JP2007133054A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の良い液晶セルを提供する。
【解決手段】アレイ基板２の画素５内の画素電極６の高電圧領域6aを挟んだ両側に低電圧領域6bを配置して対称にする。対向基板31の対向電極34から画素電極６の高電圧領域6aおよび低電圧領域6bへの電圧の印加による液晶分子41の動きが、高電圧領域6aの中心を基準に対称になる。印加電圧が異なる高電圧領域6aと低電圧領域6bとの間での配向揺らぎが対称になる。画素５の液晶配向安定性を向上できる。液晶層42中の液晶分子41の印加電圧の高低に基づく配向揺らぎによる表示むらや表示不良を回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介在された液晶表示装置に関する。

従来、この種の液晶表示装置は、液晶素子を用いており、軽量、薄型および低消費電力などの特徴を有することから、ＯＡ機器や、情報端末装置、時計、テレビジョンなどの様々な分野に用いられている。特に、液晶表示装置の中で、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)素子を用いた液晶表示装置は、ＴＦＴ素子が応答性に優れている点から、携帯電話器や、テレビジョン、コンピュータなどの多くの表示装置として用いられている。

近年、情報端末装置の小型軽量化に伴い、高精細で視野角の広い表示装置が要求されている。そして、この高精細化には、ＴＦＴ素子が設けられているアレイ基板の構造の微細化によって対応がなされている。一方、視野角については、ネマチック液晶を用いたＯＣＢ(Optically Compensated Bend)方式や、ＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment)方式、ＩＰＳ(In-Plane Switching:横電界)方式を用いた広視野角な液晶モードを有する表示装置などが知られている。

特に、ＭＶＡ方式を用いた表示装置は、スリットや誘電体リブなどの配向分割構造が画素電極に設けられており、この配向分割機構にて液晶分子の動きを制御して視野角を広くしているため、テレビジョンや携帯電話器用の表示素子として広く用いられている。そして、この種のＭＶＡ方式を用いた液晶表示装置としては、配向分割用の導電体層を用いて誘電体層を形成し、この誘電体層による電圧降下によって液晶層のリタデーションを制御する構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。

さらに近年では、ＣＲ(Computed Radiography:コンピュータＸ線画像法)視野角や輝度視野角、色視野角といったテレビジョン用としての画質項目での性能改善も強く求められている。特に、ＭＶＡ方式の表示装置では、従来、階調輝度視野角の点でＩＰＳ方式の表示装置と比べて劣るなどの問題があり、この問題を回避するために１つの画素電極内に複数の電圧を加えるなどの方法を用いている。そして、画素サイズが大きなテレビジョン用パネルなどでは、１画素内に複数の配向分割領域を設計するため、それぞれの配向分割領域で印加電圧が異なる領域を配置できる。
特開２００３−１０７５０８号公報

しかしながら、上述したＭＶＡ方式の液晶表示装置では、画素サイズが小さい場合に各画素内での光透過率を確保するために、配向分割数をできるだけ少なくするなどの設計変更が必要である。したがって、これら画素内に印加電圧の異なる領域を配置した場合には、印加電圧が高い領域と低い領域とでの配向揺らぎが生じるなどのおそれがあるので、視野角特性やざらつきなどの表示むらが発生してしまうおそれがあるから、表示品位の向上が容易でないという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、表示品位の良い液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、透光性基板、およびこの透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素を備えたアレイ基板と、このアレイ基板の透光性基板の一主面に対向して配設された透光性基板、およびこの透光性基板の一主面上に設けられた対向電極を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とを具備し、前記アレイ基板の複数の画素は、第１の電圧印加領域と、この第１の電圧領域を挟んだ前記第１の電圧印加領域の両側に設けられ前記第１の電圧印加領域に印加される電圧とは異なる電圧が印加される第２の電圧印加領域とを有するものである。

そして、アレイ基板の各画素の第１の電圧領域を挟んだ両側に、この第１の電圧印加領域に印加される電圧とは異なる電圧が印加される第２の電圧印加領域を設けた。

本発明によれば、第１の電圧印加領域への電圧の印加によって制御される液晶層の動きが、この第１の電圧印加領域の両側に位置する第２の電圧印加領域によって対称となる。このため、複数の画素での印加電圧が高い領域と低い領域との間の配向揺らぎが対称になる。したがって、配向揺らぎによる表示むらや視角の対称性を確保できるので、表示品位を向上できる。

以下、本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を図１ないし図３を参照して説明する。

図１ないし図３において、１は液晶表示装置としての液晶セルで、この液晶セル１は、広視野の半透過型(反透過型)の液晶表示素子である。また、この液晶セル１は、１画素内で複数の電圧を印加するＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment:マルチドメイン垂直配向)方式と呼ばれる広視野角モードを用いた垂直配向型の液晶モードを有する表示装置である。

そして、この液晶セル１は、略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、略透明な矩形平板状のガラス基板３を有している。このガラス基板３は、透光性を有するとともに電気的な絶縁性を有する透明基板としての透光性基板である。そして、このガラス基板３の一主面である表面上には、複数の画素５がマトリクス状に設けられて配置されている。これら複数の画素５のそれぞれは、ガラス基板３の縦方向に沿った長尺状である平面視細長矩形状に形成されている。さらに、これら複数の画素５のそれぞれには、画素電極６、蓄積容量としての画素補助容量である図示しない補助容量および薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)７のそれぞれが１画素構成素子として１つずつ配置されている。

また、このガラス基板３上には、第１の配線としての複数の走査線11が、このガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。これら走査線11は、導電性膜にて構成されたゲート電極配線であって、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。さらに、このガラス基板３上には、第２の配線としての複数の信号線12が、このガラス基板３の縦方向に沿って配設されている。これら信号線12は、導電性膜にて構成された電極配線としての画像信号配線であって、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。そして、これら走査線11および信号線12は、導電性膜をスパッタ法などで成膜した後にパターニングして作成されている。

さらに、これら走査線11および信号線12は、ガラス基板３上に直交して交差して格子状に配線されている。そして、これら走査線11および信号線12にて囲まれた矩形状の各領域に画素５がそれぞれ設けられている。さらに、これら走査線11および信号線12の各交点に対応して、画素電極６、補助容量および薄膜トランジスタ７のそれぞれが各画素５毎に設けられている。

そして、これら画素５の画素電極６は、複数の走査線11および信号線12にて仕切られた矩形状の領域内に設けられている。また、これら画素電極６は、透明なＩＴＯ(Indium Tin Oxide)にて構成された透過画素電極であり、各画素５内の走査線11および信号線12にて仕切られた矩形状の領域を覆っている。

さらに、これら各画素電極６を含んだガラス基板３上には、ポリイミドの配向処理にて形成された配向膜14が積層されている。この配向膜14は、画素電極６を覆うガラス基板３の表面上に配向手段が施されて構成されている。また、この配向膜14は、垂直配向膜を７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の膜厚で塗布して形成された配向処理層である。そして、この配向膜14は、一定の方向に配向処理され、各画素５内の画素電極６、薄膜トランジスタ７、走査線11および信号線12のそれぞれを覆っている。

一方、アレイ基板２に対向してコモン基板としての矩形平板状の対向基板31が配設されている。この対向基板31は、略透明な矩形平板状のガラス基板32を備えている。このガラス基板32は、透光性を有するとともに電気的な絶縁性を有する透明な透明基板としての透光性基板である。そして、このガラス基板32のアレイ基板２に対向した側の一主面である表面には、ＩＴＯにて構成されたコモン電極としての共通電極である対向電極34が積層されている。

そして、この対向電極34上には、この対向電極34の表面より突出した凸状の凸構造である第１の誘電体層35が積層されて配置されている。この第１の誘電体層35は、印加電圧を制御するものであって、１．０μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成されている。また、この第１の誘電体層35の誘電体材料としては、既存のアレイ基板１の製造プロセスで処理が可能な絶縁体である感光性アクリルレジストなどが用いられている。なお、この第１の誘電体層35としては、ＭＶＡ用の配向制御用凸構造材料を用いることによって、配向制御性および省プロセスの観点から好ましい。

また、この第１の誘電体層35は、略一定の膜厚に形成されており、配向安定性の観点から長手方向および幅方向のそれぞれの中心を基準とした点対称な形状に形成されている。さらに、この第１の誘電体層35は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、このアレイ基板２の各画素５内の画素電極６の長手方向の中央部に、この画素電極６の幅方向に沿って設けられている。また、この第１の誘電体層35は、アレイ基板２の各画素５の幅寸法に等しい長手寸法を有する平面視細長矩形状であるとともに、これら画素５内の画素電極６の幅方向の全体に亘った平面視細長矩形状に設けられている。

さらに、この第１の誘電体層35は、この第１の誘電体層35の周縁部である周辺部のエッジ形状が、画素電極６の長手方向の中心に対して対称となるように配置されている。したがって、アレイ基板２の各画素５の画素電極６の周縁部である周辺部のエッジ形状もまた、第１の誘電体層35の長手方向の中心に対して対称となるように配置されている。

ここで、対向基板31をアレイ基板２に対向させた状態で、このアレイ基板２の各画素５内の第１の誘電体層35に対向する領域が、光の反射を利用して視認可能な反射方式の表示が可能な反射領域としての反射表示領域21となる。すなわち、この反射表示領域21は、光の反射の有無によって視認可能となる領域である。

したがって、第１の誘電体層35は、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21に対向して設けられている反射部凸構造としての反射領域絶縁層である。すなわち、この第１の誘電体層35は、アレイ基板２の反射表示領域21に重なる位置に設けられており、対向基板31のガラス基板32の横方向に沿って配線されている。したがって、各画素５内には、これら各画素５内の画素電極６の長手方向の中央部に反射表示領域21が、これら各画素５の幅方向の全体に亘って矩形平板状に配置されて設けられている。

さらに、アレイ基板２の画素電極６の反射表示領域21に対向している部分は、対向基板31の第１の誘電体層35に対向していることにより、この対向基板31の対向電極34との間で常に比較的高い電圧が印加される第１の電圧印加領域としての高電圧部である高電圧領域6aとなる。すなわち、この高電圧領域6aは、画素電極６の長手方向の中央部に、この画素電極６の幅方向に亘って設けられた平面視矩形平板状の領域である。

ここで、この高電圧領域6aは、走査線11の長手方向に沿った複数の金属電極である容量線としての図示しない補助容量(Ｃｓ)線上に設けられている。この補助容量線は、ガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。すなわち、補助容量線は、走査線11間のガラス基板３の縦方向に沿った略中央部に、これら走査線11に対して平行に離間されて設けられている。そして、これら補助容量線は、各画素５内に設けられている補助容量に電気的に接続されている。さらに、この補助容量線の一主面である表面には、この補助容量線の表面へと入射した光を反射させる反射面が形成されている。

一方、各画素５内の第１の誘電体層35に対向していない領域が、光の透過を利用して視認可能な透過方式の表示が可能な透過領域としての透過表示領域22となる。すなわち、この透過表示領域22は、光の透過の有無によって視認可能となる領域である。

そして、これら透過表示領域22は、各画素５内の反射表示領域21を挟んだ、この反射表示領域21の両側にそれぞれ設けられている。また、これら反射表示領域21および透過表示領域22は、第１の誘電体層35および第２の誘電体層36それぞれの表面が面一であることから、これら反射表示領域21および透過表示領域22でのセルギャップ23,24が等しく形成されている。

よって、液晶セル１は、各画素５内に反射表示領域21と透過表示領域22とのそれぞれが設けられていることにより、これら反射表示領域21および透過表示領域22を有する半透過型(反透過型)である。

さらに、これら各画素５内には、反射表示領域21の画素電極６の長手方向に沿った両側部に透過表示領域22が、これら各画素５の幅方向の全体に亘って矩形平板状に配置されて設けられている。このため、これら画素５内には、反射表示領域21の両側に透過表示領域22が対称的、すなわち線対称に設けられている。

また、対向基板31の対向電極34上には、対向基板31のガラス基板32の縦方向に沿って配線された凸構造である複数の凸状の第２の誘電体層36が積層されて設けられている。この第２の誘電体層36は、アレイ基板２の各画素５内の透過表示領域22に対向して設けられている透過部凸構造としての透過領域絶縁層である。さらに、これら第２の誘電体層36は、例えば１．０μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成され、第１の誘電体層35と同じ層に設けられている。また、これら第２の誘電体層36は、感光性のアクリルレジストにて構成され、第１の誘電体層35と等しい同一材料および同一工程、すなわち同一のプロセスにて同時に形成されている。

すなわち、これら第２の誘電体層36は、第１の誘電体層35を挟んだ、この第１の誘電体層35の両側に設けられている。そして、これら第２の誘電体層36は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、このアレイ基板２の透過表示領域22に対向して重なる位置に設けられている。よって、これら第２の誘電体層36は、アレイ基板２の信号線12間の幅方向の中央部に位置するように、このアレイ基板２の縦方向に沿って形成されている。したがって、これら第２の誘電体層36は、アレイ基板２の信号線12間の幅寸法と等しいピッチで対向基板31の対向電極34上に積層されている。また、この第２の誘電体層36は、第１の誘電体層35の長手方向に直交する長手方向を有しており、アレイ基板２の信号線12の幅寸法より若干大きな幅寸法に形成されている。

ここで、アレイ基板２の画素電極６の各透過表示領域22に対向している部分は、対向基板31の第１の誘電体層35でなく第２の誘電体層36に対向していることにより、この対向基板31の対向電極34との間で比較的低い電圧が印加される第２の電圧印加領域としての低電圧部である低電圧領域6bとなる。すなわち、これら低電圧領域6bは、各画素電極６の高電圧領域6aに対向基板31から印加される電圧より低い電圧が印加される。

さらに、これら低電圧領域6bは、画素電極６の長手方向の両側部に、この画素電極６の幅方向に亘って設けられた平面視矩形平板状の領域である。したがって、アレイ基板２の各画素５の画素電極６は、高電圧領域6aを挟んだ、この画素電極６の長手方向に沿った高電圧領域6aの両側に低電圧領域6bが順次設けられている。すなわち、これら画素電極６は、一対の低電圧領域6bの間に高電圧領域6aが設けられて構成されている。

また、この画素電極６は、長手方向および幅方向のそれぞれの中心線を基準とした線対称な形状に形成されている。よって、アレイ基板２の複数の画素５は、これら画素５内で複数の電圧が印加できる構造とされている。したがって、これら画素電極６の高電圧領域6aおよび低電圧領域6bは、対向基板31の第１の誘電体層35および第２の誘電体層36にて形成されている。

一方、対向基板31の第１の誘電体層35、第２の誘電体層36および対向電極34を含むガラス基板32上には、ポリイミドの配向処理にて形成された配向膜38が積層されている。この配向膜38は、第１の誘電体層35、第２の誘電体層36および対向電極34を覆うガラス基板32の表面に配向手段が施されて構成されている。また、この配向膜38は、垂直配向膜を７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の膜厚で塗布して形成された配向処理層である。そして、この配向膜38は、一定の方向に配向処理されており、ガラス基板32上の対向電極34、第１の誘電体層35および第２の誘電体層36のそれぞれを覆っている。

さらに、この配向膜38とアレイ基板２の配向膜14とは、これら配向膜14,38間に基板間隙材としての図示しないスペーサを介して所定の間隙、例えば３．６５μｍ±０．３μｍとなるように図示しないシール材によって、液晶注入空間である液晶封止領域Ａが形成されるように対向して配設されて貼り合わされている。そして、この液晶封止領域Ａには、液晶組成物としての液晶分子41が注入されて封止されて光変調層としての液晶層42が形成されている。よって、この液晶層42は、アレイ基板２の配向膜14と対向基板31の配向膜38との間に挟持されて保持されている。ここで、アレイ基板２の各画素５の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向している液晶層42は、これら各画素５の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向している対向電極34を介して電圧が印加される。

また、この液晶層42の液晶分子41としては、誘電異方性が負(Ｎｎ)の液晶材料が用いられている。したがって、液晶セル１としては、液晶分子41を垂直に配向した垂直配向型の液晶モードが設けられている。さらに、この液晶セル１のアレイ基板２および対向基板31それぞれのガラス基板３,32の他主面である裏面には、矩形平板状の直線偏光板45,46がそれぞれ積層されて貼り付けられている。

この結果、液晶セル１は、各画素５の薄膜トランジスタ７をスイッチングして画素電極６に映像用信号を印加して液晶層42中の液晶分子41の配向を制御することによって、これら各画素５内の画素電極６の反射表示領域21にて反射される光と、これら画素電極６の透過表示領域22を透過する光とのそれぞれを変調することで、所定の画像を視認可能にさせる。

次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。

まず、画素電極６がマトリクス状に配置されたアレイ基板２を作成する。

さらに、このアレイ基板２の画素電極６と対向する位置となるように、感光性アクリルレジストを用いて対向基板31の対向電極34上に第１の誘電体層35および第２の誘電体層36をそれぞれ形成する。

このとき、このアレイ基板２上の画素電極６中の対向基板31の第１の誘電体層35と向かい合う領域が反射表示領域21となる。また同時に、このアレイ基板２上の画素電極６中の対向基板31の第２の誘電体層36に向かい合う領域が透過表示領域22となる。

さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれの液晶層42と接する面に垂直配向膜をそれぞれ塗布して配向膜14,38を形成する。

次いで、これらアレイ基板２と対向基板31との間隙を確保しつつスペーサを介してシール材にて貼り合わせる。

この後、これらアレイ基板２と対向基板31との間の液晶封止領域Ａに、液晶分子41を充填してから封止して液晶層42を形成する。

さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれの裏面に直線偏光板45,46のそれぞれを配置して、１画素５内に反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれを有する半透過型の液晶セル１を形成する。

この結果、この液晶セル１の階調視野角特性および表示品位を確認したところ、図４および図５に示すように、ΔＬ^＊の最大値(ΔＬ^＊max)が１１％となり目標値の１０％に略等しいので、ＩＰＳ(In-Plane Switching:横電界)方式を用いた液晶セル１と同等の階調視野角特性が確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できた。

ここで、ΔＬ^＊とは、２２５階調を１００％とした場合の液晶セル１の最大輝度であって、これら各階調の輝度を規格化したとき、明度Ｌ^＊が視野角によってどれだけ変化するかを示す指標である。したがって、このΔＬ^＊が小さいほど、視野角を振ったときの明度変化が少なくなり特性が良いということになる。

これに対し、図１４ないし図１７に示す一比較例のように、対向基板31の対向電極34上の長手方向の一端部に第１の誘電体層35を形成した液晶セル１の場合には、この液晶セル１の階調視野角特性および表示品位を確認したところ、図１６および図１７に示すように、ΔＬ^＊の最大値が２８％となり目標値の１０％より明らかに大きいのでので、階調視野角特性の改善が不十分で、ざらつきなどの表示むらが発生していることを確認できた。

すなわち、対向基板31の対向電極34上の長手方向の一端部または他端部のみに第１の誘電体層35を配置させた従来の液晶セル１では、この液晶セル１のアレイ基板２の画素電極６の長手方向の一端部に高電圧領域6aが形成され、この画素電極６の他端部に低電圧領域6bが形成された構成であるから、これら高電圧領域6aおよび低電圧領域6bの周縁部によって制御される液晶分子41の動きが画素５内で非対称となり、配向揺らぎに伴うむらや視野角の非対称性などの問題が生じやすかった。

そこで、上記第１の実施の形態の液晶セル１では、上述のように、アレイ基板２の各画素５内の画素電極６の高電圧領域6aを挟んだ両側に低電圧領域6bをそれぞれ配置させて対称な構成とした。この結果、対向基板31の対向電極34から画素電極６の高電圧領域6aおよび低電圧領域6bへの電圧の印加によって、これら画素電極６の高電圧領域6aおよび低電圧領域6bの周縁部で制御される液晶分子41の動きが、これら低電圧領域6b間に配置された高電圧領域6aの長手方向および幅方向それぞれの中心を基準として対称になる。

したがって、これら複数の画素５内での印加電圧が異なる高電圧領域6aと低電圧領域6bとの間での配向揺らぎが対称になる。よって、これら各画素５それぞれの液晶配向安定性を向上できるとともに、液晶層42中の液晶分子41の印加電圧の高低に基づく配向揺らぎによるざらつき表示むらなどの欠陥や表示不良を回避できるから、視野角の非対称性を回避できる。このため、液晶セル１の各画素５それぞれでの視野角の対称性を確保でき、この液晶セル１の画質全般の特性を向上できる。よって、この液晶セル１の表示品位を向上できるので、広い視野角を有する半透過型の液晶セル１を容易に提供できる。

また、各画素５の画素電極６の高電圧領域6aの両側に低電圧領域6bを設けた構成であることから、ＭＶＡ方式固有の配向制御用の第２の誘電体層36と、印加電圧制御用の第１の誘電体層35とを、ＭＶＡ用の第２の誘電体層36と同じ材料で同じプロセスにて形成できる。よって、液晶セル１を製造するためのプロセス数やマスク数といったコストアップや、液晶層42の厚さを制度良く制御するための第１の誘電体層35および第２の誘電体層36の膜厚管理項目を増やす必要がない。したがって、従来のＭＶＡと同程度まで製造工程を減少できるので、従来の製造工程を変更することなく、階調視野角特性の優れた半透過型の液晶セル１を歩留まり良く製造できる。

さらに、対向基板31の対向電極34上の第１の誘電体層35の両側に、この第１の誘電体層35の厚さに等しい第２の誘電体層36をそれぞれ形成した。この結果、各画素電極６の高電圧領域6aでの液晶層42の厚さが、低電圧領域6bでの液晶層42の厚さと略等しくなる。したがって、これら高電圧領域6aおよび低電圧領域6bに対応した反射表示領域21および透過表示領域22それぞれでの液晶層42の厚さが異なることによる、各透過表示領域21での液晶分子41の動きが非対称となることを防止できる。よって、液晶分子41の非対称な動きによる視野角の非対称性や、配向安定性の低下に伴うざらつきなどの表示むらの発生をより確実に防止できるので、液晶セル１の表示品位をより向上できる。

さらに、液晶セル１の液晶表示モードとしては、誘電異方性が負の液晶分子41を垂直に配向した垂直配向型の液晶表示方式が用いられ、特にＭＶＡ方式である広視野角モードが採用されている。したがって、ＭＶＡ方式を用いた垂直配向型の液晶表示モードを有する液晶セル１とすることによって、従来から実用化されているＴＮ(Twist Nematic:ツイストネマティック)方式やＩＰＳ方式などに代表される水平配向型の液晶セル１の製造工程、すなわち製造プロセス中のラビング処理を不要にできる。したがって、この液晶セル１を製造する際のラビング処理工程でのごみの発生や、ラビングむらなどの不良を回避できるので、この液晶セル１の生産性を向上できるから、視野角特性の優れた半透過型の液晶セル１を歩留まり良く製造できる。

また、ＭＶＡ方式は、液晶層42中の液晶分子41の傾斜方向を、対向基板31の対向電極34上に形成した第１の誘電体層35や、この対向電極34の切り欠き部である外周縁(fringe-field:フリンジフィールド)で制御している。したがって、上述のように対向基板31の第１の誘電体層35の両側に第２の誘電体層36をそれぞれ形成したことにより、これら第１の誘電体層35および第２の誘電体層36にて液晶分子41の傾斜方向を制御できる。このとき、感光性レジストを用いたパターンにて第１の誘電体層35および第２の誘電体層36を構成することによって、アレイ基板２の各画素５内の液晶分子41の傾斜方向を任意の方向に制御できる。

また、液晶セル１の各画素５の画素電極６の高電圧領域6aの構造としては、この画素電極６の周縁部であるエッジ部による液晶分子41の動きに整合させることが重要である。このため、これら画素電極６の外周部のエッジ形状と、第１の誘電体層35の周辺部であるエッジ形状とが、高電圧領域6aの長手方向の中心に対して対称的に配置させると良い。すなわち、この高電圧領域6aを画素電極６の長手方向の中心に設けることが最も好ましい配置状態となる。ただし、実用上においては、高電圧領域6aの両側に低電圧領域6bが配置されていれば良い。

なお、上記第１の実施の形態では、対向基板31の対向電極34上の第１の誘電体層35を略膜厚の等しい平坦な平面視矩形状に形成したが、図６ないし図８に示す第２の実施の形態のように、この第１の誘電体層35を平面視で凹凸状に形成することもできる。ここで、この第１の誘電体層35および第２の誘電体層36のそれぞれは、例えば１．５μｍ±０．２μｍの厚さに形成されている。

そして、この第１の誘電体層35は、平面視略矩形状に形成されており、この第１の誘電体層35の表面には、細長溝状の溝部51が複数形成されている。これら溝部51は、液晶層42に印加される電圧と液晶分子41の傾斜方向とを制御する目的に設けられており、例えば８μｍ±２μｍのピッチで凹凸構造に形成されている。具体的に、これら溝部51は、第１の誘電体層35の幅方向の中央部から、この第１の誘電体層35の長手方向に沿って形成された第１の溝部52を有している。また、これら溝部51は、第１の誘電体層35の長手方向の中央部から、この第１の誘電体層35の幅方向に沿って形成された第２の溝部53を有している。

さらに、これら溝部51は、第１の溝部52および第２の溝部53にて４分の１に仕切られた第１の誘電体層35の各領域を、これら第１の溝部52および第２の溝部53それぞれの端部をつなぐ対角線に沿って平行に離間されて形成された第３の溝部54を備えている。これら第３の溝部54は、第１の溝部52および第２の溝部53それぞれの長手方向に対して約４５度の角度に傾斜した方向に沿った長手方向を有している。さらに、これら第３の溝部54は、これら第３の溝部54が設けられている第１の誘電体層35内の領域から第１の溝部52を介して隣接する領域の一部に跨がって形成されている。すなわち、これら第３の溝部54は、第１の溝部52に交差して形成されている。

そして、液晶セル１のアレイ基板２と対向基板31とは、これらアレイ基板２と対向基板31との間の間隙が、３．５μｍ±０．３μｍとなるようにスペーサを介してシール材にて貼り合わされている。

この結果、この液晶セル１の階調視野角特性および表示品位を確認したところ、図７および図８に示すように、ΔＬ^＊の最大値が１１％となり目標値の１０％に略等しいので、ＩＰＳ方式を用いた液晶セル１と同等の階調視野角特性が確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できたので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、第１の誘電体層35にて印加電圧を微妙に制御するために、従来は第１の誘電体層35を対向基板31側に埋め込むなどしていたが、上述した第２の実施の形態の液晶セル１のように、第１の誘電体層35の表面に溝部51を設けて微細な凹凸形状を形成することによって、この第１の誘電体層35の見掛け上の厚さを制御できるとともに、液晶分子41の極角である傾斜方向と、これら液晶分子41の方位角である面内方向とのそれぞれを同時に制御できる。

ここで、この第１の誘電体層35の溝部51としては、配向均一性を向上する観点から、例えば３μｍ以上１５μｍ以下の微細な周期に形成することが好ましいが、液晶層42に印加される電圧の調整や透過率、画質などのバランスの観点から、これら溝部51の周期をより広くしたり狭くしたりすることもできる。

さらに、図９ないし図１３に示す第３の実施の形態のように、アレイ基板２の画素電極６の長手方向の中央部に、この画素電極６を幅方向に沿って分断する欠落部56を設けて、この欠落部56上である画素電極６上に第１の誘電体層35を形成するとともに、対向基板31の対向電極34上の画素電極６に対向する部分に第２の誘電体層36を形成する構成とすることもできる。ここで、これら第１の誘電体層35および第２の誘電体層36のそれぞれは、例えば１．０μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成されている。

そして、欠落部56は、画素電極６の幅方向に沿って設けられており、この画素電極６を長手方向の中央部にて分割するよう設けられている。さらに、この欠落部56を跨ぐように画素電極６の長手方向の中央部に、この画素電極６の幅方向に亘って第１の誘電体層35が積層されている。さらに、この第１の誘電体層35は、画素電極６の長手方向の略２分の１の領域を覆っている。したがって、この第１の誘電体層35にて覆われている画素電極６の部分が高電圧領域6aとなる。よって、この高電圧領域6aは、欠落部56を中心とした画素電極６の長手方向の中央部に設けられている。

また、この第１の誘電体層35にて覆われていない画素電極６の部分が低電圧領域6bとなる。したがって、この低電圧領域6bは、高電圧領域6bを挟んだ画素電極６の長手方向の両側にそれぞれ設けられている。さらに、第２の誘電体層36は、対向電極34の各画素５に対向する領域の幅方向の中央部に、これら各画素５に対向する領域の長手方向に沿って平面視細長棒状に形成されている。また、この第２の誘電体層36は、対向電極34の各画素５に対向する領域の長手方向の全体に亘って設けられている。

この結果、液晶セル１の階調視野角特性および表示品位を確認したところ、図１２および図１３に示すように、ΔＬ^＊の最大値が１１％となり目標値の１０％に略等しいので、ＩＰＳ方式を用いた液晶セル１と同等の階調視野角特性が確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できたので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。この場合、画素電極６の長手方向の中央部に欠落部56を設けたことにより、この画素電極６の長手方向の配向がさらに安定するので、液晶セル１の配向安定性をさらに向上できる。

なお、上記各実施の形態では、アレイ基板２の各画素５の画素電極６の長手方向の中央部に高電圧領域6aを設けて、この高電圧領域6aの長手方向の両側に低電圧領域6bを設けた構成としたが、これら画素電極６の長手方向の中央部に低電圧領域6bを設けて、この低電圧領域6bの長手方向の両側に高電圧領域6aを順次設けた構成としても、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

このとき、これら画素電極６の長手方向の中央部に低電圧領域6bを設けた設計であり、かつアレイ基板２の画素電極６上に第１の誘電体層35を形成した構成の場合には、画素電極６の長手方向の中央部に欠落部56を設けることによって、この画素電極６の長手方向の配向がより安定するので、液晶セル１の配向安定性をより向上できる。

また、各画素５内の画素電極６を薄膜トランジスタ７にて制御する構成としたが、例えば薄膜ダイオードなどの薄膜トランジスタ７以外のスイッチング素子で画素電極６を制御する構成とすることもできる。さらに、アクティブマトリクス型の液晶セル１以外の、単純マトリクス型の液晶セル１であっても、対応させて用いることができる。

本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の一部を示す説明断面図である。 同上液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す説明平面図である。 同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中の輝度を示すグラフである。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中のΔＬ^＊値を示すグラフである。 本発明の液晶表示装置の第２の実施の形態のアレイ基板の一部を示す説明断面図である。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中の輝度を示すグラフである。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中のΔＬ^＊値を示すグラフである。 本発明の液晶表示装置の第３の実施の形態の一部を示す説明断面図である。 同上液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す説明平面図である。 同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中の輝度を示すグラフである。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中のΔＬ^＊値を示すグラフである。 一比較例の液晶表示装置の一部を示す説明断面図である。 同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中の輝度を示すグラフである。 同上液晶表示装置の階調視野角特性中のΔＬ^＊値を示すグラフである。

符号の説明

１ 液晶表示装置としての液晶セル
２ アレイ基板
３ 透光性基板としてのガラス基板
５ 画素
6a 第１の電圧印加領域である高電圧領域
6b 第２の電圧印加領域である低電圧領域
31 対向基板
32 透光性基板としてのガラス基板
34 対向電極
35 誘電体層としての第１の誘電体層
42 液晶層

Claims (5)

1. 透光性基板、およびこの透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素を備えたアレイ基板と、
   このアレイ基板の透光性基板の一主面に対向して配設された透光性基板、およびこの透光性基板の一主面上に設けられた対向電極を備えた対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とを具備し、
   前記アレイ基板の複数の画素は、第１の電圧印加領域と、この第１の電圧領域を挟んだ前記第１の電圧印加領域の両側に設けられ前記第１の電圧印加領域に印加される電圧とは異なる電圧が印加される第２の電圧印加領域とを有する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 第１の電圧印加領域は、第２の電圧印加領域に印加される電圧より高い電圧が印加される
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 第１の電圧印加領域は、第２の電圧印加領域に印加される電圧より低い電圧が印加される
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. アレイ基板および対向基板のいずれか一方の透光性基板の一主面上に設けられた誘電体層を具備し、
   第１の電圧印加領域は、前記誘電体層に対向する位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装置。
5. 複数の画素は、それぞれ長尺状に設けられ、
   第１の電圧印加領域は、前記画素の長手方向の中央部に設けられ、
   第２の電圧印加領域は、前記長手方向に沿った前記第１の電圧印加領域の両側に設けられている
   ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。

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