JP2004219827A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上させる。
【解決手段】液晶表示装置は複数の画素電極１５１を含むアレイ基板１０１と、これら画素電極１５１に対向する対向電極を含む対向基板と、これら基板間に挟持され、液晶分子配列が画素電極１５１および対向電極間の電圧により制御される液晶層と、液晶分子の配向方向を規制する電場の揺らぎを生成して画素電極１５１および対向電極間の画素領域を液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割するためにアレイ基板上に配置されるチルト制御部とを備え、アレイ基板１００は複数の画素電極１５１の間隙を覆って配置される遮光性配線部Ｘ，１５２、および遮光性配線部Ｘ，１５２により遮光されない画素電極１５１の部分に対応した画素表示領域を取り囲むように配置される絶縁性凸部４を含む。
【選択図】 図６
【解決手段】液晶表示装置は複数の画素電極１５１を含むアレイ基板１０１と、これら画素電極１５１に対向する対向電極を含む対向基板と、これら基板間に挟持され、液晶分子配列が画素電極１５１および対向電極間の電圧により制御される液晶層と、液晶分子の配向方向を規制する電場の揺らぎを生成して画素電極１５１および対向電極間の画素領域を液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割するためにアレイ基板上に配置されるチルト制御部とを備え、アレイ基板１００は複数の画素電極１５１の間隙を覆って配置される遮光性配線部Ｘ，１５２、および遮光性配線部Ｘ，１５２により遮光されない画素電極１５１の部分に対応した画素表示領域を取り囲むように配置される絶縁性凸部４を含む。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層が一対の電極基板間に挟持される液晶表示素子に関し、特に液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに分割される液晶層を持つ液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力という特性からＯＡ機器、情報端末、時計、テレビのような様々な分野で応用されている。一般に、液晶表示装置は液晶層が一対の電極基板間に挟持された構造を有する。例えばアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置では、一方の電極基板がアモルファスシリコンやポリシリコン半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子、並びにこのスイッチング素子に接続された画素電極、走査線、信号線を有するアレイ基板として形成され、他方の電極基板がカラーフィルタおよび対向電極を有する対向基板として形成される。アレイ基板および対向基板は基板間に配置されるスペーサにより一定の距離に保たれ、さらに液晶材料を封止する外縁シール部材として基板の外縁に沿って配置される接着剤で貼り合わされる。このような液晶表示装置は薄膜トランジスタを用いて画素のスイッチングを行うことにより優れた応答性を得ることができるため、多くの画像情報を表示しなくてはならない携帯テレビあるいはコンピュータの表示モニタとして利用されている。
【０００３】
近年では、液晶表示装置の精細度および表示速度の向上が情報量の増大に伴って要求され始めている。精細度の向上はＴＦＴアレイ構造を微細化して画素数を増大することにより行われる。この場合、画素数の増大に伴って液晶分子の配列をより短い時間内に遷移させるために、現在の２倍から数十倍という液晶分子の応答速度を得られるような液晶表示モードが必要となる。この液晶表示モードとしては、例えばネマチック液晶を用いたＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、 ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、およびπ配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ： Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードおよび反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ： Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードが検討されている。
【０００４】
特にＶＡＮモードは、従来のツイストネマチック（ＴＮ）モードよりも速い応答速度が得られることや、静電気破壊のような不良発生の原因となる従来のラビング工程を垂直配向処理の採用により不要にできることから近年注目されている。さらに、このＶＡＮモードは視野角の補償設計が容易であり、視野角は液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに液晶層の画素領域を分割するマルチドメイン構造により広げることができる。
【０００５】
液晶表示装置の画素がＶＡＮモードのマルチドメイン構造である場合、電極スリット、絶縁性構造体、あるいは電極起伏のようなチルト制御部がアレイ基板および対向基板の少なくとも一方に形成される。このチルト制御部は画素電極および対向電極から液晶層の画素領域に印加される電場に揺らぎを生成し、この電場の揺らぎにより液晶材料の誘電率異方性に対応させてチルト方向を一律に規定することにより複数のドメインを得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のチルト制御部が例えばアレイ基板および対向基板の両方に形成される場合、正確にこれら基板の位置合せをして貼り合わせないと、視野角補償用にアレイ基板上および対向基板上に配置されるチルト制御部によってそれぞれ得られるドメイン相互間で大きな面積差が生じ、これが表示ムラあるいは透過率低下などの原因となる。近年では、例えばカラーフィルタをアレイ基板側においてスイッチング素子および画素電極間に形成してアレイ基板および対向基板の貼り合わせに必要な位置合せ精度の低減および開口率の向上を図ることがある。図２０はアレイ基板側に形成されるカラーフィルタＣＦのレイアウトを示す。このカラーフィルタＣＦは画素電極の行方向に繰り返し並べられて各々列方向に並ぶ１列の画素電極に割り当てられるストライプ状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｂにより構成される。各画素電極ＰＥは例えばこのカラーフィルタＣＦ上に図２１および図２２に示すように形成され、コンタクトホールＨＬを介して下方のスイッチング素子に電気的に接続される。しかしながら、チルト制御部がアレイ基板および対向基板の両方に配置される限り、ドメイン相互間の面積差による上述の問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明者等はドメイン分割用のチルト制御部をアレイ基板側のみに配置することについて検討した。この結果、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えたときに、電極スリットと同様な欠落部である画素電極間の間隙の影響により表示ムラが発生し、この表示ムラが無くなるまでに長い時間を必要とするという問題があることがわかった。
【０００８】
ＶＡＮモードのマルチドメイン構造では、電圧無印加時に液晶分子ＬＱがすべて図２３に示すようにアレイ基板に対して略垂直な状態にある。これら液晶分子ＬＱは電圧印加時に画素電極ＰＥ間の間隙に依存した電場の揺らぎ、すなわち電気力線ＥＬの傾きにより図２４に示すような所定の配列状態になる。ここでは、液晶分子ＬＱの配列方向がアレイ基板に平行な平面内で周囲の液晶分子ＬＱの配列に整合しているが、液晶分子ＬＱはどの方向へも等価に配列し得る。従って、液晶分子ＬＱの配列状態が外力により例えば図２５に示すように乱されると、図２４および図２５に星印で示すドメインの境界ＢＤが移動し、ドメイン面積が大きく変化する。表示ムラはこれに伴う視角特性の変化により視認されることになる。
【０００９】
本発明の目的は上述の問題点に鑑み、機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の画素電極を含むアレイ基板と、画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、アレイ基板および対向基板間に挟持され、画素電極および対向電極間の画素領域においてアレイ基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が画素電極および対向電極間の電圧により制御される液晶層と、液晶分子の配向方向を規制する電場の揺らぎを生成して画素領域を液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割するためにアレイ基板上に配置されるチルト制御部とを備え、アレイ基板は複数の画素電極の間隙を覆って配置される遮光性配線部、および遮光性配線部により遮光されない画素電極の部分に対応した画素表示領域を取り囲むように配置される絶縁性凸部を含む液晶表示装置が提供される。
【００１１】
この液晶表示装置では、絶縁性凸部が画素表示領域を取り囲んで形成される。画素表示領域の周囲では、液晶分子が電圧無印加時に絶縁性凸部の傾斜でのプレチルト角により基板面内方向について制御され、電圧印加時に画素電極間の間隙に依存した電場による基板面に対して垂直方向の傾き角の制御が加わる。これにより、本来の所定の配列状態のみが安定化される。従って、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えて、この配列状態を一時的に乱しドメインの境界が一時的に移動することがあっても、速やかに元の配列状態に戻ることができる。すなわち、機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置は例えば駆動回路を内蔵した液晶表示パネル１００として構成される。
【００１３】
図１は液晶表示パネル１００の外観を示し、図２は図１に示す液晶表示パネル１００の回路構造を概略的に示し、図３は図１に示す画素電極周辺の平面構造を示す。
【００１４】
図１に示すように、液晶表示パネル１００はアレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向する対向基板１０２と、アレイ基板１０１および対向基板１０２間に保持される液晶組成物を含む液晶層１９０とを備える。アレイ基板１０１と対向基板１０２とは液晶層１９０を取り囲むように配置される外縁シール部材１０６により貼り合わされる。液晶表示パネル１００では、画像を表示するための表示領域１０３が外縁シール部材１０６の内側に配置され、駆動回路を配置するための周辺領域１０４がこの表示領域１０３の周囲に配置される。この周辺領域１０４は図３に示す外縁シール部材１０６の内側において表示領域１０３を取り囲む額縁状の遮光領域１４１を含む。液晶組成物はアレイ基板１０１と対向基板１０２との貼合わせ後に液晶注入口１３２から注入され、この注入後に封止部材１３３により封止される。
【００１５】
アレイ基板１０１は、表示領域１０３において、図２に示すように、マトリクス状に配置されたｍ×ｎ個の画素電極１５１、これら画素電極１５１の行に沿って配置されたｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、これら画素電極１５１の列方向に沿って配置されたｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、ｍ×ｎ個の画素電極１５１に対応して走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に画素スイッチング素子として配置されたｍ×ｎ個の薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）１２１を有し、さらに画素電極１５１の行に沿って配置されるｍ本の補助容量線１５２を有する。走査線Ｙ１〜Ｙｍは信号線Ｘ１〜Ｘｎと略直交し、補助容量線１５２と略平行に配置される。各補助容量線１５２は対向電極駆動回路等から対向電位ＶＣＯＭとして得られる所定電位に設定され、対応行の画素電極１５１と容量結合してそれぞれ補助容量を構成する。
【００１６】
また、アレイ基板１０１は、周辺領域１０４において、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路１１８、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１１９を有する。各画素ＴＦＴ１２１は対応走査線Ｙおよび対応信号線Ｘに接続され、この走査線Ｙからの駆動電圧により導通し、信号線Ｘからの信号電圧を対応画素電極１５１に印加する。
【００１７】
図３は画素電極１５１周辺の平面構造を示す。図３に示すように、画素電極１５１は信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって区画される領域に配置され、電気的に絶縁してこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２に僅かに重なる。画素電極１５１はＩＴＯ等の透明導電部材からなり、信号線Ｘおよび補助容量線１５２は金属等の遮光性導電部材からなる。図３に示す画素表示領域ＰＤは画素電極１５１のうちでこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって遮光されずに実際の表示に寄与する領域であり、非表示領域ＮＤはこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって遮光される周辺領域である。
【００１８】
図４は図３に示す画素電極１５１の詳細な形状を示す。すなわち、画素電極１５１は各々略正方形である一対のサブピクセル電極部１、液晶層１９０内に電場の揺らぎ生成する欠落部として形成されるスリット２、これらサブピクセル電極部１相互を電気的に接続する配線として形成されるブリッジ配線部３、および薄膜トランジスタ１２１とのコンタクトをとるために補助容量線１５２側の非表示領域ＮＤに延出する延出電極部１５１’を有する。
【００１９】
図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿って液晶表示パネル１００の断面構造を概略的に示すものであるが、液晶表示パネル１００の端部の構造を示すため図３のＶ−Ｖ線にはない外縁シール材１０６及び遮光層ＳＰも示している。また、図６は図３に示すＶｉ−Ｖｉ線に沿ってアレイ基板１０１の断面構造を詳細に示す。
【００２０】
図５に示すアレイ基板１０１では、ｍ×ｎ個の画素ＴＦＴ１２１がガラス基板などの光透過性絶縁基板１１１Ａ上に形成され、カラーフィルタ１２４により覆われる。カラーフィルタ１２４は各々１列の画素電極１５１に割り当てられ画素電極１５１の行方向に繰り返し並べられるストライプ状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｂにより構成される。ｍ×ｎ個の画素電極１５１はこのカラーフィルタ１２４上に形成される。また、複数の柱状スペーサ１３１がこれら画素電極１５１相互間においてカラーフィルタ１２４上に形成される。カラーフィルタ１２４、画素電極１５１、および柱状スペーサ１３１は配向膜１１３Ａにより全体的に覆われる。配向膜１１３Ａは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子をアレイ基板１０１に対して略垂直な方向に配向する。アレイ基板１０１は、さらに周辺領域１０４において、遮光領域１４１に対応して光透過性絶縁基板１１１上に形成される遮光層ＳＰを備える。また、アレイ基板１０１では、偏光板ＰＬ１が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ａの表面に貼り付けられる。
【００２１】
他方、対向基板１０２では、対向電極１５３がガラス基板などの透明な絶縁基板１１１Ｂ上に形成され、配向膜１１３Ｂがこの対向電極１５３を覆って形成される。対向電極１５３は、アレイ基板１０１側の複数の画素電極１５１全体に対向するように配置されるＩＴＯ等のＩＴＯ等の透明導電部材からなる。配向膜１１３Ｂは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子を対向基板１０２に対して略垂直な方向に配向する。また、対向基板１０２では、偏光板ＰＬ２が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ｂの表面に貼り付けられる。
【００２２】
図６により詳細に示すように、アレイ基板１０１では、ポリシリコン半導体層１１２が絶縁基板１１１Ａ表面のアンダーコーティング層１６０上に形成され、画素ＴＦＴ１２１用にパターニングされ、さらにゲート絶縁膜１６２により覆われる。画素ＴＦＴ１２１はゲート絶縁膜１６２を介して半導体層１１２の上方に配置されるゲート電極１６３、このゲート電極１６３に重なる半導体層１１２の部分からなるチャネル領域１１２Ｃ、このチャネル領域１１２Ｃの両側において半導体層１１２に不純物をドープすることにより形成されるドレイン領域１１２Ｄおよびソース領域１１２Ｓ、ドレイン領域１１２Ｄに接続されるドレイン電極１８８、並びにソース領域１１２Ｓに接続されるソース電極１８９を有する。
【００２３】
信号線Ｘ、走査線Ｙ、および補助容量線１５２等の配線部、画素ＴＦＴ１２１のゲート電極１６３、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は、アルミニウムや、モリブデン−タングステンなどの遮光性導電部材によって形成される。具体的には、走査線Ｙ、補助容量線１５２、およびゲート電極１６３がゲート絶縁膜１６２を覆って形成される例えばモリブデン−タングステンの導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。ここで、ゲート電極１６３は走査線Ｙと一体に形成される。信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は走査線Ｙ、補助容量線１５２、ゲート電極１６３、およびゲート絶縁膜１６２を覆う層間絶縁膜１７６上に形成される例えばアルミニウムの導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。ここで、ドレイン電極１８８はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール１７７内でドレイン領域１１２Ｄにコンタクトして信号線Ｘと一体に形成され、ソース電極１８９はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール１７８内でソース領域１１２Ｓにコンタクトして形成され、層間絶縁膜１７６を介して補助容量線１５２の一部に対向する。
【００２４】
信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、ソース電極１８９、および層間絶縁膜１７６はカラーフィルタ１２４で覆われる。画素電極１５１は、延出電極部１５１’が非表示領域ＮＤにおいてカラーフィルタ１２４を貫通するコンタクトホール１２６内で画素ＴＦＴ１２１のソース電極１８９にコンタクトするように形成される。
【００２５】
ちなみに、この液晶表示装置はカラーフィルタ１２４が画素ＴＦＴ１２１および画素電極１５１のアレイと共にアレイ基板１０１上に形成されるＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）構造である。このＣＯＡ構造は、カラーフィルタ１２４を対向基板１０２上に配置する場合に基板相互をずれなく貼り合わせるために必要とされる位置合わせを不要にできるため、製造上、材料コストの点からも好ましい。液晶表示装置が上述のように透過型である場合には、カラーフィルタ１２４の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などの透明樹脂であることが透過率、色合いの観点から好ましい。
【００２６】
画素電極１５１はＩＴＯなどからなる透明電極であり、画素ＴＦＴ１２１はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などの半導体層と、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ等の金属層との積層構造を有する能動素子として構成可能である。ブリッジ配線部３はスリット２により画素電極１５１を分割して得られる一対のサブピクセル電極部１間を接続する配線であることからＡｌ、Ｍｏ、Ｃｕなどの導電性金属を用いることができるが、これらサブピクセル電極部１と同じ材質である方が製造工程を増やさないという観点において好ましい。このため、ブリッジ配線部３はカラーフィルタ１２４上にＩＴＯの透明導電部材層を形成し、この透明導電部材層をパターニングすることによりサブピクセル電極部１と一体に形成される。
【００２７】
また、全ての表示領域ＰＤはアレイ基板１０１上で格子状に配置される絶縁性凸部４により囲まれる。図７は画素電極１５１の下地となるカラーフィルタ１２４のレイアウトを示す。絶縁性凸部４は図７に示すＶｉｉｉ−Ｖｉｉｉ線に平行な行方向において遮光層ＳＰ、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂの重なりにより得られ、図７に示すｉＸ−ｉＸ線に平行な列方向において遮光層ＳＰと赤色フィルタ層Ｒ、緑フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｇの各々との重なり、並びにコンタクトホール１２６にそれぞれ隣接して赤色フィルタ層Ｒ、緑フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｇを横断するよう非表示領域ＮＤに沿って形成される透明絶縁層Ｃと赤色フィルタ層Ｒ、緑フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｇの各々との重なりにより得られる。
【００２８】
図８は図７に示すＶｉｉｉ−Ｖｉｉｉ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示し、図９は図７に示すｉＸ−ｉＸ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示す。これら断面構造は、遮光層ＳＰ、緑色フィルタ層Ｇ、赤色フィルタ層Ｒ、青色フィルタ層Ｂ、透明絶縁層Ｃをこの順序で形成しパターニングすることにより得られる。例えば図８に示す断面では、赤色フィルタ層Ｒが遮光層ＳＰの端部および緑色フィルタ層Ｇの端部を覆い、青色フィルタ層Ｇが緑色フィルタ層Ｇの端部および赤色フィルタ層Ｒの端部を覆う。他方、図９に示す断面では、赤色フィルタ層Ｒが遮光層ＳＰの端部を覆い、透明絶縁層Ｃがコンタクトホール１２６に隣接した赤色フィルタ層Ｒの一部を覆う。緑および青用画素列における断面構成は、赤色フィルタ層Ｒを緑色フィルタ層Ｇおよび青色フィルタ層Ｂに置き換えることを除いて上述した赤用画素列の断面構成と同様である。
【００２９】
絶縁性凸部４の抵抗率ρは液晶層１９０の抵抗率と同等以上であることが必要であり、１０１２Ωｃｍ以上が好ましく、さらに１０１３Ωｃｍ以上であることが好ましい。また、液晶層１９０内の電場が適切に弱まるよう絶縁性凸部４を作用させるために、絶縁性凸部４の誘電率、高さ、および断面積によって決まるキャパシタンスを、その絶縁性凸部４上の液晶層１９０の誘電率、厚さ、および断面積に依存したキャパシタンスに比べて約１０倍以下の値にすることが好ましい。絶縁性凸部４の誘電率εが約３であるとすれば、これは約１０である液晶層１９０の誘電率のほぼ１／３となる。他方、絶縁性凸部４の高さが画素電極１５１表面から約０．１μｍであるとすれば、これは約３．５μｍである液晶層１９０の厚さのほぼ１／３５となる。従って、絶縁性凸部４に依存したキャパシタンスは、絶縁性凸部４上にある液晶層１９０に依存したキャパシタンスの約１０倍となり、液晶層１９０内の電場分布に影響を与えることができる。すなわち、絶縁性凸部４は誘電率が液晶層１９０の誘電率よりも小さいものほど好ましく、厚さが大きいものほど好ましい。絶縁性凸部４は約３の誘電率および０．１μｍ以上の高さを画素電極１５１表面に対して有すればよいが、絶縁性凸部４の高さをさらに１〜２μｍ程度に設定することにより、絶縁性凸部４の斜面形状を利用して一層好ましい作用を得ることができる。透明絶縁層Ｃの具体的な材料としては、カラーフィルタ１２４の材料であるアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などを用いることが可能である。ここでは、透明絶縁層Ｃがこれら樹脂材料を用いて透明に形成されたが、非表示領域ＮＤに形成されることから遮光性絶縁層に置き換えられてもよい。
【００３０】
本実施形態では、図８および図９に示すような絶縁性凸部４が画素表示領域ＰＤを取り囲んで形成される。画素表示領域ＰＤの周囲では、図１０に示すように液晶分子５が電圧無印加時に絶縁性凸部４の傾斜でのプレチルト角により基板面内方向について制御され、電圧印加時に画素電極１５１間の間隙に依存した電場による基板垂直方向に対しての傾き角の制御が加わる。これにより、図１１に示すような本来の所定の配列状態のみが安定化される。従って、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えて、この配列状態を一時的に乱しドメインの境界７が一時的に移動することがあっても、図１２に示すように元の配列状態に戻ることができる。
【００３１】
実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは９０秒後に視認されなくなった。
【００３２】
図１３は図９に示す絶縁性凸部４の変形例を示す。この変形例では、絶縁性凸部４が行方向に伸びることについて上述の実施例と同様であるが、遮光層ＳＰの形成後において赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂの形成に先行して透明絶縁層Ｃを行方向の非表示領域ＮＤに形成することにより得られる。コンタクトホール１２６はこの透明絶縁層Ｃの一部に形成される。この場合、２つの絶縁性凸部４が非表示領域ＮＤにおいてコンタクトホール１２６の両側に配置されるため、画素電極１５１の延出電極部１５１’がこれら絶縁性凸部４の一方を乗り越えるようにしてコンタクトホール１２６まで伸びることになる。この延出電極部１５１’はこの絶縁性凸部４の一部を覆うだけであるため、プレチルト角の制御に対する影響は少ない。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置は赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂが図１４に示すように配置されることを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、第１実施形態と同様部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３４】
この液晶表示装置では、赤、緑および青用画素列の各々について、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂのいずれかである対応色のフィルタ層が画素表示領域ＰＤに配置され、この対応色のフィルタ層とは異なる色のフィルタ層が非表示領域ＮＤに配置される。遮光層ＳＰ、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂは第１実施形態と同様にこの順序で形成され、後続のフィルタ層が先行のフィルタ層あるいは遮光層の端部に重ねられる。図１４では、赤用画素列が赤色フィルタ層Ｒを画素表示領域ＰＤに配置して緑色フィルタ層Ｇを非表示領域ＮＤに配置することにより得られ、緑用画素列が緑色フィルタ層Ｇを画素表示領域ＰＤに配置して赤色フィルタ層Ｒを非表示領域ＮＤに配置することにより得られ、青用画素列が青色フィルタ層Ｂを画素表示領域ＰＤに配置して緑色フィルタ層Ｇを非表示領域ＮＤに配置することにより得られる。
【００３５】
図１５は図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示し、図１６は図１４に示すＸＶｉ−ＸＶｉ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示し、図１７は図１４に示すＸＶｉｉ−ＸＶｉｉ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示す。赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂは行方向において画素表示領域ＰＤに対してこの順序で繰り返し並べられ、これらフィルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂの端部が互いに重なるため、絶縁性凸部４が図１５に示すように行方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。また、赤用画素列では、赤色フィルタ層Ｒが画素列に共通な１本のストライプではなく、列方向において非表示領域ＮＤ毎に配置される緑色フィルタ層Ｇの端部に重なる複数の部分的なストライプとなるため、絶縁性凸部４が図１６に示すように列方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。緑用画素列では、緑色フィルタ層Ｇが画素列に共通な１本のストライプではなく、列方向において非表示領域ＮＤ毎に配置される赤色フィルタ層Ｒの端部に重なる複数の部分的なストライプとなるため、絶縁性凸部４が図１７に示すように列方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。青用画素列については、青色フィルタ層Ｂが画素列に共通な１本のストライプではなく、列方向において非表示領域ＮＤ毎に配置される赤色フィルタ層Ｒの端部に重なる複数の部分的なストライプとなるため、絶縁性凸部４が赤用画素列と同様に列方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。
【００３６】
本実施形態では、赤、緑および青用画素列の各々について、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂのいずれかである対応色のフィルタ層が画素表示領域ＰＤに配置され、この対応色のフィルタ層とは異なる色のフィルタ層が非表示領域ＮＤに配置される。このため、絶縁性凸部４が第１実施例で使用された透明絶縁層Ｃを必要とせずにこれらフィルタ層の重なりにより画素表示領域ＰＤの両側に得ることができる。すなわち、この絶縁性凸部４がカラーフィルタ１２４の製造工程で同時に得られるため、基板の貼り合わせに高い精度を必要とせずに機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できるだけでなく、製造コストの増大も防止できる。
【００３７】
実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは９０秒後に視認されなくなった。
【００３８】
尚、比較例１として、図２０〜図２２に示すカラーフィルタＣＦを用い上述の絶縁凸部４を持たない構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは２４０秒後に視認されなくなった。
【００３９】
図１８は図４に示す画素電極１５１の第１変形例を示す。この第１変形例では、各サブピクセル電極部１に、複数の溝部９がスリット２の代わりに図１８に示すようなパターンで配置される。これら溝部９はカラーフィルタ１２４に溝状の開口部を設けることにより得られる。この場合、複数のドメインが各サブピクセル電極部１の起伏に依存した電場の揺らぎにより生成される。
【００４０】
図１８に示す画素電極１５１および図７〜図９に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４１】
図１８に示す画素電極１５１および図１４〜図１７に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４２】
尚、比較例２として、図１８に示す画素電極１５１および図２０〜図２２に示すカラーフィルタＣＦを用い上述の絶縁凸部４を持たない構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは１８０秒後に視認されなくなった。
【００４３】
図１９は図４に示す画素電極１５１の第２変形例を示す。この第２変形例では、各サブピクセル電極部１に、複数の溝部９がスリット２の代わりに図１９に示すようなパターンで配置される。これら溝部９はカラーフィルタ１２４に溝状の開口部を設けることにより得られる。この場合、第１変形例と同様に複数のドメインが各サブピクセル電極部１の起伏に依存した電場の揺らぎにより生成される。
【００４４】
図１９に示す画素電極１５１および図７〜図９に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４５】
図１９に示す画素電極１５１および図１４〜図１７に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４６】
尚、比較例３として、図１９に示す画素電極１５１および図２０〜図２２に示すカラーフィルタＣＦを用い上述の絶縁凸部４を持たない構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは１８０秒後に視認されなくなった。
【００４７】
すなわち、上述した実施形態および変形例の液晶表示装置は、従来技術を用いた比較例１、２および３の液晶表示装置より高い表示品位を得ることが確認された。
【００４８】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲でさらに様々に変形可能である。
【００４９】
上述の実施例では、上述の実施形態では、配向膜１１３Ａおよび１１３Ｂが画素電極１５１および対向電極１５３上に配置されたが、構造によっては、用途に応じて種々な絶縁膜をこれらの電極上に介在させてもよい。この場合、絶縁膜は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２０３などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いることができる。絶縁膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ法ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、あるいは溶液塗布法などによって形成できる。また、絶縁膜が有機系薄膜の場合には、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、などで形成したり、ＬＢ （Ｌａｎｇｕｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などで形成することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る液晶表示装置である液晶表示パネルの外観を示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの回路構造を概略的に示す図である。
【図３】図１に示す画素電極周辺の平面構造を示す図である。
【図４】図３に示す画素電極の詳細な形状を示す図である。
【図５】図３に示すＶ−Ｖ線に沿って液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。
【図６】図３に示すＶｉ−Ｖｉ線に沿ってアレイ基板の断面構造を詳細に示す図である。
【図７】図６に示す画素電極の下地となるカラーフィルタのレイアウトを示す図である。
【図８】図７に示すＶｉｉｉ−Ｖｉｉｉ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図９】図７に示すｉＸ−ｉＸ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１０】図９に示す絶縁性凸部により電圧無印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図１１】図９に示す絶縁性凸部により電圧印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図１２】図１１に示すドメイン境界が機械的衝撃により一時的に移動した後に再び得られる元の配列状態を示す図である。
【図１３】図９に示す絶縁性凸部の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１実施例に係る液晶表示装置である液晶表示パネルを説明するためのもので、画素電極の下地となるカラーフィルタのレイアウトを示す平面図である。
【図１５】図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１６】図１４に示すＸＶｉ−ＸＶｉ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１７】図１４に示すＸＶｉｉ−ＸＶｉｉ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１８】図４に示す画素電極の第１変形例を示す図である。
【図１９】図４に示す画素電極の第２変形例を示す図である。
【図２０】従来の液晶表示装置においてアレイ基板側に形成されるカラーフィルタのレイアウトを示す平面図である。
【図２１】図２０に示すＸＸｉ−ＸＸｉ線に沿ったカラーフィルタの断面図である。
【図２２】図２０に示すＸＸｉｉ−ＸＸｉｉ線に沿ったカラーフィルタの断面図である。
【図２３】図２２に示すカラーフィルタの構造で電圧無印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図２４】図２２に示すカラーフィルタの構造で電圧印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図２５】図２４に示すドメイン境界が機械的衝撃によって移動した場合に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【符号の説明】
１…サブピクセル電極部、２…スリット、３…ブリッジ配線部、４…絶縁性凸部、５…液晶分子、６…電気力線、７…境界、８…絶縁性構造体、９…溝部、１００…液晶表示パネル、１０１…アレイ基板、１０２…対向基板、１２１…画素ＴＦＴ、１２４…カラーフィルタ、１５１…画素電極、１５１’…延出電極部、１５３…対向電極、１９０…液晶層、ＳＰ…遮光層、Ｒ…赤色フィルタ層、Ｇ…緑色フィルタ層、Ｂ…青色フィルタ層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層が一対の電極基板間に挟持される液晶表示素子に関し、特に液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに分割される液晶層を持つ液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力という特性からＯＡ機器、情報端末、時計、テレビのような様々な分野で応用されている。一般に、液晶表示装置は液晶層が一対の電極基板間に挟持された構造を有する。例えばアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置では、一方の電極基板がアモルファスシリコンやポリシリコン半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子、並びにこのスイッチング素子に接続された画素電極、走査線、信号線を有するアレイ基板として形成され、他方の電極基板がカラーフィルタおよび対向電極を有する対向基板として形成される。アレイ基板および対向基板は基板間に配置されるスペーサにより一定の距離に保たれ、さらに液晶材料を封止する外縁シール部材として基板の外縁に沿って配置される接着剤で貼り合わされる。このような液晶表示装置は薄膜トランジスタを用いて画素のスイッチングを行うことにより優れた応答性を得ることができるため、多くの画像情報を表示しなくてはならない携帯テレビあるいはコンピュータの表示モニタとして利用されている。
【０００３】
近年では、液晶表示装置の精細度および表示速度の向上が情報量の増大に伴って要求され始めている。精細度の向上はＴＦＴアレイ構造を微細化して画素数を増大することにより行われる。この場合、画素数の増大に伴って液晶分子の配列をより短い時間内に遷移させるために、現在の２倍から数十倍という液晶分子の応答速度を得られるような液晶表示モードが必要となる。この液晶表示モードとしては、例えばネマチック液晶を用いたＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、 ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、およびπ配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ： Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードおよび反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ： Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードが検討されている。
【０００４】
特にＶＡＮモードは、従来のツイストネマチック（ＴＮ）モードよりも速い応答速度が得られることや、静電気破壊のような不良発生の原因となる従来のラビング工程を垂直配向処理の採用により不要にできることから近年注目されている。さらに、このＶＡＮモードは視野角の補償設計が容易であり、視野角は液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに液晶層の画素領域を分割するマルチドメイン構造により広げることができる。
【０００５】
液晶表示装置の画素がＶＡＮモードのマルチドメイン構造である場合、電極スリット、絶縁性構造体、あるいは電極起伏のようなチルト制御部がアレイ基板および対向基板の少なくとも一方に形成される。このチルト制御部は画素電極および対向電極から液晶層の画素領域に印加される電場に揺らぎを生成し、この電場の揺らぎにより液晶材料の誘電率異方性に対応させてチルト方向を一律に規定することにより複数のドメインを得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のチルト制御部が例えばアレイ基板および対向基板の両方に形成される場合、正確にこれら基板の位置合せをして貼り合わせないと、視野角補償用にアレイ基板上および対向基板上に配置されるチルト制御部によってそれぞれ得られるドメイン相互間で大きな面積差が生じ、これが表示ムラあるいは透過率低下などの原因となる。近年では、例えばカラーフィルタをアレイ基板側においてスイッチング素子および画素電極間に形成してアレイ基板および対向基板の貼り合わせに必要な位置合せ精度の低減および開口率の向上を図ることがある。図２０はアレイ基板側に形成されるカラーフィルタＣＦのレイアウトを示す。このカラーフィルタＣＦは画素電極の行方向に繰り返し並べられて各々列方向に並ぶ１列の画素電極に割り当てられるストライプ状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｂにより構成される。各画素電極ＰＥは例えばこのカラーフィルタＣＦ上に図２１および図２２に示すように形成され、コンタクトホールＨＬを介して下方のスイッチング素子に電気的に接続される。しかしながら、チルト制御部がアレイ基板および対向基板の両方に配置される限り、ドメイン相互間の面積差による上述の問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明者等はドメイン分割用のチルト制御部をアレイ基板側のみに配置することについて検討した。この結果、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えたときに、電極スリットと同様な欠落部である画素電極間の間隙の影響により表示ムラが発生し、この表示ムラが無くなるまでに長い時間を必要とするという問題があることがわかった。
【０００８】
ＶＡＮモードのマルチドメイン構造では、電圧無印加時に液晶分子ＬＱがすべて図２３に示すようにアレイ基板に対して略垂直な状態にある。これら液晶分子ＬＱは電圧印加時に画素電極ＰＥ間の間隙に依存した電場の揺らぎ、すなわち電気力線ＥＬの傾きにより図２４に示すような所定の配列状態になる。ここでは、液晶分子ＬＱの配列方向がアレイ基板に平行な平面内で周囲の液晶分子ＬＱの配列に整合しているが、液晶分子ＬＱはどの方向へも等価に配列し得る。従って、液晶分子ＬＱの配列状態が外力により例えば図２５に示すように乱されると、図２４および図２５に星印で示すドメインの境界ＢＤが移動し、ドメイン面積が大きく変化する。表示ムラはこれに伴う視角特性の変化により視認されることになる。
【０００９】
本発明の目的は上述の問題点に鑑み、機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の画素電極を含むアレイ基板と、画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、アレイ基板および対向基板間に挟持され、画素電極および対向電極間の画素領域においてアレイ基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が画素電極および対向電極間の電圧により制御される液晶層と、液晶分子の配向方向を規制する電場の揺らぎを生成して画素領域を液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割するためにアレイ基板上に配置されるチルト制御部とを備え、アレイ基板は複数の画素電極の間隙を覆って配置される遮光性配線部、および遮光性配線部により遮光されない画素電極の部分に対応した画素表示領域を取り囲むように配置される絶縁性凸部を含む液晶表示装置が提供される。
【００１１】
この液晶表示装置では、絶縁性凸部が画素表示領域を取り囲んで形成される。画素表示領域の周囲では、液晶分子が電圧無印加時に絶縁性凸部の傾斜でのプレチルト角により基板面内方向について制御され、電圧印加時に画素電極間の間隙に依存した電場による基板面に対して垂直方向の傾き角の制御が加わる。これにより、本来の所定の配列状態のみが安定化される。従って、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えて、この配列状態を一時的に乱しドメインの境界が一時的に移動することがあっても、速やかに元の配列状態に戻ることができる。すなわち、機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置は例えば駆動回路を内蔵した液晶表示パネル１００として構成される。
【００１３】
図１は液晶表示パネル１００の外観を示し、図２は図１に示す液晶表示パネル１００の回路構造を概略的に示し、図３は図１に示す画素電極周辺の平面構造を示す。
【００１４】
図１に示すように、液晶表示パネル１００はアレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向する対向基板１０２と、アレイ基板１０１および対向基板１０２間に保持される液晶組成物を含む液晶層１９０とを備える。アレイ基板１０１と対向基板１０２とは液晶層１９０を取り囲むように配置される外縁シール部材１０６により貼り合わされる。液晶表示パネル１００では、画像を表示するための表示領域１０３が外縁シール部材１０６の内側に配置され、駆動回路を配置するための周辺領域１０４がこの表示領域１０３の周囲に配置される。この周辺領域１０４は図３に示す外縁シール部材１０６の内側において表示領域１０３を取り囲む額縁状の遮光領域１４１を含む。液晶組成物はアレイ基板１０１と対向基板１０２との貼合わせ後に液晶注入口１３２から注入され、この注入後に封止部材１３３により封止される。
【００１５】
アレイ基板１０１は、表示領域１０３において、図２に示すように、マトリクス状に配置されたｍ×ｎ個の画素電極１５１、これら画素電極１５１の行に沿って配置されたｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、これら画素電極１５１の列方向に沿って配置されたｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、ｍ×ｎ個の画素電極１５１に対応して走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に画素スイッチング素子として配置されたｍ×ｎ個の薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）１２１を有し、さらに画素電極１５１の行に沿って配置されるｍ本の補助容量線１５２を有する。走査線Ｙ１〜Ｙｍは信号線Ｘ１〜Ｘｎと略直交し、補助容量線１５２と略平行に配置される。各補助容量線１５２は対向電極駆動回路等から対向電位ＶＣＯＭとして得られる所定電位に設定され、対応行の画素電極１５１と容量結合してそれぞれ補助容量を構成する。
【００１６】
また、アレイ基板１０１は、周辺領域１０４において、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路１１８、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１１９を有する。各画素ＴＦＴ１２１は対応走査線Ｙおよび対応信号線Ｘに接続され、この走査線Ｙからの駆動電圧により導通し、信号線Ｘからの信号電圧を対応画素電極１５１に印加する。
【００１７】
図３は画素電極１５１周辺の平面構造を示す。図３に示すように、画素電極１５１は信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって区画される領域に配置され、電気的に絶縁してこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２に僅かに重なる。画素電極１５１はＩＴＯ等の透明導電部材からなり、信号線Ｘおよび補助容量線１５２は金属等の遮光性導電部材からなる。図３に示す画素表示領域ＰＤは画素電極１５１のうちでこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって遮光されずに実際の表示に寄与する領域であり、非表示領域ＮＤはこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって遮光される周辺領域である。
【００１８】
図４は図３に示す画素電極１５１の詳細な形状を示す。すなわち、画素電極１５１は各々略正方形である一対のサブピクセル電極部１、液晶層１９０内に電場の揺らぎ生成する欠落部として形成されるスリット２、これらサブピクセル電極部１相互を電気的に接続する配線として形成されるブリッジ配線部３、および薄膜トランジスタ１２１とのコンタクトをとるために補助容量線１５２側の非表示領域ＮＤに延出する延出電極部１５１’を有する。
【００１９】
図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿って液晶表示パネル１００の断面構造を概略的に示すものであるが、液晶表示パネル１００の端部の構造を示すため図３のＶ−Ｖ線にはない外縁シール材１０６及び遮光層ＳＰも示している。また、図６は図３に示すＶｉ−Ｖｉ線に沿ってアレイ基板１０１の断面構造を詳細に示す。
【００２０】
図５に示すアレイ基板１０１では、ｍ×ｎ個の画素ＴＦＴ１２１がガラス基板などの光透過性絶縁基板１１１Ａ上に形成され、カラーフィルタ１２４により覆われる。カラーフィルタ１２４は各々１列の画素電極１５１に割り当てられ画素電極１５１の行方向に繰り返し並べられるストライプ状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｂにより構成される。ｍ×ｎ個の画素電極１５１はこのカラーフィルタ１２４上に形成される。また、複数の柱状スペーサ１３１がこれら画素電極１５１相互間においてカラーフィルタ１２４上に形成される。カラーフィルタ１２４、画素電極１５１、および柱状スペーサ１３１は配向膜１１３Ａにより全体的に覆われる。配向膜１１３Ａは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子をアレイ基板１０１に対して略垂直な方向に配向する。アレイ基板１０１は、さらに周辺領域１０４において、遮光領域１４１に対応して光透過性絶縁基板１１１上に形成される遮光層ＳＰを備える。また、アレイ基板１０１では、偏光板ＰＬ１が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ａの表面に貼り付けられる。
【００２１】
他方、対向基板１０２では、対向電極１５３がガラス基板などの透明な絶縁基板１１１Ｂ上に形成され、配向膜１１３Ｂがこの対向電極１５３を覆って形成される。対向電極１５３は、アレイ基板１０１側の複数の画素電極１５１全体に対向するように配置されるＩＴＯ等のＩＴＯ等の透明導電部材からなる。配向膜１１３Ｂは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子を対向基板１０２に対して略垂直な方向に配向する。また、対向基板１０２では、偏光板ＰＬ２が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ｂの表面に貼り付けられる。
【００２２】
図６により詳細に示すように、アレイ基板１０１では、ポリシリコン半導体層１１２が絶縁基板１１１Ａ表面のアンダーコーティング層１６０上に形成され、画素ＴＦＴ１２１用にパターニングされ、さらにゲート絶縁膜１６２により覆われる。画素ＴＦＴ１２１はゲート絶縁膜１６２を介して半導体層１１２の上方に配置されるゲート電極１６３、このゲート電極１６３に重なる半導体層１１２の部分からなるチャネル領域１１２Ｃ、このチャネル領域１１２Ｃの両側において半導体層１１２に不純物をドープすることにより形成されるドレイン領域１１２Ｄおよびソース領域１１２Ｓ、ドレイン領域１１２Ｄに接続されるドレイン電極１８８、並びにソース領域１１２Ｓに接続されるソース電極１８９を有する。
【００２３】
信号線Ｘ、走査線Ｙ、および補助容量線１５２等の配線部、画素ＴＦＴ１２１のゲート電極１６３、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は、アルミニウムや、モリブデン−タングステンなどの遮光性導電部材によって形成される。具体的には、走査線Ｙ、補助容量線１５２、およびゲート電極１６３がゲート絶縁膜１６２を覆って形成される例えばモリブデン−タングステンの導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。ここで、ゲート電極１６３は走査線Ｙと一体に形成される。信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は走査線Ｙ、補助容量線１５２、ゲート電極１６３、およびゲート絶縁膜１６２を覆う層間絶縁膜１７６上に形成される例えばアルミニウムの導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。ここで、ドレイン電極１８８はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール１７７内でドレイン領域１１２Ｄにコンタクトして信号線Ｘと一体に形成され、ソース電極１８９はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール１７８内でソース領域１１２Ｓにコンタクトして形成され、層間絶縁膜１７６を介して補助容量線１５２の一部に対向する。
【００２４】
信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、ソース電極１８９、および層間絶縁膜１７６はカラーフィルタ１２４で覆われる。画素電極１５１は、延出電極部１５１’が非表示領域ＮＤにおいてカラーフィルタ１２４を貫通するコンタクトホール１２６内で画素ＴＦＴ１２１のソース電極１８９にコンタクトするように形成される。
【００２５】
ちなみに、この液晶表示装置はカラーフィルタ１２４が画素ＴＦＴ１２１および画素電極１５１のアレイと共にアレイ基板１０１上に形成されるＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）構造である。このＣＯＡ構造は、カラーフィルタ１２４を対向基板１０２上に配置する場合に基板相互をずれなく貼り合わせるために必要とされる位置合わせを不要にできるため、製造上、材料コストの点からも好ましい。液晶表示装置が上述のように透過型である場合には、カラーフィルタ１２４の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などの透明樹脂であることが透過率、色合いの観点から好ましい。
【００２６】
画素電極１５１はＩＴＯなどからなる透明電極であり、画素ＴＦＴ１２１はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などの半導体層と、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ等の金属層との積層構造を有する能動素子として構成可能である。ブリッジ配線部３はスリット２により画素電極１５１を分割して得られる一対のサブピクセル電極部１間を接続する配線であることからＡｌ、Ｍｏ、Ｃｕなどの導電性金属を用いることができるが、これらサブピクセル電極部１と同じ材質である方が製造工程を増やさないという観点において好ましい。このため、ブリッジ配線部３はカラーフィルタ１２４上にＩＴＯの透明導電部材層を形成し、この透明導電部材層をパターニングすることによりサブピクセル電極部１と一体に形成される。
【００２７】
また、全ての表示領域ＰＤはアレイ基板１０１上で格子状に配置される絶縁性凸部４により囲まれる。図７は画素電極１５１の下地となるカラーフィルタ１２４のレイアウトを示す。絶縁性凸部４は図７に示すＶｉｉｉ−Ｖｉｉｉ線に平行な行方向において遮光層ＳＰ、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂの重なりにより得られ、図７に示すｉＸ−ｉＸ線に平行な列方向において遮光層ＳＰと赤色フィルタ層Ｒ、緑フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｇの各々との重なり、並びにコンタクトホール１２６にそれぞれ隣接して赤色フィルタ層Ｒ、緑フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｇを横断するよう非表示領域ＮＤに沿って形成される透明絶縁層Ｃと赤色フィルタ層Ｒ、緑フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｇの各々との重なりにより得られる。
【００２８】
図８は図７に示すＶｉｉｉ−Ｖｉｉｉ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示し、図９は図７に示すｉＸ−ｉＸ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示す。これら断面構造は、遮光層ＳＰ、緑色フィルタ層Ｇ、赤色フィルタ層Ｒ、青色フィルタ層Ｂ、透明絶縁層Ｃをこの順序で形成しパターニングすることにより得られる。例えば図８に示す断面では、赤色フィルタ層Ｒが遮光層ＳＰの端部および緑色フィルタ層Ｇの端部を覆い、青色フィルタ層Ｇが緑色フィルタ層Ｇの端部および赤色フィルタ層Ｒの端部を覆う。他方、図９に示す断面では、赤色フィルタ層Ｒが遮光層ＳＰの端部を覆い、透明絶縁層Ｃがコンタクトホール１２６に隣接した赤色フィルタ層Ｒの一部を覆う。緑および青用画素列における断面構成は、赤色フィルタ層Ｒを緑色フィルタ層Ｇおよび青色フィルタ層Ｂに置き換えることを除いて上述した赤用画素列の断面構成と同様である。
【００２９】
絶縁性凸部４の抵抗率ρは液晶層１９０の抵抗率と同等以上であることが必要であり、１０１２Ωｃｍ以上が好ましく、さらに１０１３Ωｃｍ以上であることが好ましい。また、液晶層１９０内の電場が適切に弱まるよう絶縁性凸部４を作用させるために、絶縁性凸部４の誘電率、高さ、および断面積によって決まるキャパシタンスを、その絶縁性凸部４上の液晶層１９０の誘電率、厚さ、および断面積に依存したキャパシタンスに比べて約１０倍以下の値にすることが好ましい。絶縁性凸部４の誘電率εが約３であるとすれば、これは約１０である液晶層１９０の誘電率のほぼ１／３となる。他方、絶縁性凸部４の高さが画素電極１５１表面から約０．１μｍであるとすれば、これは約３．５μｍである液晶層１９０の厚さのほぼ１／３５となる。従って、絶縁性凸部４に依存したキャパシタンスは、絶縁性凸部４上にある液晶層１９０に依存したキャパシタンスの約１０倍となり、液晶層１９０内の電場分布に影響を与えることができる。すなわち、絶縁性凸部４は誘電率が液晶層１９０の誘電率よりも小さいものほど好ましく、厚さが大きいものほど好ましい。絶縁性凸部４は約３の誘電率および０．１μｍ以上の高さを画素電極１５１表面に対して有すればよいが、絶縁性凸部４の高さをさらに１〜２μｍ程度に設定することにより、絶縁性凸部４の斜面形状を利用して一層好ましい作用を得ることができる。透明絶縁層Ｃの具体的な材料としては、カラーフィルタ１２４の材料であるアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などを用いることが可能である。ここでは、透明絶縁層Ｃがこれら樹脂材料を用いて透明に形成されたが、非表示領域ＮＤに形成されることから遮光性絶縁層に置き換えられてもよい。
【００３０】
本実施形態では、図８および図９に示すような絶縁性凸部４が画素表示領域ＰＤを取り囲んで形成される。画素表示領域ＰＤの周囲では、図１０に示すように液晶分子５が電圧無印加時に絶縁性凸部４の傾斜でのプレチルト角により基板面内方向について制御され、電圧印加時に画素電極１５１間の間隙に依存した電場による基板垂直方向に対しての傾き角の制御が加わる。これにより、図１１に示すような本来の所定の配列状態のみが安定化される。従って、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えて、この配列状態を一時的に乱しドメインの境界７が一時的に移動することがあっても、図１２に示すように元の配列状態に戻ることができる。
【００３１】
実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは９０秒後に視認されなくなった。
【００３２】
図１３は図９に示す絶縁性凸部４の変形例を示す。この変形例では、絶縁性凸部４が行方向に伸びることについて上述の実施例と同様であるが、遮光層ＳＰの形成後において赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂの形成に先行して透明絶縁層Ｃを行方向の非表示領域ＮＤに形成することにより得られる。コンタクトホール１２６はこの透明絶縁層Ｃの一部に形成される。この場合、２つの絶縁性凸部４が非表示領域ＮＤにおいてコンタクトホール１２６の両側に配置されるため、画素電極１５１の延出電極部１５１’がこれら絶縁性凸部４の一方を乗り越えるようにしてコンタクトホール１２６まで伸びることになる。この延出電極部１５１’はこの絶縁性凸部４の一部を覆うだけであるため、プレチルト角の制御に対する影響は少ない。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置は赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂが図１４に示すように配置されることを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、第１実施形態と同様部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３４】
この液晶表示装置では、赤、緑および青用画素列の各々について、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂのいずれかである対応色のフィルタ層が画素表示領域ＰＤに配置され、この対応色のフィルタ層とは異なる色のフィルタ層が非表示領域ＮＤに配置される。遮光層ＳＰ、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂは第１実施形態と同様にこの順序で形成され、後続のフィルタ層が先行のフィルタ層あるいは遮光層の端部に重ねられる。図１４では、赤用画素列が赤色フィルタ層Ｒを画素表示領域ＰＤに配置して緑色フィルタ層Ｇを非表示領域ＮＤに配置することにより得られ、緑用画素列が緑色フィルタ層Ｇを画素表示領域ＰＤに配置して赤色フィルタ層Ｒを非表示領域ＮＤに配置することにより得られ、青用画素列が青色フィルタ層Ｂを画素表示領域ＰＤに配置して緑色フィルタ層Ｇを非表示領域ＮＤに配置することにより得られる。
【００３５】
図１５は図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示し、図１６は図１４に示すＸＶｉ−ＸＶｉ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示し、図１７は図１４に示すＸＶｉｉ−ＸＶｉｉ線に沿ったカラーフィルタ１２４近傍の断面構造を示す。赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂは行方向において画素表示領域ＰＤに対してこの順序で繰り返し並べられ、これらフィルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂの端部が互いに重なるため、絶縁性凸部４が図１５に示すように行方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。また、赤用画素列では、赤色フィルタ層Ｒが画素列に共通な１本のストライプではなく、列方向において非表示領域ＮＤ毎に配置される緑色フィルタ層Ｇの端部に重なる複数の部分的なストライプとなるため、絶縁性凸部４が図１６に示すように列方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。緑用画素列では、緑色フィルタ層Ｇが画素列に共通な１本のストライプではなく、列方向において非表示領域ＮＤ毎に配置される赤色フィルタ層Ｒの端部に重なる複数の部分的なストライプとなるため、絶縁性凸部４が図１７に示すように列方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。青用画素列については、青色フィルタ層Ｂが画素列に共通な１本のストライプではなく、列方向において非表示領域ＮＤ毎に配置される赤色フィルタ層Ｒの端部に重なる複数の部分的なストライプとなるため、絶縁性凸部４が赤用画素列と同様に列方向において各画素表示領域ＰＤの両側に得られる。
【００３６】
本実施形態では、赤、緑および青用画素列の各々について、赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂのいずれかである対応色のフィルタ層が画素表示領域ＰＤに配置され、この対応色のフィルタ層とは異なる色のフィルタ層が非表示領域ＮＤに配置される。このため、絶縁性凸部４が第１実施例で使用された透明絶縁層Ｃを必要とせずにこれらフィルタ層の重なりにより画素表示領域ＰＤの両側に得ることができる。すなわち、この絶縁性凸部４がカラーフィルタ１２４の製造工程で同時に得られるため、基板の貼り合わせに高い精度を必要とせずに機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できるだけでなく、製造コストの増大も防止できる。
【００３７】
実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは９０秒後に視認されなくなった。
【００３８】
尚、比較例１として、図２０〜図２２に示すカラーフィルタＣＦを用い上述の絶縁凸部４を持たない構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは２４０秒後に視認されなくなった。
【００３９】
図１８は図４に示す画素電極１５１の第１変形例を示す。この第１変形例では、各サブピクセル電極部１に、複数の溝部９がスリット２の代わりに図１８に示すようなパターンで配置される。これら溝部９はカラーフィルタ１２４に溝状の開口部を設けることにより得られる。この場合、複数のドメインが各サブピクセル電極部１の起伏に依存した電場の揺らぎにより生成される。
【００４０】
図１８に示す画素電極１５１および図７〜図９に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４１】
図１８に示す画素電極１５１および図１４〜図１７に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４２】
尚、比較例２として、図１８に示す画素電極１５１および図２０〜図２２に示すカラーフィルタＣＦを用い上述の絶縁凸部４を持たない構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは１８０秒後に視認されなくなった。
【００４３】
図１９は図４に示す画素電極１５１の第２変形例を示す。この第２変形例では、各サブピクセル電極部１に、複数の溝部９がスリット２の代わりに図１９に示すようなパターンで配置される。これら溝部９はカラーフィルタ１２４に溝状の開口部を設けることにより得られる。この場合、第１変形例と同様に複数のドメインが各サブピクセル電極部１の起伏に依存した電場の揺らぎにより生成される。
【００４４】
図１９に示す画素電極１５１および図７〜図９に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４５】
図１９に示す画素電極１５１および図１４〜図１７に示すカラーフィルタ１２４を用い上述の絶縁凸部４を持つ構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは６０秒後に視認されなくなった。
【００４６】
尚、比較例３として、図１９に示す画素電極１５１および図２０〜図２２に示すカラーフィルタＣＦを用い上述の絶縁凸部４を持たない構造の液晶表示装置を上述の実施形態と同様の製造プロセスで製造した。実際に、画素電極１５１および対向電極１５３から液晶層１９０に電場が印加されると、液晶分子５はアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に平行な配列へと変形する。ここで、液晶表示装置の前面（面積２０ｍｍ２）に対して荷重４００ｇを５秒間負荷した後の表示ムラを観察したところ、この表示ムラは１８０秒後に視認されなくなった。
【００４７】
すなわち、上述した実施形態および変形例の液晶表示装置は、従来技術を用いた比較例１、２および３の液晶表示装置より高い表示品位を得ることが確認された。
【００４８】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲でさらに様々に変形可能である。
【００４９】
上述の実施例では、上述の実施形態では、配向膜１１３Ａおよび１１３Ｂが画素電極１５１および対向電極１５３上に配置されたが、構造によっては、用途に応じて種々な絶縁膜をこれらの電極上に介在させてもよい。この場合、絶縁膜は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２０３などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いることができる。絶縁膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ法ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、あるいは溶液塗布法などによって形成できる。また、絶縁膜が有機系薄膜の場合には、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、などで形成したり、ＬＢ （Ｌａｎｇｕｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などで形成することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、機械的衝撃に伴って画素電極間の間隙の影響により生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る液晶表示装置である液晶表示パネルの外観を示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの回路構造を概略的に示す図である。
【図３】図１に示す画素電極周辺の平面構造を示す図である。
【図４】図３に示す画素電極の詳細な形状を示す図である。
【図５】図３に示すＶ−Ｖ線に沿って液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。
【図６】図３に示すＶｉ−Ｖｉ線に沿ってアレイ基板の断面構造を詳細に示す図である。
【図７】図６に示す画素電極の下地となるカラーフィルタのレイアウトを示す図である。
【図８】図７に示すＶｉｉｉ−Ｖｉｉｉ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図９】図７に示すｉＸ−ｉＸ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１０】図９に示す絶縁性凸部により電圧無印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図１１】図９に示す絶縁性凸部により電圧印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図１２】図１１に示すドメイン境界が機械的衝撃により一時的に移動した後に再び得られる元の配列状態を示す図である。
【図１３】図９に示す絶縁性凸部の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１実施例に係る液晶表示装置である液晶表示パネルを説明するためのもので、画素電極の下地となるカラーフィルタのレイアウトを示す平面図である。
【図１５】図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１６】図１４に示すＸＶｉ−ＸＶｉ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１７】図１４に示すＸＶｉｉ−ＸＶｉｉ線に沿ったカラーフィルタ近傍の断面構造を示す図である。
【図１８】図４に示す画素電極の第１変形例を示す図である。
【図１９】図４に示す画素電極の第２変形例を示す図である。
【図２０】従来の液晶表示装置においてアレイ基板側に形成されるカラーフィルタのレイアウトを示す平面図である。
【図２１】図２０に示すＸＸｉ−ＸＸｉ線に沿ったカラーフィルタの断面図である。
【図２２】図２０に示すＸＸｉｉ−ＸＸｉｉ線に沿ったカラーフィルタの断面図である。
【図２３】図２２に示すカラーフィルタの構造で電圧無印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図２４】図２２に示すカラーフィルタの構造で電圧印加時に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【図２５】図２４に示すドメイン境界が機械的衝撃によって移動した場合に得られる液晶分子の配列状態を示す図である。
【符号の説明】
１…サブピクセル電極部、２…スリット、３…ブリッジ配線部、４…絶縁性凸部、５…液晶分子、６…電気力線、７…境界、８…絶縁性構造体、９…溝部、１００…液晶表示パネル、１０１…アレイ基板、１０２…対向基板、１２１…画素ＴＦＴ、１２４…カラーフィルタ、１５１…画素電極、１５１’…延出電極部、１５３…対向電極、１９０…液晶層、ＳＰ…遮光層、Ｒ…赤色フィルタ層、Ｇ…緑色フィルタ層、Ｂ…青色フィルタ層。
Claims (4)
- 複数の画素電極を含むアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に挟持され、前記画素電極および対向電極間の画素領域において前記アレイ基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が前記画素電極および前記対向電極間の電圧により制御される液晶層と、液晶分子の配向方向を規制する前記電場の揺らぎを生成して前記画素領域を液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割するために前記アレイ基板上に配置されるチルト制御部とを備え、前記アレイ基板は前記複数の画素電極の間隙を覆って配置される遮光性配線部、および前記遮光性配線部により遮光されない前記画素電極の部分に対応した画素表示領域を取り囲むように配置される絶縁性凸部を含むことを特徴とする液晶表示装置。
- 前記アレイ基板はさらに前記複数の画素電極の下地として形成され複数色のフィルタ層からなるカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記複数色のフィルタ層相互は前記絶縁性凸部を得るために前記画素表示領域の周囲において重ねて形成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
- 前記複数色のフィルタ層はさらに前記絶縁性凸部を得るために前記画素表示領域の周囲において前記複数色のフィルタ層以外の絶縁層に重ねて形成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
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