JP2003075867A - 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】 第一基板１に複数の走査線２と複数の信号線
５をマトリクス状に配置し、走査線２と信号線５により
囲まれる部分に画素電極６を配置する。この画素電極６
のエッジ部のうち信号線５に対向する部分の少なくとも
一部分を鋸歯状にする。そして画素電極６のエッジ部と
信号線５の輪郭がほぼ等間隔で位置するように、画素電
極６側の信号線５の輪郭を画素電極６のエッジ部に沿っ
た形状にする。

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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】

【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。また最近ではでき
るだけ画素の開口率を得るために、信号線に重複する程
度の大きな画素電極を用いる場合がある。この場合、更
に画素電極のエッジ部による表示状態への影響が大きく
なる。

【０００８】そこで本発明は、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、複数の走査線と複数の信号線をマトリクス
状に配置した第一基板と、走査線と信号線の交差部に配
置したスイッチング素子と、走査線と信号線により囲ま
れる部分に設けられると共にスイッチング素子に接続す
る画素電極と、第一基板に対向配置すると共に画素電極
に対応してカラーフィルタを配置した第二基板と、第一
基板と第二基板との間に封入された液晶とを備えた液晶
表示装置において、信号線に対向する画素電極のエッジ
部の少なくとも一部分を凹凸状に形成し、信号線の輪郭
のうち画素電極側の輪郭を画素電極のエッジ部に沿った
形状にしている。さらに、画素電極の長手方向にわたっ
て画素電極のエッジ部と信号線の輪郭が略等間隔で位置
する。さらに、第一基板の法線方向から見たときに、画
素電極のエッジ部と信号線が重なっている。さらに、画
素電極の凹凸状部分が鋸歯状になっている。

【００１０】さらに、第二基板に複数の帯状の突起を形
成し、画素電極に突起と略平行に位置するスリットを形
成し、第一基板と第二基板との間に誘電率異方性が負の
液晶層を挟持した液晶表示装置において、第一基板の法
線方向から見たときに、画素電極の凹凸状部分が突起と
スリットの間に位置するように形成する。

【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。

【００１３】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を無機絶縁膜
で、第二保護膜９を有機絶縁膜で形成しても良い。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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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）。

【００１９】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。

【００２０】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。画素電極６の周
縁部のうち特にスリット１０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
部分に凹凸状である鋸歯状部分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。

【００２１】図４は鋸歯状部分２２のエッジ部の要部拡
大図である。なお、図４では突起１６を省略している
が、画素電極６内で隣り合うスリット１０の中間に突起
が位置する。画素電極６のエッジと近接するスリット１
０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１０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１８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１
０の延在方向が約４５°を成す側のエッジ部（領域Ｂ
１）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ＴＦＴ７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。

【００２２】画素の開口率をかせぐために、画素電極６
のエッジ部は保護膜８、９を介して信号線５と重複して
いる。例え保護膜８、９によって画素電極６と信号線５
を絶縁した場合でも画素電極６と信号線５の間隔が狭い
ときは、信号線５に印加される電圧が画素電極６に伝達
したり、信号線５と画素電極６の重複部分が容量として
作用する。これらの影響によって画素電極６の電圧が変
動し、表示ムラの原因になる。この影響を低減するため
に保護膜８、９を厚くして画素電極６と信号線５の間隔
をできるだけ大きくしているが、保護膜８、９の厚さに
よる対策には設計上の限界があり、どうしても重複部分
が容量として作用する。なお設計上の理由により、信号
線５と画素電極６の重複部分は必要である。それは第二
基板１２の法線方向から見たときに信号線５と画素電極
６の間に隙間があると、その隙間部分から光漏れが生
じ、コントラスト等の低下につながる。従って、信号線
５と画素電極６を製造するときに互いの位置が少々ずれ
てパターニングされた場合でも、信号線５と画素電極６
の間に隙間が生じないようにする必要があり、そのため
のマージンとしてある程度の重複部分が必要になる。本
発明では画素電極６の長手方向にわたって、画素電極６
と信号線５の重複部分をほぼ同一の幅に設定し、重複部
分を最小限にして表示ムラを低減させている。図４に示
すように、信号線５の輪郭のうち画素電極６と重なる部
分は画素電極６のエッジ部に対応して等間隔だけ離れた
形状になっており、エッジ部が鋸歯状の部分（領域Ｂ
１）は信号線５の輪郭５ａも鋸歯状で、エッジ部が直線
状の部分（領域Ｂ２）は信号線５の輪郭５ｂも直線状に
なっている。こうして画素電極６を大きくして開口率を
上げながら、画素電極６のエッジ部における表示ムラを
低減できる。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】なお、本発明の要旨を逸脱しない範囲であ
れば上記実施形態以外の形態も可能である。例えばこの
実施例では画素電極のエッジ部や信号線の輪郭を凹凸状
のうち鋸歯状にしたものを説明したが、鋸歯状ではなく
波形にしてもよい。また画素電極のエッジ部を長手方向
にわたって鋸歯状にしてもよく、そのときは信号線の輪
郭もエッジ部の形状に対応して鋸歯状にする。

【００２６】さらに本発明は、画素電極と信号線が重複
していないときにも有効である。この場合、画素電極と
信号線の間隔を等間隔にすることで、特に信号線からの
電界の影響を抑えることができる。そして信号線から画
素電極に対する悪影響を抑えることで、表示ムラの少な
い最適な表示状態になる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、画素電極のエッジ部の
少なくとも一部分を凹凸状に形成するため、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。さらに画
素電極に隣接する信号線の輪郭を画素電極のエッジ部に
沿った形状にするため、信号線からの影響による画素電
極のエッジ部における表示ムラを低減させることができ
る。また、信号線と画素電極とを重ねた場合にもその重
複部分を最小限にでき、画素電極の電圧変動を抑えて、
高輝度で良好な表示状態を得ることができる。

【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。

【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 森田 聡 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 小林 修 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） 2H092 GA13 HA04 JA24 JA46 JB67 JB69 NA01 NA07 PA08 PA11 5C094 AA03 AA10 BA03 BA43 CA19 EA04 EA07 EB02 FA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の走査線と複数の信号線をマトリク
   ス状に配置した第一基板と、前記走査線と前記信号線の
   交差部に配置したスイッチング素子と、前記走査線と前
   記信号線により囲まれる部分に設けられると共に前記ス
   イッチング素子に接続する画素電極と、前記第一基板に
   対向配置すると共に前記画素電極に対応してカラーフィ
   ルタを配置した第二基板と、前記第一基板と前記第二基
   板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置にお
   いて、前記信号線に対向する画素電極のエッジ部の少な
   くとも一部分を凹凸状に形成し、前記信号線の輪郭のう
   ち前記画素電極側の輪郭を前記画素電極のエッジ部に沿
   った形状にしたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記画素電極の長手方向にわたって前記
   画素電極のエッジ部と前記信号線の輪郭が略等間隔で位
   置する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】 前記第一基板の法線方向から見たとき
   に、前記画素電極のエッジ部と前記信号線が重なってい
   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】 前記画素電極の凹凸状部分が鋸歯状にな
   っていることを特徴する請求項１乃至請求項３記載の液
   晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記第二基板に複数の帯状の突起を形成
   し、前記画素電極に前記突起と略平行に位置するスリッ
   トを形成し、前記第一基板と前記第二基板との間に誘電
   率異方性が負の液晶層を挟持した液晶表示装置におい
   て、前記第一基板の法線方向から見たときに、前記画素
   電極の凹凸状部分が前記突起と前記スリットの間に位置
   するように形成した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。