中間にそれぞれスリ
ット１０が形成され、スリット１０は隣接する突起１６
と平行に配置されている。従ってスリット１０及び突起
１６は偏光板１９、２０の透過軸に対して４５°方向に
なるため、液晶分子を理想的な傾斜方向である透過軸に
対して４５°方向に傾斜させることができる。この実施
例ではスリット１０や突起１６は走査線２に平行で画素
電極６の略中央部分を通過する軸（この実施例の場合は
補助容量用電極線３と一致）に対して略対称な配置にな
って。従って１画素内に液晶分子１８の傾斜状態の異な
る４種類の領域を略均等に配置できる。

【００２０】画素電極６の周縁部のうち特にスリット１
０や突起１６との配置関係から画素電極６のエッジ部に
よる液晶分子の影響が大きい部分に鋸歯状部分２２を形
成し、エッジ部による影響をその鋸歯状部分２２の各縁
が互いに相殺し合って緩和している。更に隣接する画素
からの電界の影響をこの周縁部で減少させることがで
き、画素電極６内の液晶分子１８への影響を低減してい
る。図４は鋸歯状部分２２のエッジ部の要部拡大図であ
る。図４では画素電極６及びスリット１０を実線で、信
号線５を点線で、突起１６を一点鎖線で示している。図
６から分かる通り、画素電極のエッジと近接するスリッ
トの延在方向の成す角度が約４５°になるエッジ部で
は、スリットに規制されて傾斜する液晶分子に対してエ
ッジ部よる影響が大きくなり、液晶分子の傾斜方向が理
想的な傾斜方向から大きくずれてしまう。この実施例で
はスリット１０と突起１６の間に位置するエッジ部のう
ち、画素電極６のエッジと近接するスリット１０の延在
方向が約４５°を成す側のエッジ部（領域Ｂ１）に鋸歯
状部分２２を形成し、画素電極６のエッジと近接するス
リット１０の延在方向が約１３５°を成す側のエッジ部
（領域Ｂ２）に直線状部分を形成する。実験によると、
画素電極６の長手方向のエッジ部を全て鋸歯状にするよ
りも、エッジ部による影響の大きな部分（領域Ｂ１）だ
けを鋸歯状にした方が表示ムラか少なくなり、良好な表
示状態が得られた。なお、鋸歯状部分２２は主に画素電
極６の長辺部分に形成されるが、この実施例ではＴＦＴ
７が設けられていない短辺部分にも一箇所形成されてい
る。また信号線５の輪郭のうち鋸歯状部分２２に位置す
る部分は画素電極６側が鋸歯状に形成されている。

【００２１】第二基板１２側には画素電極６の鋸歯状部
分２２に対応する部分に補助突起２３を形成する。補助
突起２３は突起１６と同一材料で同時形成され、第二基
板１２の法線方向から観察したときに鋸歯状部分２２に
対応する部分が信号線５と同等以上の幅を有している。
この実施例では隣接する画素電極６の鋸歯状部分２２が
互いに隣り合う位置に形成されているため、各鋸歯状部
分２２に対応する補助突起２３が隣接する鋸歯状部分２
２に対応する補助突起２３とまとまって形成されてい
る。図２に示す断面で観察したとき、画素電極６のエッ
ジ部に規制される液晶分子１８の傾斜方向と補助突起２
３に規制される液晶分子１８の傾斜方向は逆方向にな
り、エッジ部よりも補助突起２３による液晶分子１８の
傾斜方向の方がエッジ部に近接するスリット１０に規制
される液晶分子１８の傾斜方向とのずれが小さい。そし
て補助突起２３は鋸歯状部分２２に対向して設けられる
ため、第二基板１２側の液晶分子１８の傾斜方向を補助
突起２３により規制することで、画素電極６のエッジ部
による液晶分子１８への影響をより低減することができ
る。

【００２２】そして液晶分子１８が水平方向に傾斜する
とき、画素電極６のエッジ部による液晶分子１８への影
響を画素電極６の鋸歯状部分２２や補助突起２３で低減
し、画素電極６内の液晶分子１８は透過軸に対しては約
４５°方向に傾斜し、液晶層を通過する透過光を効率良
く利用することができる。また画素内における実際の液
晶分子１８の傾斜方向と理想的な傾斜方向（透過軸に対
して４５°方向）との差が均一になり、表示ムラを低減
させることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、画素電極のエッジ部の
一部分を鋸歯状に形成し、エッジ部から液晶分子へ与え
る電界の影響を緩和できる。この鋸歯状部分を突起とス
リットの間であって、且つエッジ部に近接するスリット
とエッジ部との成す角度が９０°以下の部分に設けるた
め、画素電極のエッジ部による液晶分子の傾斜状態への
影響が特に大きい部分に鋸歯状部分を設けることにな
り、効果的にエッジ部の影響を低減して良好な表示状態
を得ることができる。また第二基板上には、画素電極の
鋸歯状部分に対向する位置に補助突起を形成するため、
エッジ部による液晶分子への影響を更に低減することが
できる。従って基板の法線方向から観察したときの画素
内における実際の液晶分子の傾斜方向と理想的な傾斜方
向（偏光板の透過軸に対して４５°方向）との差が全体
的に小さくなり、透過光を効率良く利用できると共に表
示ムラを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である液晶表示装置の画素電極
を有する第一基板の平面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ’に沿った断面概略図であ
る。

【図３】本発明の画素電極と突起との位置関係を示した
模式図である。

【図４】本発明の画素電極の鋸歯状部分の要部拡大図で
ある。

【図５】従来の液晶表示装置の画素電極と突起との位置
関係を示した模式図である。

【図６】従来の液晶表示部における液晶分子の傾斜方向
を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ 第一基板 ６ 画素電極 １０ スリット １２ 第二基板 １５ 透明電極 １６ 突起 １８ 液晶分子 ２２ 鋸歯状部分 ２３ 補助突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池本 卓 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 森 善隆 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 HD14 KA04 LA01 MA01 MA07 MA14 MA17 MB14 2H092 JB05 NA04 NA29 QA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極をマトリクス状に配置した第一
   基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第二基板
   に形成されると共に前記第二基板の法線方向から観察し
   たときに前記画素電極のエッジ部に対して斜め方向に交
   差する帯状の突起と、前記画素電極に形成されると共に
   隣接する突起に対して平行に配置されたスリットと、前
   記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、
   前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを
   有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が
   垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記ス
   リット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子
   が傾斜して配列する液晶表示装置において、画素電極の
   エッジ部の一部分を鋸歯状に形成し、前記鋸歯状部分は
   前記突起と前記スリットの間に位置し且つ近接する前記
   スリットとエッジ部との成す角度が９０°以下の部分に
   設けられることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第二基板上には、前記画素電極の鋸
   歯状部分に対向する位置に補助突起を形成したことを特
   徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記スリットの延在方向と前記画素電極
   のエッジ部とが約４５°で交差することを特徴とする請
   求項１乃至請求項２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記第一基板の外側に配置した第一偏光
   板と、前記第二基板の外側に配置した第二偏光板とを有
   し、両偏光板の透過軸が互いに直交するように配置した
   液晶表示装置において、前記第二基板の法線方向から観
   察したときにどちらか一方の偏光板の透過軸と前記スリ
   ットの延在方向が約４５°を成すことを特徴とする請求
   項１乃至請求項３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 複数の突起のうち、一部の突起が画素内
   で直角に曲がっていることを特徴とする請求項１乃至請
   求項４記載の液晶表示装置。