JP2005017886A

JP2005017886A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2005017886A
Application number: JP2003185056A
Authority: JP
Inventors: Kisako Ninomiya; 希佐子二ノ宮; Takashi Yamaguchi; 剛史山口; Yasushi Kawada; 靖川田; Yuzo Hisatake; 雄三久武; Natsuko Fujiyama; 奈津子藤山; Akio Murayama; 昭夫村山
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】液晶分子の配向リバースを軽減する。
【解決手段】液晶表示装置はアレイ基板と、対向基板と、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を含み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る。特に、アレイ基板は液晶層の画素領域に電界を印加する画素電極ＰＥ、画素領域が配向分割されるように画素電極ＰＥから印加される電界の傾きを制御する畝状構造体ＴＬ、および画素電極ＰＥの外縁を隆起させる下地として形成される傾き補正用突起ＣＬを含む。
【選択図】図１

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構造の液晶表示装置に関し、特にこの液晶層の画素領域が複数のドメインに配向分割される液晶表示装置に関する。
【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。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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡＮ（ＶｅｒｔｉｃａｌｌｙＡｌｉｇｎｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＨＡＮ（ＨｙｂｒｉｄＡｌｉｇｎｅｄＮｅｍａｔｉｃ）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−ＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モードおよび反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ：Ａｎｔｉ−ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）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。また、ＶＡＮモードは視野角の補償設計を容易にすることができ、さらに一対の電極基板であるアレイ基板および対向基板間に挟持される液晶層の画素領域を複数のドメインに配向分割するマルチドメイン構造により視野角を広げることもできる。
【０００５】
マルチドメイン構造を得る方式としては、アレイ基板上の画素電極および対向基板上の対向電極に配向分割用の絶縁構造物や電極スリットを設け、これらによって画素電極および対向電極から画素領域に印加される電界の傾きを制御することが一般的に行われている（例えば特許文献１参照）。また、近年では、画素電極に対向させて対向基板側に配置することが一般的であったカラーフィルタ層をアレイ基板側に配置することによりアレイ基板と対向基板との位置合せを不要にするようなプロセスも実用化されている。しかし、上述した方式でマルチドメイン構造を得る場合には、アレイ基板側の絶縁構造物や電極スリットの配置と対向基板側の絶縁構造物や電極スリットの配置とを適切な関係に設定することが必要であるため、上記メリットを活かすことができないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５６５６３９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような理由から、現在ではアレイ基板側からの制御だけで画素領域を配向分割することが考えられている。その一例としては、所定の間隔で隔てられる複数の画素電極の各々に起伏、すなわち凸凹を設ける方法がある。画素電極１の起伏は、例えば図１４および図１５に示すように絶縁性の樹脂レジストからなる線状突起２を覆ってＩＴＯのような光透過性の電極材料を堆積することにより得られる。ここで、負の誘電率異方性を示すネマチック液晶材料を液晶層の液晶組成物として用いて画素電極１および対向電極３に電圧を印加すると、液晶分子４は線状突起２付近において線状突起２に対して平行な方向ＴＤ１にディレクタを揃えて配向する。従って、２方向以上の異方性を持たせるように複数の線状突起２を配置したような構造体により画素領域を配向分割することができる。
【０００８】
しかしながら、画素電極１の外縁付近では、液晶分子４が漏れ電界効果のためにこの外縁に対して直交する方向ＴＤ２に傾倒する。このため、画素電極１の外縁付近にある液晶分子４と画素電極１の外縁付近よりも内側にある液晶分子４が配向リバースを発生させる結果になる。この配向リバースは光透過率を低下させる要因であり、特に画素電極１の外縁が構造体に平行する部分付近で顕著に発生する。例えば図１６はブリッジ接続された３個の副画素電極１Ｓからなる画素電極１において配向リバースを回避した例を示す。この例では、構造体５が画素電極１、すなわち全副画素電極１Ｓの下地としてこれらの外縁に対して直交するように配置されている。しかし、この配置は配向分割パターンを著しく制約し、用途に応じた画素設計を困難にしてしまう。
【０００９】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたもので、液晶分子の配向リバースを軽減す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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第１および第２電極基板と、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を含み第１および第２電極基板間に挟持される液晶層とを備え、第１電極基板は液晶層の画素領域に電界を印加する画素電極、画素領域が配向分割されるように画素電極から印加される電界の傾きを制御する構造体、および画素電極の外縁を隆起させる下地として形成される傾き補正用突起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、傾き補正用突起が画素電極の外縁を隆起させる下地として形成される。画素電極の外縁がこの突起により隆起すると、この外縁での漏れ電界効果を抑制するような電界の集中が生じる。これにより、液晶分子の配向方向が構造体付近だけでなく画素電極の外縁付近においてもこの構造体に依存して決定され易くなり、従来において画素電極の外縁付近の液晶分子とこの外縁付近よりも内側の液晶分子とによって発生していた配向リバースをなくすことができる。従って、畝状構造体を用いて第１電極基板側だけで配向分割を行うマルチドメイン構造のＶＡＮモードによって広い視野角を得た場合でも高い光透過率を確保することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る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マルチドメイン構造のＶＡＮモードで表示を行う透過型液晶表示パネルである。
【００１３】
図１はこの液晶表示パネルＴＭＤの平面構造を部分的に示し、図２は図１に示す液晶表示パネルＴＭＤの外観を示し、図３は図２に示す液晶表示パネルＴＭＤの回路構造を概略的に示し、図４は図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿って液晶表示パネルＴＭＤの断面構造を示す。
【００１４】
図２に示すように、液晶表示パネルＴＭＤは第１電極基板となるアレイ基板ＡＲと、第１電極基板に対向する第２電極基板となる対向基板ＣＴと、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を含みアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間に挟持される液晶層ＬＱとを備える。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは液晶層ＬＱを取り囲むように配置される外縁シール部材１１により貼り合わされる。液晶表示パネルＴＭＤでは、画像を表示するための表示領域ＤＡが外縁シール部材１１の内側に配置され、駆動回路を配置するための周辺領域ＥＡがこの表示領域ＤＡの周囲に配置される。液晶組成物はアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの貼合わせ後に液晶注入口１２から注入され、この注入後に封止部材１３により封止される。
【００１５】
アレイ基板ＡＲは、表示領域ＤＡにおいて、図３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ＰＥ、これら画素電極ＰＥ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ＰＥ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ＰＥに対応して走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に配置されたｍ×ｎ個の画素スイッチ１５を有し、さらに画素電極ＰＥの行に沿って配置されるｍ本の補助容量線１６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１６と略平行に配置される。各補助容量線１６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ＰＥと容量結合してそれぞれ補助容量Ｃｓを構成する。
【００１６】
また、アレイ基板ＡＲは、周辺領域ＥＡにおいて、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路ＹＤ、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路ＸＤを有する。各画素スイッチ１５は例えばポリシリコン薄膜トランジスタからなり、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ＰＥに印加する。
【００１７】
図１に示すように、画素電極ＰＥは金属等の遮光性導電部材からなる信号線Ｘおよび走査線Ｙによって区画され、電気的に絶縁された状態でこれら信号線Ｘおよび走査線Ｙに僅かに重なる。画素電極ＰＥはガラス基板などの光透過性絶縁基板ＧＬ２上に形成されるＩＴＯ等の透明導電部材からなり、その平面的な広がりによって液晶層ＬＱの画素領域に電界を印加する。また、この画素電極ＰＥは、画素電極ＰＥの下地となる構造体ＴＬおよび傾き補正用突起ＣＬに対応した起伏を有する。図１では、ハッチングが構造体ＴＬの範囲を示し、クロスハッチングが傾き補正用突起ＣＬの範囲を示す。構造体ＴＬは液晶層ＬＱの画素領域が複数のドメインに配向分割されるように画素電極ＰＥから印加される電界を制御する。また、傾き補正用突起ＣＬは画素電極ＰＥの外縁を隆起させ、これにより構造体ＴＬに依存して画素電極ＰＥの外縁付近に得られた電界の傾きを補正する。
【００１８】
図４に示すように、アレイ基板ＡＲでは、それぞれの画素スイッチ１５がガラス基板などの光透過性絶縁基板ＧＬ１上に形成され、カラーフィルタＣＦにより覆われる。カラーフィルタＣＦは、複数の画素電極ＰＥの行および列方向に繰り返し並べられ各々複数の画素電極ＰＥの１つに対向する赤カラーフィルタ層Ｒ、緑カラーフィルタ層Ｇ、青カラーフィルタ層Ｂにより構成される。また、複数の柱状スペーサ１７がこれら画素電極ＰＥ相互間においてカラーフィルタＣＦ上に形成される。カラーフィルタＣＦ、画素電極ＰＥ、および柱状スペーサ１７は配向膜１８により全体的に覆われる。配向膜１８は、電圧無印加状態において液晶層ＬＱの液晶組成物に含まれる液晶分子２０をアレイ基板ＡＲに対して略垂直な方向に配向させる。
【００１９】
画素スイッチ１５は絶縁基板ＧＬ１上のポリシリコン半導体層２１にゲート絶縁膜２２を介して重なるゲート電極１５Ｇ、半導体層２１においてゲート電極１５Ｇの下方に配置されるチャネル領域２１Ｃ、不純物のドープにより半導体層２１においてチャネル領域２１Ｃの両側に配置されるドレイン領域２１Ｄおよびソース領域２１Ｓ、ドレイン領域２１Ｄに接続されるドレイン電極１５Ｄ、並びにソース領域２１Ｓに接続されるソース電極１５Ｓを有する。信号線Ｘ、走査線Ｙ、および補助容量線１６等の配線部、画素スイッチ１５のゲート電極１５Ｇ、ドレイン電極１５Ｄ、およびソース電極１５Ｓは、アルミニウムやモリブデンなどの遮光性導電部材を用いて形成される。具体的には、走査線Ｙ、補助容量線１６、およびゲート電極１５Ｇは、ゲート絶縁膜２２を覆う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。本実施形態において、ゲート電極１５Ｇは走査線Ｙの一部となっている。
【００２０】
信号線Ｘ、ドレイン電極１５Ｄ、およびソース電極１５Ｓは、走査線Ｙ、補助容量線１６、ゲート電極１５Ｇ、およびゲート絶縁膜２２を覆う層間絶縁膜２３上に形成される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１５Ｄはゲート絶縁膜２２および層間絶縁膜２３を貫通するコンタクトホール内でドレイン領域２１Ｄにコンタクトして信号線Ｘと一体的に形成され、ソース電極１５Ｓはゲート絶縁膜２２および層間絶縁膜２３を貫通するコンタクトホール内でソース領域２１Ｓにコンタクトして形成される。ソース領域２１Ｓはゲート絶縁膜２２を介して補助容量線１６と対向する。カラーフィルタＣＦは信号線Ｘ、ドレイン電極１５Ｄ、およびソース電極１５Ｓを覆って形成される。画素電極ＰＥは、カラーフィルタＣＦを貫通するコンタクトホール２４内で画素スイッチ１５のソース電極１５Ｓにコンタクトするように形成される。ソース領域２１Ｓおよび画素電極ＰＥは補助容量線１６と容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。このようなアレイ基板ＡＲでは、偏光板ＰＬ１が液晶層ＬＱとは反対側となる絶縁基板ＧＬ１の表面に貼り付けられる。
【００２１】
他方、対向基板ＣＴでは、対向電極ＣＥがガラス基板などの光透過性絶縁基板ＧＬ２上に形成されるＩＴＯ等の透明導電部材からなり、配向膜１９がこの対向電極ＣＥを覆って形成される。対向電極ＣＥは、アレイ基板ＡＲ側に配置された複数の画素電極ＰＥ全体に対向するように配置される。配向膜１９は、液晶層ＬＱの液晶組成物に含まれる液晶分子２０を対向基板ＣＴに対して略垂直な方向に配向する。このような対向基板ＣＴでは、偏光板ＰＬ２が液晶層ＬＱとは反対側となる絶縁基板ＧＬ２の表面に貼り付けられる。
【００２２】
ちなみに、液晶表示パネルＴＭＤは、カラーフィルタＣＦが画素スイッチ１５および画素電極ＰＥのアレイと共にアレイ基板ＡＲ上に形成されるＣＯＡ（ＣｏｌｏｒｆｉｌｔｅｒＯｎＡｒｒａｙ）構造である。このＣＯＡ構造は、カラーフィルタＣＦを対向基板ＣＴ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高精度な位置合わせを不要にでき、この結果として製造処理を容易にし材料コストを低減することが可能である。液晶表示パネルＴＭＤが上述のように透過型である場合には、カラーフィルタＣＦ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。
【００２３】
アレイ基板ＡＲの製造工程では、最初に画素スイッチ１５用のポリシリコン半導体層２１が絶縁基板ＧＬ１上に形成され、ＴＥＯＳを原料とした二酸化珪素からなるゲート絶縁膜２２がポリシリコン半導体層２１を覆って０．１５μｍの厚さに形成される。走査線Ｙ、ゲート電極１５Ｇ、および補助容量線１６は例えばモリブデンタングステン合金の導電層を約０．３μｍの厚さでこのゲート絶縁膜２２上に形成し、これをフォトリソグラフィにより所定形状にパターニングすることにより得られる。続いて層間絶縁膜２３が走査線Ｙ、ゲート電極１５Ｇ、および補助容量線１６を覆って形成され、コンタクトホールがこの層間絶縁膜２３に形成される。この層間絶縁膜２３は０．３μｍの厚さを持ち、この上に例えばアルミニウムからなる導電層のドレイン電極１５Ｄ、信号線Ｙ、およびソース電極１５Ｓが形成される。ドレイン電極１５Ｄおよびソース電極１５Ｓはそれぞれ層間絶縁膜２３に形成されたコンタクトホールを介してポリシリコン半導体層２１のドレイン領域及びソース領域に接続される。
【００２４】
続いて、赤色の顔料を分散させた感光性レジストがスピンナーで全面塗布され、９０°Ｃの温度で１０分間乾燥される。この後、紫外線が、赤カラーフィルタ層Ｒのための領域を露光するために照射される。ここでは、赤カラーフィルタ層Ｒをストライプ状とし、かつ赤カラーフィルタ層Ｒ内にＴＦＴ１５と画素電極ＰＥとをつなぐコンタクトホール２４が形成されるようなフォトマスクを用いて露光を行う。紫外線の露光量は２００ｍＪ／ｃｍ^２に設定される。次に、この感光性レジストは水酸化カリウムを１重量パーセント含む水溶液を用いて２０秒間現像処理され、さらに２００°Ｃの温度で、６０分間焼成される。これにより、コンタクトホール２４を有する赤カラーフィルタ層Ｒが形成される。緑カラーフィルタ層Ｇおよび青カラーフィルタ層Ｂについても、対応色の顔料を分散させた感光性レジストを用いた赤カラーフィルタ層Ｒと同様の処理を繰り返すことにより形成される。これにより、各々厚さ１．５μｍの赤カラーフィルタ層Ｒ、緑カラーフィルタ層Ｇ、および青カラーフィルタ層ＢがカラーフィルタＣＦとして得られる。このカラーフィルタＣＦにおいて、コンタクトホール２４は補助容量線１６の上方領域で画素スイッチ１５のソース電極１５Ｓを露出するように配置される。
【００２５】
続いて、感光性透明樹脂レジストがスピンナーで全面塗布され、９０°Ｃの温度で１０分間乾燥される。この後、構造体ＥＬおよび傾き補正用突起ＣＬのパターンを規定するフォトマスクを用いて紫外線の露光を行う。ここで、紫外線の露光量は２００ｍＪ／ｃｍ^２に設定される。次に、この感光性透明樹脂レジストは水酸化カリウムを１重量パーセント含む水溶液を用いて２０秒間現像処理され、さらに２００°Ｃの温度で、６０分間焼成される。これにより、図５に示すように一体化された構造体ＴＬおよび傾き補正用突起ＣＬからなる透明樹脂レジストパターンが得られる。
【００２６】
その後、画素電極ＰＥが、厚さ約０．１μｍのＩＴＯをスパッタリングしてこれをフォトリソグラフィでパターニングすることにより形成される。従って、画素電極ＰＥは下地となる透明樹脂レジストパターンに対応した凸凹構造を持つことになる。
【００２７】
その後、感光性の黒色樹脂がスピンナーで塗布され、９０°Ｃの温度で、１０分間乾燥され、さらに紫外線が柱状スペーサ１７のための領域および図２に示す外縁シール部材１０６の内側において表示領域ＤＡを取り囲む額縁状の遮光領域（幅３ｍｍ）を露光させるフォトマスクを介して照射される。紫外線の露光量は３００ｍＪ／ｃｍ^２に設定される。その後、黒色樹脂がｐＨ＝１１．５のアルカリ性水溶液を用いた現像処理により選択的に除去され、２００°Ｃの温度で、６０分間焼成され、これにより柱状スペーサ１７が遮光層（図示せず）と一緒に形成される。
【００２８】
この後、配向膜１８が画素電極ＰＥ、カラーフィルタＣＦ、柱状スペーサ１７を覆って７０ｎｍの厚さで塗布される。
【００２９】
対向基板ＣＴについては、対向電極ＣＥが絶縁基板ＧＬ２上に形成され、配向膜１９がこの対向電極ＣＥを覆って７０ｎｍの厚さで塗布される。
【００３０】
このようにして得られたアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴは、それぞれの端面を治具で合わせ、さらにエポキシ系熱硬化樹脂の接着剤をアレイ基板ＡＲの外縁に沿って配置される外縁シール部材１１として用いて貼合わされる。続いて、負の誘電率異方性を持つネマチック液晶材料が液晶層ＬＱの液晶組成物として液晶注入口１２からアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間で外縁シール部材１１で囲まれた空間に注入され、液晶注入口１２がこの注入後に紫外線硬化樹脂からなる封止部材１３により封止される。
【００３１】
図５に示す透明樹脂レジストパターンは、液晶層ＬＱの画素領域に電界を印加する画素電極ＰＥを起伏させることによりこの電界の傾きを制御する。ここで、透明樹脂レジストパターンは、略９０°ずつ異なる４方向に５μｍの間隔で並び５μｍの幅に形成される複数の線状突起からなる畝状構造体ＴＬを含む。畝状構造体ＴＬは画素電極ＰＥから液晶層ＬＱに印加される電界の傾きを制御することにより画素領域を図５において破線で示す４つのドメインＤ１Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に配向分割する。構造体ＴＬの異方性は、液晶分子２０の配向方向を画素領域において隣接するドメインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に間で互いに異ならせる結果となる。ドメインＤ１は画素電極ＰＥの左上部分に対向して信号線Ｘに平行する３本の線状突起に対応して生成され、ドメインＤ２は画素電極ＰＥの右上部分に対向して走査線Ｙに平行する９本の線状突起により生成され、ドメインＤ３は画素電極ＰＥの右下部分に対向して信号線Ｘに平行する３本の線状突起により生成され、ドメインＤ４は画素電極ＰＥの左下部分に対向して走査線Ｙに平行する９本の線状突起により生成される。画素電極ＰＥからの電界が負の誘電異方性を示すネマチック液晶材料からなる液晶組成物に印加されると、液晶分子２０はそれぞれのドメインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の各々において対応線状突起に平行な方向にダイレクタを揃えて配向する。
【００３２】
透明樹脂レジストパターンは、さらに４本の線状突起からなる傾き補正用突起ＣＬを含む。これら４本の線状突起は構造体ＴＬに依存して画素電極ＰＥの外縁付近に得られた電界の傾きを補正するために画素電極ＰＥの外縁を隆起させる下地として形成される。これら４本の線状突起は、画素電極ＰＥの外縁のうちで、ドメインＤ１を生成する構造体ＴＬの線状突起に略平行な第１辺の一部、ドメインＤ２を生成する構造体ＴＬの線状突起に略平行な第２辺の一部、ドメインＤ３を生成する構造体ＴＬの線状突起に略平行な第３辺の一部、およびドメインＤ４を生成する構造体ＴＬの線状突起に略平行な第４辺の一部にそれぞれ沿って配置され、少なくとも構造体ＴＬの線状突起と同等の長さおよび幅に設定される。画素電極ＰＥはその外縁を隆起させる下地となる傾き補正用突起ＣＬに重ねて形成されるが、この画素電極ＰＥの外縁は傾き補正用突起ＣＬである４本の線状突起よりも外側にはみ出さないように設定されている。
【００３３】
図６は図５に示す傾き補正用突起ＣＬによって得られる液晶配向状態を画素電極ＰＥの平面に対して示し、図７はこの液晶配向状態を図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った画素電極ＰＥの断面に対して示す。傾き補正用突起ＣＬは図６に示すように構造体ＴＬに平行し、図７に示すように画素電極ＰＥの外縁を隆起させる。画素電極ＰＥの外縁が傾き補正用突起ＣＬに少なくとも部分的に重なって隆起すると、この外縁での漏れ電界効果を抑制するような電界の集中が生じる。これにより、液晶分子２０の配向方向が構造体ＴＬ付近だけでなく画素電極ＰＥの外縁付近においてもこの構造体ＴＬに依存して決定され易くなる。より正確には、液晶分子２０の配向方向が画素電極ＰＥの外縁付近で構造体ＴＬの電界制御効果および傾き補正用突起ＣＬに重ならずに隣接する画素電極ＰＥの部分の漏れ電界効果により決定される。
【００３４】
本実施形態では、画素電極ＰＥの外縁が構造体ＴＬ上と同様に隆起したことに伴う電界の集中によりこの外縁での漏れ電界効果を相殺できるため、従来において画素電極ＰＥの外縁付近の液晶分子２０とこの外縁付近よりも内側の液晶分子２０とによって発生していた配向リバースをなくすことができる。従って、構造体ＴＬを用いてアレイ基板ＡＲ側だけで配向分割を行うマルチドメイン構造のＶＡＮモードによって広い視野角を得た場合でも高い光透過率を確保することが可能になる。また、傾き補正用突起ＣＬと構造体ＴＬとは同一材料からなり、透明樹脂レジストパターンとして一体的に形成される。この場合には、傾き補正用突起ＣＬを形成する独立なプロセスが不要であり、製造コストを増大させることがない。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態に係る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第１実施形態と同様にマルチドメイン構造のＶＡＮモードで表示を行う透過型液晶表示パネルである。この液晶表示パネルは、透明樹脂レジストパターンが図８に示すような構造を有すること除いて第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については、同一参照符号を用いて説明する。
【００３６】
図８に示す透明樹脂レジストパターンでは、傾き補正用突起ＣＬが第１実施形態で用いられた５μｍもよりも広い１０μｍの幅で図８に示すように構造体ＴＬの線状突起に平行に形成される。ここで、透明樹脂レジストのパターニングに用いられるフォトマスクは変更されるが、それ以外のプロセスおよび材料は変更されない。上述のようなサイズ変更により、傾き補正用突起ＣＬは図９に示すように画素電極ＰＥの外縁よりもさらに５μｍだけ外側にはみ出すことになる。すなわち、画素電極ＰＥが画素電極ＰＥの下地となる補正用突起ＣＬ全体に重ならなくとも、画素電極ＰＥの外縁はこの補正用突起ＣＬによって隆起することになる。従って、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施形態に係る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第１実施形態と同様にマルチドメイン構造のＶＡＮモードで表示を行う透過型液晶表示パネルである。この液晶表示パネルは、透明樹脂レジストパターンが図１０に示すように区分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については、同一参照符号を用いて説明する。
【００３８】
一般に画素電極ＰＥが全体として長方形である場合、液晶配向が略９０°ずつ異なる４方向に設定された４つのドメインに画素領域を配向しても、これらドメイン間に良好な対称性を得ることが難しい。しかし、例えば図１１に示すように画素電極ＰＥを長手方向、すなわち信号線Ｘに沿った方向において３個の副画素電極ＳＰに区分し、これらをブリッジ配線ＢＲにより電気的に接続する場合には、図１０に示すような透明樹脂レジストパターンを用いることができる。この透明樹脂レジストパターンは、いずれも略正方形となるように等分されてそれぞれ３個の副画素電極ＳＰに対向するよう第１〜第３パターン部からなる。各パターン部では、構造体ＴＬの異方性が１個の副画素電極ＳＰに対応する画素領域の部分を１８０°異なる２つのドメインに配向分割するように決定される。ここで、透明樹脂レジストのパターニングに用いられるフォトマスクは変更されるが、それ以外のプロセスおよび材料は変更されない。
【００３９】
第１パターン部では、構造体ＴＬが信号線Ｘに平行なドメイン境界となる第１線状突起、この第１線状突起の一方側において走査線Ｙに平行する６本の第２線状突起、およびこの第１線状突起の他方側において走査線Ｙに平行する６本の第３線状突起からなる。第２線状突起および第３線状突起は同一の長さ、幅、および間隔で信号線Ｘ方向に並ぶ。さらに傾き補正用突起ＣＬは信号線Ｘ方向において一方の最外郭に位置した第２および第３線状突起に平行する線状突起および信号線Ｘ方向において他方の最外郭に位置した第２および第３線状突起に平行して配置される線状突起からなる。傾き補正用突起ＣＬの線状突起はいずれもこれら最外郭の第２および第３線状突起にこれらと同じ幅および間隔で隣接して配置される。構造体ＴＬおよび傾き補正用突起ＣＬはこの第１パターン部において一体的に形成されている。
【００４０】
第２パターン部では、構造体ＴＬが走査線Ｙに平行なドメイン境界となる第１線状突起、この第１線状突起の一方側において信号線Ｘに平行する６本の第２線状突起、およびこの第１線状突起の他方側において信号線Ｘに平行する６本の第３線状突起からなる。第２線状突起および第３線状突起は同一の長さ、幅、および間隔で走査線Ｙ方向に並ぶ。さらに傾き補正用突起ＣＬは走査線Ｙ方向において一方の最外郭に位置した第２および第３線状突起に平行する線状突起および走査線Ｙ方向において他方の最外郭に位置した第２および第３線状突起に平行する線状突起からなる。傾き補正用突起ＣＬの線状突起はいずれもこれら最外郭の第２および第３線状突起にこれらと同じ幅および間隔で隣接して配置される。畝状構造体ＴＬおよび傾き補正用突起ＣＬはこの第２パターン部において一体的に形成されている。
【００４１】
第３パターン部は上述の第１パターン部と同様に構成されている。
【００４２】
本実施形態では、画素電極ＰＥが全体として長方形であっても、これを副画素電極ＳＰに区分して各副画素電極ＳＰの外縁での漏れ電界効果をこの副画素電極ＳＰの下地となる傾き補正用突起ＣＬにより選択的に副画素電極ＳＰの外縁を隆起させて液晶配向を設定できる。これにより、第１実施形態と同様に配向リバースをなくすことができる。また、各副画素電極ＳＰ当たりのドメイン数を２分割に減らした結果として、ドメイン境界に発生するシュリーレンテクスチャの影響が低減し、第１実施形態よりも透過率を向上させることができる。さらに、画素電極ＰＥを３個の副画素電極ＳＰに分割した結果としてドメイン面積が低減されることから液晶の応答性を向上させることもできる。視野角特性については、画素電極ＰＥ全体で４方向の配向分割となるため、第１実施形態と同等の特性を得ることができる。傾き補正用突起ＣＬは、上述したようにドメインの分割数や分割方向を決定することを可能にするため、用途に応じた画素設計の自由度が格段に向上する。
【００４３】
次に、本発明の第４実施形態に係る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第１実施形態と同様にマルチドメイン構造のＶＡＮモードで表示を行う透過型液晶表示パネルである。この液晶表示パネルは、図１２および図１３に示すように傾き補正用突起ＣＬが構造体ＴＬから独立した構造であることを除いて第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については、同一参照符号を用いて説明する。
【００４４】
図１２はこの液晶表示パネルＴＭＤの平面構造を部分的に示し、図１３は図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った液晶表示パネルＴＭＤの断面構造を示す。この液晶表示パネルＴＭＤでは、傾き補正用突起ＣＬがアレイ基板ＡＲ上に形成されたカラーフィルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂの重なりを含み、構造体ＴＬが透明樹脂レジストで画素電極ＰＥ上に形成される。例えば図１３に示す断面では、傾き補正用突起ＣＬがカラーフィルタ層Ｒ，Ｇの重なりからなる線状突起およびカラーフィルタ層Ｇ，Ｂの重なりからなる線状突起を含む。これら線状突起は画素領域の境界に沿うように信号線Ｘ上に配置されている。ここで、カラーフィルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂ用の感光性樹脂レジストおよび構造体ＴＬ用の感光性樹脂レジストのパターニングで用いられるフォトマスクはそれぞれ変更されるが、それ以外のプロセスおよび材料は変更されない。
【００４５】
本実施形態では、傾き補正用突起ＣＬがカラーフィルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂ用に着色された樹脂レジストを材料としている。このため、この傾き補正用突起ＣＬでの透過率は透明樹脂レジストを材料とする構造体ＴＬでの透過率より若干低下するが、第１実施形態と同様に配向リバースをなくすことができる。また、この場合にも、傾き補正用突起ＣＬを形成する独立なプロセスが不要であるため、製造コストを増大させることがない。
【００４６】
ここで、図１に示す補正用突起ＣＬが省略される構造で製造した液晶表示パネルを比較例とし、この比較例および第１〜第４実施形態の液晶表示パネルＴＭＤの光透過率、配向分割均一性、および応答時間について測定した結果を示す。
【００４７】
【表１】

【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】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液晶分子の配向リバースを軽減することが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実施形態に係る液晶表示パネルの平面構造を部分的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの外観を示す図である。
【図３】図２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４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿って液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図５】図４に示す画素電極の下地となる透明樹脂パターンを示す図である。
【図６】図５に示す傾き補正用突起によって得られる液晶配向状態を画素電極の平面に対して示す図である。
【図７】この液晶配向状態を図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った画素電極の断面に対して示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液晶表示パネルに適用される透明樹脂レジストパターンを示す図である。
【図９】図８に示す透明樹脂レジストパターンが画素電極から外側にはみ出した状態を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る液晶表示パネルに適用される透明樹脂レジストパターンを示す図である。
【図１１】図１０に示す透明樹脂レジストパターンに重ねられる３個の副画素電極に区分された画素電極を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る液晶表示パネルの平面構造を部分的に示す図である。
【図１３】図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図１４】従来の液晶表示装置において得られる液晶配向状態を画素電極の平面に対して示す図である。
【図１５】液晶配向状態を図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿った画素電極の断面に対して示す図である。
【図１６】ブリッジ接続された３個の副画素電極からなる画素電極において配向リバースを回避した例を示す図である。
【符号の説明】
１５…画素スイッチ、２０…液晶分子、ＴＭＤ…液晶表示パネル、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…対向電極、ＣＬ…傾き補正用突起、ＴＬ…畝状構造体、ＣＦ…カラーフィルタ、Ｒ，Ｇ，Ｂ…カラーフィルタ層。

Claims

第１および第２電極基板と、負の誘電率異方性を有する液晶組成物を含み前記第１および第２電極基板間に挟持される液晶層とを備え、前記第１電極基板は前記液晶層の画素領域に電界を印加する画素電極、前記画素領域が配向分割されるように前記画素電極から印加される電界の傾きを制御する構造体、および前記画素電極の外縁を隆起させる下地として形成される傾き補正用突起を含むことを特徴とする液晶表示装置。
前記傾き補正用突起は前記画素電極の外縁のうちで少なくとも前記構造体に対して略平行な部分に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記傾き補正用突起は前記構造体と同一材料からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記傾き補正用突起は前記第１電極基板上に形成されるカラーフィルタ層の重なり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。