JP2004240419A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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させる。
【解決手段】液晶表示装置はアレイ基板と、対向基板と、アレイ基板および対向基板間に挟持される液晶層とを備え、アレイ基板上の画素電極は画素領域に電場を印加する複数の電極部１、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よう複数の電極部２間に配置されるスリット２、およびスリット２の一部を横断して複数の電極部１を接続するブリッジ配線部３を含む。特に、アレイ基板はブリッジ配線部３および対向電極間の単位面積当たりのキャパシタンスを電極部１および対向電極間の単位面積当たりのキャパシタンスより小さくする構造を有する。
【選択図】図７

Description

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装置に関し、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装置に関する。

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。特にアクティブマトリクス型液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor）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。

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。

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、ＶＡＮモードは視野角の補償設計が容易であり、この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各画素の液晶層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。

ＶＡＮモードのマルチドメイン構造が液晶表示装置の画素に適用される場合、各画素の液晶層に電場を印加する電極の一部または周囲に例えばスリットまたは絶縁構造物を用いて電場の揺らぎを生成し、こ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が得られる（例えば、特許文献１を参照）。

図１３は従来の液晶表示装置においてマルチドメイン構造の画素を得るためにスリットを用いた例を示す。画素電極はスリット２により隔てられブリッジ配線部３を介して等電位に設定される複数の電極部１で構成される。ブリッジ配線部３はこれら電極部１相互を同一平面上で電気的に接続する配線としてこれら電極部１と一体的に形成される。ブリッジ配線部３はスリット２の一部を横断するため、スリット２を用いて液晶層内に生成した電場の揺らぎを乱す。この結果として、液晶分子４のチルト方向がスリット２に依存する有用なドメインだけでなく、液晶分子４のチルト方向がブリッジ配線部３に依存する不用なドメインも電場の印加に伴って生じることがある。これを実際に偏光顕微鏡で観察すると、シュリーレンテクスチャと呼ばれる黒線５がこれらドメインの境界に観察される。

図１４は図１３に示すXIV-XIV線に沿った断面でブリッジ配線部３の両端に隣接する液晶分子４の配列状態を示す。ここでは、電気力線６がスリット２による電場の揺らぎとして傾いていないため、液晶分子４がスリット２側の配列に整合して２方向に配列される。これに対し、図１５は図１３に示すXV-XV線に沿った断面でブリッジ配線部３の両側辺に隣接する液晶分子４の配列状態を示す。ここでは、液晶分子４が電気力線６の傾きに影響されて図１４とは異なる２方向に配列される。すなわち、液晶分子４の配列はブリッジ配線部３の近傍において４方向となる。
特開２００２−１６９１５９号公報

ところで、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場合、液晶分子４の配列状態は図１６に示すように乱れる。図１６に示すXVII-XVII線に沿った断面でブリッジ配線部３の両端に隣接する位置では、電気力線６は傾いていないため、液晶分子４は外力により図１４に示す配列状態から図１７に示すようにどの方向にも配列可能である。実際に液晶分子４の配列状態が図１６に示すように乱れると、ブリッジ配線部３に依存するドメインが大きくなると同時にスリット２に依存するドメインが小さくなるという現象が生じる。これにより、図１６に示すようにシュリーレンテクスチャの黒線５が長くなり、これが透過率に影響して表示画面上の表示ムラとして視認されるようになる。画像表示のために電場が印加され続けていると、液晶分子がディスクリネーションと呼ばれる配列欠陥の移動を伴って乱れのない元の配列状態に戻るために長い時間を必要とし、表示ムラも液晶分子４が図１４に示すような元の配列状態に戻るまで無くならない。

また、ＣＰＡ(Continuous Pinwheel Alignment)モードの液晶表示装置では、各画素が複数のサブピクセルに分割され、液晶分子をサブピクセル内で回転対称に配列させる。電場は例えば正方形のような対称性の高い複数のサブピクセル電極から液晶層に印加される。従って、省配線のためにこれらサブピクセル電極を電気的に接続して等電位にする配線としてブリッジ配線部を設ける場合にも同様な問題が生じる。

本発明の目的は上述の問題点を解消し、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液晶表示装置を提供するものである。

本発明の第１観点によれば、導電体からなる第１電極を含む第１基板と、第１電極に対向して配置される第２電極を含む第２基板と、第１および第２基板間に挟持され、第１および第２電極間に電位差が無い状態で第１および第２基板に対して略垂直に配向された液晶分子を有する液晶層とを備え、第１電極は、第１および第２電極間に電位差を与えた際に第１および第２電極の重なりによって規定される画素領域を液晶分子のダイレクタが互いに異なる複数の微小領域に区分する境界として導電体に形成される欠損部、および欠損部において導電体の隣接部分を相互接続するブリッジ配線部を有し、ブリッジ配線部は第１および第２電極間に電位差を与えたときにブリッジ配線部上に位置する画素領域の一部に発生する電場を複数の微小領域に発生する電場より小さくするように形成される液晶表示装置が提供される。

本発明の第２観点によれば、導電体からなる第１電極を含む第１基板と、第１電極に対向して配置される第２電極を含む第２基板と、第１基板および第２基板間に挟持され、第１および第２電極間に電位差が無い状態で第１および第２基板に対して略垂直に配向された液晶分子を有する液晶層とを備え、第１電極は、第１および第２電極間に電位差を与えた際に第１および第２電極の重なりによって規定される画素領域に液晶分子のダイレクタのパターンがそれぞれ略等しい複数の微小領域を生成する複数の導電体パターン、および複数の導電体パターンを相互接続するブリッジ配線部を有し、ブリッジ配線部は第１および第２電極間に電位差を与えたときにブリッジ配線部上に位置する画素領域の一部に発生する電場を複数の微小領域に発生する電場より小さくするように形成される液晶表示装置が提供される。

これら液晶表示装置では、ブリッジ配線部は第１および第２電極間に電位差を与えたときにブリッジ配線部上に位置する画素領域の一部に発生する電場を複数の微小領域に発生する電場より小さくするように形成される。これによりブリッジ配線部上の電場を欠損部上の電場に近づけることが可能である。従って、機械的衝撃を与えても、ブリッジ配線部上で欠損部と同様に電場制御されているので、液晶分子の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。

ちなみに、このような第１基板の構造は、例えばブリッジ配線部を第１基板において導電体よりも対向電極から離して配置したり、液晶層よりも小さい誘電率の絶縁性構造体をブリッジ配線部上に配置したり、これらを組み合わせたりすることにより得ることができる。実際に、ブリッジ配線部を第１基板において導電体よりも対向電極から離すには、例えば絶縁部材層を導電体およびブリッジ配線部の下地として第１基板に形成し、ブリッジ配線部を収容してブリッジ配線部を導電体よりも低い位置に設定する凹状の開口部をこの絶縁部材層に設けることで容易に実現できる。

以下、本発明の第１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。

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に示す液晶表示パネル１００の断面構造を概略的に示し、図４は図３に示すアレイ基板の断面構造を詳細に示す。

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に示すように外縁シール部材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、この注入後に封止される。

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は対向電位ＶＣＯＭ等の所定電位に設定され、対応行の画素電極１５１と同電位となるｎ個の補助容量電極１６１と容量結合してそれぞれ補助容量を構成する。

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。

図３に示すように、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１１１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１２４Ｒ、緑色フィルタ層１２４Ｇ、青色フィルタ層１２４Ｂ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ＩＴＯ等の透明導電部材からなる。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１１１の表面に貼り付けられる。

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性基板１１１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１１１の表面に貼り付けられる。

図４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１１１表面のアンダーコーティング層１６０上に形成され、画素ＴＦＴ１２１および補助容量電極１６１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に対向する半導体層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たドレイン領域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。補助容量電極１６１はこの補助容量電極１６１用の半導体層１１２に不純物をドープすることにより形成される。画素電極１５１はこの補助容量電極１６１にコンタクト電極１８０を介して接続される。

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、並びにコンタクト電極１８０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を有する低抵抗材料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、補助容量線１５２の一部はゲート絶縁膜１６２を介して補助容量電極１６１に対向する。信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、ソース電極１８９、およびコンタクト電極１８０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、コンタクト電極１８０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１７９内で補助容量電極１６１にコンタクトして形成される。

信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、ソース電極１８９、コンタクト電極１８０、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にコンタクトすると共に、カラーフィルタ１２４を貫通するスルーホール１８１内でコンタクト電極１８０にコンタクトして形成される。

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(Color filter 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したような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。もし、液晶表示装置が反射型であれば、色に対する制限がなくなることから、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以外に黒色樹脂等をカラーフィルタ１２４の材料として用いることも可能である。

図５は上述の画素電極１５１の平面構造を示す。画素電極１５１は導電体である複数の電極部１と、これら電極部１を隔てる欠損部としてのスリット２と、スリット２を横切ってこれら電極部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を有する。対向基板１０２の対向電極１５３上には、図５に破線で示す畝状の絶縁構造体７がスリット３と協力して液晶層１９０内に電場の揺らぎ生成するために設けられる。

図６はブリッジ配線部３付近の平面構造を示し、図７は図６に示すVII-VII線に沿った断面構造を示す。ここで、画素電極１５１と対向電極１５３との間に電位差を与えた際に、液晶分子４はスリット２を境界としてそれぞれ異なる配向方向（ディレクタ）に揃えて倒れることになる。これにより、液晶分子４のディレクタがそれぞれ異なる微小領域がスリット２の両側に得られる。すなわち、スリット２は画素電極１５１および対向電極１５３の重なりによって規定される画素領域を液晶分子のダイレクタが互いに異なる複数の微小領域に区分する境界として画素電極１５１の導電体に形成されている。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電極部１と一体に形成される。カラーフィルタ１２４はブリッジ配線部３に対応する領域にコンタクトホール１８１と共通の処理工程で形成される凹状の開口部ＲＳを有する。これにより、ブリッジ配線部３が図７に示すような断面構造となる。ここで、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複数の電極部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、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、上述の透明導電部材層のパターニングにより電極部１と一体的に形成される。

ここでは、ブリッジ配線部３が画素電極１５１および対向電極１５３間に電位差を与えたときにブリッジ配線部３上に位置する画素領域の一部に発生する電場を複数の微小領域に発生する電場より小さくするように形成される。具体的には、アレイ基板１０１がブリッジ配線部３および対向電極１５３間の単位面積当たりのキャパシタンスを画素電極１５１の電極部１および対向電極１５３間の単位面積当たりのキャパシタンスより小さくする構造を有し、ブリッジ配線部３上の電場を弱めてスリット２上の電場に近づける。上述のように画素電極１５１の下地となるカラーフィルタ１２４のような絶縁部材層に凹状の開口部ＲＳを設けてブリッジ配線部３をこの開口部ＲＳ内に配置すると、ブリッジ配線部３が全体として電極部１平面よりも低くなる。この場合、ブリッジ配線部３および対向電極１５３間の距離が画素電極１５１の電極部１および対向電極１５３間の距離より長くなり、ブリッジ配線部３上の電場が弱められる。これにより、ブリッジ配線部３上の電場をスリット２上の電場に近づけて、液晶分子４の配向方向をブリッジ配線部３近傍においてスリット２近傍と同様にできる。具体的には、ブリッジ配線部３が４５°のテーパ角で少なくとも０.５μｍ、実用上好ましくは１〜２μｍ程度の深さになるように設定される。

本実施形態では、図７に示すようにブリッジ配線部３を画素電極１５１に対して凹部となるような構造にしてある。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４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。これによりブリッジ配線部３は周辺のスリット２と同じ方向の歪み電場を形成し、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍は本来の所定の配列状態のみが形成される。この状態で機械的衝撃を与えても、スリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子４の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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。

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ブリッジ配線部３付近の構造が図８に示すように構成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。

この液晶表示装置では、ブリッジ配線部３上の電場をスリット２上の電場に近づけて液晶分子４の配向方向をブリッジ配線部３近傍においてスリット２近傍と同様にするため、絶縁性構造体８が液晶層１９０に隣接させてブリッジ配線部３上に配置される。これは、絶縁性構造体８の電場遮蔽効果を利用するものであるが、液晶表示装置の交流特性および直流特性に関する必要条件を満足させなければならない。直流特性の観点からは、絶縁性構造体８の抵抗率ρについて画素ＴＦＴ１２１の駆動上の条件がある。すなわち、絶縁性構造体８の抵抗率ρは１０^１３Ωｃｍ程度またはそれ以上である液晶層１９０の抵抗率と同等以上であることが必要であり、１０^１２Ωｃｍ以上が好ましく、１０^１３Ωｃｍ以上であることがより好ましい。また、交流特性の観点からは、液晶層１９０内の電場が適切に弱まるよう絶縁性構造体８を作用させるために、絶縁性構造体８の誘電率、厚さ、および断面積によって決まるキャパシタンスを、その絶縁性構造体８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。絶縁性構造体８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、絶縁性構造体８の厚さが約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、絶縁性構造体８に依存したキャパシタンスは、絶縁性構造体８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、絶縁性構造体８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。絶縁性構造体８は約３の誘電率および０.１μｍ以上の厚さを有すればよいが、絶縁性構造体８の厚さをさらに１〜２μｍ程度に設定することにより、絶縁性構造体８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。絶縁性構造体８の具体的な材料としては、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。特に、液晶層透過率を重視する設計では透明な樹脂材料を用いることが好ましい。さらに、用途に応じてこれら樹脂を組み合わせることも可能である。

本実施形態では、図８に示すように絶縁性構造体８が液晶層１９０に隣接させてブリッジ配線部３上に配置される。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４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。これによりブリッジ配線部３は周辺のスリット２と同じ方向の歪み電場を形成し、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍は本来の所定の配列状態のみが形成される。この状態で機械的衝撃を与えても、スリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子４の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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。

次に本発明の第３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ブリッジ配線部３付近の構造が図９に示すように構成されることを除いて第２実施形態と同様に構成される。このため、第２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。

この液晶表示装置では、カラーフィルタ１２４がブリッジ配線部３に対応する領域にコンタクトホール１８１と共通の処理工程で形成される凹状の開口部ＲＳを有する。ブリッジ配線部３はこのカラーフィルタ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電極部１と一体に形成される。さらに、絶縁性構造体８が液晶層１９０に隣接させてブリッジ配線部３上に形成される。この絶縁性構造体８は柱状スペーサ１３１の形成処理で柱状スペーサ１３１の材料をブリッジ配線部３上にも配置することにより得られる。これにより、ブリッジ配線部３が図９に示す断面構造を持ち絶縁性構造体８で覆われる。

本実施形態では、絶縁性構造体８が図９に示すように液晶層１９０に隣接させて第１実施形態と同様に画素電極１５１に対して凹部となるような構造のブリッジ配線部３上に配置される。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４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。これによりブリッジ配線部３は周辺のスリット２と同じ方向の歪み電場を形成し、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍は本来の所定の配列状態のみが形成される。この状態で機械的衝撃を与えても、スリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子４の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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。

尚、比較例１として、ブリッジ配線部３を画素電極１５１に対して凹部となるような構造にしたり、液晶層１９０に隣接させてブリッジ配線部３上に絶縁性構造体８を配置したりせずに図１４に示す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。この画素電極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４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。しかし、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍はスリット２に依存した所定の配列状態が形成されていても、この状態で機械的衝撃を与えると、スリット２と同様に電場制御されていないため、液晶分子４の配列が乱された後この所定の配列状態に速やかに戻れない。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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。

図１０は図５に示す画素電極１５１の第１変形例を示す。この第１変形例は、液晶表示装置がＣＰＡ(Continuous Pinwheel Alignment)モードである場合に適用したもので、各画素が複数のサブピクセルに分割され、液晶分子４がサブピクセル内で回転対称に配列される。具体的には、画素電極１５１がスリット２により各々正方形であるサブピクセル電極部１’に分割され、ブリッジ配線部３が省配線のためにこれらサブピクセル電極部１’を電気的に接続して等電位にする配線として形成される。本変形例の場合、サブピクセル内で液晶分子４のダイレクタが一方向ではない。すなわち、多様な方向に液晶分子４が揃って倒れるが、この倒れ方のパターンは複数のサブピクセル相互について比べた場合にほぼ同じになっている。本変形例では、このようなサブピクセルに相当する領域を微小領域と呼び、これらサブピクセル電極部１’を相互接続する配線をブリッジ配線部と呼ぶ。

ブリッジ配線部３については、図７に示すものと同様にカラーフィルタ１２４に凹状の開口部ＲＳを設けることにより画素電極１５１に対して凹部となるような構造にしてある。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４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。これによりブリッジ配線部３は周辺のスリット２と同じ方向の歪み電場を形成し、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍は本来の所定の配列状態のみが形成される。この状態で機械的衝撃を与えても、スリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子４の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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。

図１１は図５に示す画素電極１５１の第２変形例を示す。この第２変形例は、液晶表示装置がＣＰＡ(Continuous Pinwheel Alignment)モードである場合に適用したもので、各画素が複数のサブピクセルに分割され、液晶分子４がサブピクセル内で回転対称に配列される。具体的には、画素電極１５１がスリット２により各々正方形であるサブピクセル電極部１’に分割され、ブリッジ配線部３が省配線のためにこれらサブピクセル電極部１’を電気的に接続して等電位にする配線として形成される。また、各サブピクセル電極部１’には、複数の溝部９が液晶配向をより良くするために図１１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。

ブリッジ配線部３については、図７に示すものと同様にカラーフィルタ１２４に凹状の開口部ＲＳを設けることにより画素電極１５１に対して凹部となるような構造にしてある。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４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。これによりブリッジ配線部３は周辺のスリット２と同じ方向の歪み電場を形成し、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍は本来の所定の配列状態のみが形成される。この状態で機械的衝撃を与えても、スリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子４の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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。

図１２は図５に示す画素電極１５１の第３変形例を示す。この第３変形例は、液晶表示装置がＣＰＡ(Continuous Pinwheel Alignment)モードである場合に適用したもので、各画素が複数のサブピクセルに分割され、液晶分子４がサブピクセル内で回転対称に配列される。具体的には、画素電極１５１がスリット２により各々正方形であるサブピクセル電極部１’に分割され、ブリッジ配線部３が省配線のためにこれらサブピクセル電極部１’を電気的に接続して等電位にする配線として形成される。また、各サブピクセル電極部１’には、複数の溝部９が液晶配向をより良くするために図１２に示すようなパターンで配置される。

ブリッジ配線部３については、図８に示すものと同様に誘電体としての絶縁性構造体８が液晶層１９０に隣接させてブリッジ配線部３上に配置される。この絶縁性構造体８はその誘電率が液晶層１９０の誘電率よりも小さいものである。この絶縁性構造体８は柱状スペーサ１３１の形成処理で柱状スペーサ１３１の材料をブリッジ配線部３上にも配置することにより得られる。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４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。これによりブリッジ配線部３は周辺のスリット２と同じ方向の歪み電場を形成し、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍は本来の所定の配列状態のみが形成される。この状態で機械的衝撃を与えても、スリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子４の配列が乱されても所定の状態に速やかに戻る。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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４５秒後に視認されなくなった。

尚、比較例２として、ブリッジ配線部３を画素電極１５１に対して凹部となるような構造にしたり、液晶層１９０に隣接させてブリッジ配線部３上に絶縁性構造体８を配置したりせず第１変形例の画素電極１５１を持つ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。この画素電極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４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。しかし、図６に示すようにブリッジ配線部３近傍はスリット２に依存した所定の配列状態が形成されていても、この状態で機械的衝撃を与えると、スリット２と同様に電場制御されていないため、液晶分子４の配列が乱された後この所定の配列状態に速やかに戻れない。実際に、液晶表示装置の前面(面積２０ｍｍ^２)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３００秒後に視認されなくなった。

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および２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。

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。

上述の実施形態では、絶縁性構造体７が対向基板１０２の対向電極１５３上に形成されたが、この絶縁性構造体７は対向電極１５３の切欠部として形成されるスリット２に置き換えられてもよい。

また、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ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２０_３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。

本発明の第１実施形態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１に示す液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。 図３に示すアレイ基板の断面構造を詳細に示す図である。 図２〜図４に示す画素電極の平面構造を示す図である。 図５に示すブリッジ配線部付近の平面構造を示す図である。 図６に示すVII-VII線に沿った断面構造を示す図である。 本発明の第２実施形態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あって、図６に示すVII-VII線に沿ってブリッジ配線付近の断面構造を示す図である。 本発明の第２実施形態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、図６に示すVII-VII線に沿ってブリッジ配線付近の断面構造を示す図である。 図５に示す画素電極の第１変形例を示す図である。 図５に示す画素電極の第２変形例を示す図である。 図５に示す画素電極の第３変形例を示す図である。 従来の液晶表示装置においてマルチドメイン構造の画素を得るためにスリットを用いた例を示す図である。 図１３に示すXIV-XIV線に沿った断面でブリッジ配線部の両端に隣接する液晶分子の配列状態を示す図である。 図１３に示すXV-XV線に沿った断面でブリッジ配線部の両側辺に隣接する液晶分子の配列状態を示す図である。 図１５に示す状態から機械的衝撃で乱れた液晶分子の配列状態を示す図である。 液晶分子が図１６に示す配列状態のようにどの方向にも配列可能であることを説明するための図である。

符号の説明

１…電極部、１’…サブピクセル電極部、２…スリット、３…ブリッジ配線部、４…液晶分子、５…シュリーレンテクスチャ、６…電気力線、７…絶縁性構造体、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、１５３…対向電極、１９０…液晶層、ＲＳ…開口部。

Claims (11)

1. 導電体からなる第１電極を含む第１基板と、
   前記第１電極に対向して配置される第２電極を含む第２基板と、
   前記第１および第２基板間に挟持され、前記第１および第２電極間に電位差が無い状態で前記第１および第２基板に対して略垂直に配向された液晶分子を有する液晶層とを備え、
   前記第１電極は、前記第１および第２電極間に電位差を与えた際に前記第１および第２電極の重なりによって規定される画素領域を前記液晶分子のダイレクタが互いに異なる複数の微小領域に区分する境界として前記導電体に形成される欠損部、および前記欠損部において前記導電体の隣接部分を相互接続するブリッジ配線部を有し、前記ブリッジ配線部は前記第１および第２電極間に電位差を与えたときに前記ブリッジ配線部上に位置する前記画素領域の一部に発生する電場を前記複数の微小領域に発生する電場より小さくするように形成されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 導電体からなる第１電極を含む第１基板と、
   前記第１電極に対向して配置される第２電極を含む第２基板と、
   前記第１基板および第２基板間に挟持され、前記第１および第２電極間に電位差が無い状態で前記第１および第２基板に対して略垂直に配向された液晶分子を有する液晶層とを備え、
   前記第１電極は、前記第１および第２電極間に電位差を与えた際に前記第１および第２電極の重なりによって規定される画素領域に液晶分子のダイレクタのパターンがそれぞれ略等しい複数の微小領域を生成する複数の導電体パターン、および前記複数の導電体パターンを相互接続するブリッジ配線部を有し、前記ブリッジ配線部は前記第１および第２電極間に電位差を与えたときに前記ブリッジ配線部上に位置する前記画素領域の一部に発生する電場を前記複数の微小領域に発生する電場より小さくするように形成されることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記第１および第２電極間の単位面積当たりの容量は前記ブリッジ配線部上に位置する前記画素領域の一部に対応する範囲で前記微小領域に対応する範囲よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層よりも誘電率の小さい誘電体が前記ブリッジ配線部上に位置する前記画素領域の一部に配置されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記誘電体は、誘電率３以下、厚さ０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. さらに前記第１基板と第２基板間にこれらの間隙を保つためのスペーサを備え、前記誘電体は前記スペーサと同じ材料からなることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１および第２電極間の距離は、前記ブリッジ配線部上に位置する前記画素領域の一部に対応する範囲で前記微小領域に対応する範囲よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１および第２電極間の距離は前記ブリッジ配線部上に位置する前記画素領域の一部に対応する範囲で０．５〜２．０μｍだけ前記微小領域に対応する範囲よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１電極のブリッジ配線部は前記第１基板に設けられた凹部上に形成されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 誘電体が前記ブリッジ配線部上に形成されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１電極は前記第１基板に設けられたカラーフィルタ上に形成され、前記凹部はカラーフィルタの一部であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。

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