JP2008170462A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに大きさが異なるサブ画素電極が連結された垂直配向型の液晶表示装置において、その連結に起因する液晶分子の配向乱れを抑制する。
【解決手段】画素電極９がマトリクス状に複数設けられたアクティブマトリクス基板２０を備えた垂直配向型の液晶表示装置５０であって、各画素電極９は、第１サブ画素電極９ａと、第１サブ画素電極９ａに連結部９を介して連結され、第１サブ画素電極９ａよりも大きい第２サブ画素電極９ｃとにより構成され、液晶分子１５は、液晶層４０の電圧印加時に、各サブ画素電極９ａ及び９ｃ毎にリベット１３を中心に放射状に配向するように構成され、連結部９ｅは、各サブ画素電極９ａ及び９ｃにおける液晶分子１５の放射状の配向方向にそれぞれ延びる第１枝部９ａ’及び第２枝部９ｃ’により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、広視野角を有する垂直配向型の液晶表示装置に関するものである。

アクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置は、画像の最小単位である画素毎にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を有し、精細な画像表示が可能であるため、近年、広く利用されている。このアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、ＴＮ（Twisted Nematic）型の表示方式がよく用いられている。このＴＮ型の表示方式の液晶表示装置は、液晶分子により形成された液晶層に接する上下２つの配向膜の配向方向を変え、液晶分子が電圧無印加であるときに捻れた状態になるように構成されている。

しかしながら、上記ＴＮ型の表示方式の液晶表示装置では、視角特性が見る方向によって異なり、視野角が狭いという問題を有している。そこで、この視野角の問題を解決するために、負の誘電異方率（Δε＜０）を有する液晶分子を用いた垂直配向型の表示方式が提案されている（例えば、特許文献１、２及び３等参照）。

図１７〜図２０に、上記垂直配向型の表示方式の液晶表示装置を例示する。ここで、図１７は、透過型の液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０の平面図であり、図１８は、図１７中のXVIII−XVIII線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。そして、図１９は、透過領域及び反射領域を有する半透過型の液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０の平面図であり、図２０は、図１９中のXX−XX線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。

これらの液晶表示装置１５０は、アクティブマトリクス基板１２０と、対向基板１３０と、それら両基板１２０及び１３０の間に挟持された液晶層１４０とにより構成されている。

アクティブマトリクス基板１２０は、絶縁基板１１０ａ上に、互いに平行に延びるゲート線１０１、及びゲート線１０１と直交する方向に延びるソース線１０４が、それぞれ設けられている。そして、各ゲート線１０１の間には、ゲート線１０１と平行に延びる容量線１０１ｂが、ゲート線１０１及びソース線１０４の各交差部分には、ＴＦＴ１０５がそれぞれ設けられている。また、一対の隣り合ったゲート線１０１、及び一対の隣り合ったソース線１０４に囲まれた各表示領域には、５行×２列の計１０個のサブ画素電極１０９ａと各サブ画素電極１０９ａの間を連結する連結部１０９ｂとにより構成された画素電極１０９が設けられている。さらに、図１９及び図２０に示す半透過型のアクティブマトリクス基板１２０では、容量線１０１ｂ上にあるサブ画素電極１０９ａ上に反射領域となる反射電極１１４が設けられている。

また、対向基板１３０は、絶縁基板１１０ｂ上に、カラーフィルター層１１１及び共通電極１１２が順に積層して設けられている。そして、共通電極１１２上には、各サブ画素電極１０９ａの中央に配置するように、島状に突出した配向規制部（以下、「リベット」と称する）１１３が設けられている。さらに、図１９及び図２０に示す半透過型の対向基板１３０では、反射電極１１４に対応する位置に、反射領域及び透過領域での光路差を補償するための樹脂層１１６が設けられている。なお、図１７及び図１９の平面図では、対向基板１３０に形成されたリベット１１３も図示されている。

液晶層１４０は、電気光学特性を有するネマチック液晶の液晶分子１１５を含んでいる。

このような構成の液晶表示装置１５０では、液晶分子１１５の誘電率異方性が負であるので、液晶層１４０に電圧が印加されていないときに、各リベット１１３の付近の液晶分子１１５だけがリベット１１３を中心として放射状に傾斜配向すると共に、それ以外の各リベット１１３から離れた液晶分子１１５がアクティブマトリクス基板１２０（対向基板１３０）の表面に対し実質的に垂直に配向する。そして、液晶層１４０に電圧が印加されているときに、各リベット１１３から離れた液晶分子１１５も上記放射状の傾斜配向に整合するように配向すると考えられている。また、画素電極１０９が複数のサブ画素電極１０９ａに分割されているので、各サブ画素電極１０９ａ毎に液晶分子１１５が放射状に傾斜配向するようになっている。そのため、画像表示の際の視角特性が全方位に亘って均等になり、視野角が広くなっている。
特開２００１−２６４７８４号公報 特開２００３−１６７２５３号公報 特開２００４−６９７６７号公報

ところで、一般に液晶表示装置では、上記説明した視野角の問題の他に、画素の開口率、及び応答速度の向上も求められている。上記液晶表示装置１５０のように、画素電極１０９が、複数のサブ画素電極１０９ａによって構成される場合には、各サブ画素電極１０９ａの大きさが、画素の開口率、及び応答速度を決める要素になっている。具体的には、大きく形成されたサブ画素電極１０９ａが画素の開口率を向上させ、小さく形成されたサブ画素電極１０９ａが応答速度を向上させると考えられている。

そこで、本発明者らは、画素の開口率、及び応答速度の最適化を図るべく、各サブ画素電極１０９ａを自在に配置できるように、各サブ画素電極１０９ａを連結する連結部について検討を行った。

例えば、大きく形成された矩形状のサブ画素電極１つと小さく形成された矩形状のサブ画素電極２つとを、互いの向かい合った辺から垂直に延びる連結部を介して連結させた液晶表示装置を検討した。しかしながら、各サブ画素電極における連結部の位置によっては、各サブ画素電極の連結部の近傍で液晶分子の配向が乱れてしまう場合があった。

具体的には、図２１及び図２２を用いて説明する。ここで、図２１及び図２２は、上記のように、１つの大きく形成されたサブ画素電極１０９ａの下側に、２つの小さく形成されたサブ画素電極（不図示）をそれぞれ連結部１０９ｂを介して連結させた液晶表示装置において、液晶層に電圧を印加したときの液晶分子１１５の配向状態を示した平面図である。

液晶層は、カイラル剤を含んでいるので、サブ画素電極１０９ａの中における液晶分子１１５は、液晶層に電圧を印加したときに、図２１及び図２２に示すように、リベット１１３を中心に捩れた状態で放射状に配向する。一方、連結部１０９ｂ上にある液晶分子１１５は、その連結部１０９ｂの延びる方向に沿って配向しようとする。そのため、図２１に示すように、液晶分子１１５の配向が図中左側の連結部１０９ｂに影響を受けると、領域Ｘで配向乱れが誘発され、また、図２２に示すように、液晶分子１１５の配向が図中右側の連結部１０９ｂに影響を受けると、領域Ｙで配向乱れが誘発されてしまうことになる。このような液晶分子１１５の配向乱れの程度は、液晶表示装置を製造する際におけるパターン形成時の寸法ばらつきや電界分布のばらつき等の種々の要因により画素毎に異なる。そうなると、画素毎に液晶分子１１５の配向状態が異なってしまうので、その液晶表示装置では、表示上のざらつきとなって視認される。なお、液晶層がカイラル剤を含んでいない場合でも、液晶分子１１５はリベット１１３を中心に放射状に配向するので、上記のような配向乱れが発生すると考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに大きさが異なるサブ画素電極が連結された垂直配向型の液晶表示装置において、その連結に起因する液晶分子の配向乱れを抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、各サブ画素電極における液晶分子の放射状の配向方向に延びる各枝部により構成された連結部を介して、各サブ画素電極を連結するようにしたものである。

具体的に、本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素電極がマトリクス状に設けられたアクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられ、垂直配向型の液晶層とを備えた液晶表示装置であって、上記各画素電極は、少なくとも、第１サブ画素電極と、該第１サブ画素電極に連結部を介して連結され、上記第１サブ画素電極よりも大きい第２サブ画素電極とにより構成され、上記液晶層の液晶分子は、上記液晶層に電圧が印加された状態で、上記第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極毎に放射状の配向をそれぞれ形成するように構成され、上記連結部は、上記アクティブマトリクス基板の法線方向から見て、上記第１サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の方向に延びる第１枝部と、上記第２サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の方向に延びる第２枝部とにより構成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、連結部を構成する各枝部が各サブ画素電極における液晶分子の放射状の配向方向に延びるように形成されているので、液晶層に電圧が印加されたとき、すなわち、各サブ画素電極において液晶分子が放射状に配向するときには、各サブ画素電極において連結部の影響を受ける液晶分子、つまり、連結部の近傍の液晶分子の配向方向と、連結部を構成する各枝部における液晶分子の配向方向とがほぼ一致することになる。そのため、各サブ画素電極の連結部の近傍における液晶分子の配向乱れが抑制される。したがって、互いに大きさが異なるサブ画素電極が連結された垂直配向型の液晶表示装置において、その連結に起因する液晶分子の配向乱れが抑制される。また、液晶分子の配向乱れを抑制させながら、互いに大きさが異なるサブ画素電極を連結可能であるので、所望の画素の開口率、及び応答速度を有する液晶表示装置が得られる。

上記第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の中心位置には、上記液晶分子の配向方向を規制する配向規制部が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、連結部を構成する各枝部が配向規制部を中心とした放射方向に形成されるので、液晶層に電圧が印加されたとき、すなわち、各サブ画素電極において液晶分子が配向規制材を中心に放射状に配向するときには、各サブ画素電極における連結部の近傍の液晶分子の配向方向と、連結部を構成する各枝部における液晶分子の配向方向とがほぼ一致することになる。

上記第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極は、矩形状に形成され、上記第１サブ画素電極は、上記第２サブ画素電極の１辺に沿って並んだ状態で２つ配置され、上記連結部は、上記各第１サブ画素電極と上記第２サブ画素電極とを連結するように、三叉状に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、小さく形成された第１サブ画素電極が応答速度を向上させ、大きく形成された第２サブ画素電極が画素の開口率を向上させることになる。そして、各第１サブ画素電極から延びる２つの第１枝部と第２サブ画素電極から延びる１つの第２枝部とにより構成された三叉状の連結部によって、各サブ画素電極の連結部の近傍における液晶分子の配向方向と連結部を構成する各枝部における液晶分子の配向方向とがほぼ一致することになるので、各サブ画素電極の連結部の近傍における液晶分子の配向乱れが抑制される。そのため、液晶分子の配向乱れを抑制させながら、所望の画素の開口率、及び応答速度が得られる。

上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間には、該対向基板の上記液晶層側に設けられた柱状スペーサ部が挟持され、上記柱状スペーサ部は、上記各第１サブ画素電極の間に配置されていてもよい。

上記の構成によれば、２つの並んだ第１サブ画素電極が、三叉状の連結部によって連結されているので、それら２つの第１サブ画素電極の間に柱状スペーサ部が配置されていても、その連結部と柱状スペーサ部との接触が抑制される。

上記各画素電極の上記液晶層側と反対側には、絶縁層を介してスイッチング素子が設けられ、上記各第１サブ画素電極は、上記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して上記スイッチング素子に接続され、上記コンタクトホールの位置と上記各第１サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の中心位置とが重なっていてもよい。

一般に液晶分子は、接触する界面に形成されたコンタクトホールを中心に配向することがあるが、上記の構成によれば、各第１サブ画素電極における液晶分子の放射状の配向の中心位置と、各サブ画素電極及びスイッチング素子を接続するコンタクトホールの位置とが重なっているので、各第１サブ画素電極における液晶分子の配向乱れが抑制される。

上記各第１サブ画素電極は、上記対向基板側から入射する光を反射する反射電極であってもよい。

上記の構成によれば、各第１サブ画素電極が反射電極であるので、その第１サブ画素電極が配置した領域では、液晶分子の配向状態が表示品位に影響を及ぼすことが考えられるが、上記のように、各第１サブ画素電極における液晶分子の放射状の配向の中心位置と、コンタクトホールの位置とが一致しているので、各第１サブ画素電極における液晶分子の配向乱れが抑制され、表示品位の低下が抑制される。

本発明の液晶表示装置によれば、各サブ画素電極における液晶分子の放射状の配向方向に延びる各枝部により構成された連結部を介して、各サブ画素電極を連結するようにしたので、各サブ画素電極における連結部の近傍の液晶分子の配向方向と、連結部を構成する各枝部における液晶分子の配向方向とがほぼ一致することになる。これにより、各サブ画素電極の連結部の近傍における液晶分子の配向乱れを抑制することができるため、互いに大きさが異なるサブ画素電極が連結された垂直配向型の液晶表示装置において、その連結に起因する液晶分子の配向乱れを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図１０は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示している。ここで、図１は、本実施形態１の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図であり、図２は、図１中のII−II線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。なお、図１では、後述する対向基板３０上に形成されたリベット１３も図示されている。

液晶表示装置５０は、図２に示すように、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０と、それら両基板２０及び３０の間に挟持された液晶層４０とを備えている。

アクティブマトリクス基板２０は、図１に示すように、絶縁基板１０ａ上に、互いに平行に延びるように設けられたゲート線１と、各ゲート線１と直交する方向に、互いに平行に延びるように設けられたソース線４と、各ゲート線１の間に互いに平行に延びるように設けられた容量線１ｂと、ゲート線１及びソース線４の各交差部分に設けられたＴＦＴ５と、隣り合う一対のゲート線１及び隣り合う一対のソース線４に囲まれる表示領域毎に設けられた画素電極９とを備えている。

この各画素電極９は、図１に示すように、容量線１ｂ上に２つ並んで矩形状に形成されたサブ画素電極９ｄと、それらのサブ画素電極９ｄを挟んで上側部分及び下側部分にそれぞれ２つずつ並んで矩形状に形成されたサブ画素電極（第１サブ画素電極）９ａと、上側部分に形成されたサブ画素電極９ａのさらに上側部分に、及び下側部分に形成されたサブ画素電極９ａのさらに下側部分に、すなわち、各表示領域内の上側部分及び下側部分のそれぞれに、サブ画素電極９ａよりも大きく矩形状に形成されたサブ画素電極（第２サブ画素電極）９ｃと、サブ画素電極９ｄ同士の間、並びに、サブ画素電極９ｄ及びサブ画素電極９ａの間をそれぞれ連結する連結部９ｂと、２つのサブ画素電極９ａ及びサブ画素電極９ｃの間を三叉状に連結する連結部９ｅとを備えている。なお、各サブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄの形状は、矩形の四隅が直角に形成されたものだけではなく、円弧状、或いは、カットされたものであってもよく、さらには、互いに大きさの異なる円形状であってもよい。

ＴＦＴ５は、図２に示すように、ゲート線１の突出部であるゲート電極１ａと、ゲート電極１ａを覆うように設けられたゲート絶縁膜２と、ゲート絶縁膜２上でゲート電極１ａに対応する位置に設けられた半導体層３と、半導体層３上で互いに対峙するように設けられ、ソース線４の突出部であるソース電極４ａ、及びドレイン電極４ｂとを備えている。このドレイン電極４ｂは、容量線１ｂが配設する領域まで延設されており、容量線１ｂとの間に補助容量を形成するように構成されている。

また、アクティブマトリクス基板２０は、上記構成のＴＦＴ５を覆うように設けられた保護層６と、保護層６を覆うように設けられた絶縁層７とを備えている。この保護膜６及び絶縁層７は、容量線１ｂ上でコンタクトホール８が形成されており、ドレイン電極４ｂとサブ画素電極９ｄとはコンタクトホール８を介して接続されている。

対向基板３０は、絶縁基板１０ｂ上に、カラーフィルター層１１及び共通電極１２が順に積層して設けられている。そして、共通電極１２上には、各サブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄの中央に配置するように、島状に突出した配向規制部であるリベット１３が設けられている。

液晶層４０は、ネマチック液晶からなる液晶分子１５を含んでいる。この液晶分子１５は、電気光学特性を有し、その誘電異方性が負（Δε＜０）である。

連結部９ｂは、小さく形成されたサブ画素電極９ａ（９ｄ）同士を２方向で連結するものであり、各サブ画素電極９ａ（９ｄ）の１辺の中央部分から垂直に延びている。また、この連結部９ｂは、各サブ画素電極９ａ（９ｄ）毎に形成されたリベット１３を結んだ線上に配置している。

連結部９ｅは、小さく形成された２つのサブ画素電極９ａと大きく形成されたサブ画素電極９ｃとを３方向で連結するものであり、各サブ画素電極９ａから延びる２つの第１枝部９ａ’とサブ画素電極９ｃから延びる第２枝部９ｃ’とにより構成されている。第１枝部９ａ’は、サブ画素電極９ａにおける液晶分子１５の放射状の配向の中心位置であるリベット１３から放射状に延びる方向に形成され、第２枝部９ｃ’は、サブ画素電極９ｃにおける液晶分子１５の放射状の配向の中心位置であるリベット１３から放射状に延びる方向に形成されている。

また、上述の連結部９ｅの代わりに、小さく形成された２つのサブ画素電極９ａと大きく形成されたサブ画素電極９ｃとの連結を図５に示すような連結部９ｆとしてもよい。この連結部９ｆは、各サブ画素電極９ａのリベット１３とサブ画素電極９ｃのリベット１３とを結んだ線上に配置され、そのサブ画素電極９ａ側が第１枝部となっていると共に、そのサブ画素電極９ｃ側が第２枝部となっている。

このような構成の液晶表示装置５０では、各画素電極９毎に１つの画素が構成されており、各画素において、ゲート線１からゲート信号がゲート電極１ａに送られて、ＴＦＴ５がオン状態になったときに、ソース線４からソース信号がソース電極４ａに送られて、半導体層３及びドレイン電極４ｂを介して、画素電極９、すなわち、各サブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄに所定の電荷を書き込まれる。このとき、画素電極９と共通電極１２との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。そして、液晶層４０に印加された電圧によって液晶分子１５の配向状態を変えることにより、液晶層４０の光透過率を調整して画像が表示される。

また、液晶表示装置５０では、液晶分子１５の誘電率異方性が負であるので、液晶層４０に電圧が印加されていないときに、各リベット１３の付近の液晶分子１５だけがリベット１３を中心として放射状に傾斜配向すると共に、それ以外の各リベット１３から離れた液晶分子１５がアクティブマトリクス基板２０の表面に対し実質的に垂直に配向する。そして、液晶層４０に電圧が印加されているときに、各リベット１３から離れた液晶分子も上記放射状の傾斜配向に整合するように配向すると考えられている。また、画素電極９が複数のサブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄに分割されているので、各サブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄ毎に液晶分子１５が放射状に傾斜配向するようになっている。そのため、画像表示の際の視角特性が全方位に亘って均等になり、視野角を広くすることができる。

具体的に、第１サブ画素電極であるサブ画素電極９ａでは、液晶層４０に電圧が印加されているときに、図３に示すように、液晶分子１５がリベット１３を中心として放射状に配向する。そして、連結部９ｅを構成する第１枝部９ａ’が各サブ画素電極９ａにおけるリベット１３を中心とした放射方向に形成されているので、サブ画素電極９ａにおける第１枝部９ａ’の近傍の液晶分子１５の配向方向と第１枝部９ａ’における液晶分子１５の配向方向とがほぼ一致することになる。そのため、サブ画素電極９ａの連結部９ｅの近傍の領域Ａにおける液晶分子１５の配向乱れを抑制することができる。

また、第２サブ画素電極であるサブ画素電極９ｃでは、液晶層４０に電圧が印加されているときに、図４に示すように、液晶分子１５がリベット１３を中心として放射状に配向する。そして、連結部９ｅを構成する第２枝部９ｃ’が各サブ画素電極９ａにおけるリベット１３を中心とした放射方向に形成されているので、サブ画素電極９ｃにおける第２枝部９ｃ’の近傍の液晶分子１５の配向方向と第２枝部９ｃ’における液晶分子１５の配向方向とがほぼ一致することになる。そのため、サブ画素電極９ａの連結部９ｅの近傍の領域Ｂにおける液晶分子１５の配向乱れを抑制することができる。

次に、上記構成の液晶表示装置５０の製造方法について、説明する。

液晶表示装置５０は、以下に示すアクティブマトリクス基板作製工程、対向基板作製工程、及び液晶表示装置作製工程を順次行うことによって製造される。

＜アクティブマトリクス基板作製工程＞
まず、ガラス基板等の絶縁基板１０ａ上の基板全体に、チタン等からなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下、「ＰＥＰ技術」と称する）によりパターン形成して、ゲート線１、ゲート電極１ａ及び容量線１ｂを形成する。

続いて、ゲート線１、ゲート電極１ａ及び容量線１ｂ上の基板全体に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜等を成膜し、ゲート絶縁膜２を形成する。

さらに、ゲート絶縁膜２上の基板全体に、ＣＶＤ法により真性アモルファスシリコン膜と、リンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜とを連続して成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりゲート電極１ａ上に島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層とｎ＋アモルファスシリコン層とにより構成された半導体層３を形成する。

次いで、半導体層３が形成されたゲート絶縁膜１１上の基板全体に、チタン等からなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ソース線４、ソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂを形成する。

続いて、ソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂをマスクとして半導体層６のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、チャネル部（不図示）を形成する。

さらに、ソース電極４ａ及びドレイン電極４ｂ上の基板全体に、ＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜等を成膜し、ＴＦＴ５を覆うようにＰＥＰ技術によりパターン形成して、保護層６を形成する。

その後、保護層６上の基板全体に、感光性アクリル樹脂等を塗布した後、ＰＥＰ技術により保護層６を覆うようにパターン形成して、絶縁層７を形成する。

次いで、絶縁層７のドレイン電極４ｂに対応する部分をエッチング除去して、コンタクトホール８を形成する。

さらに、絶縁層７上の基板全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等からなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、サブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄ並びに連結部９ｂ及び９ｅを有する画素電極９を形成する。

最後に、画素電極９上の基板全体に、印刷法によりポリイミド系樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜（不図示）を形成する。

以上のようにして、アクティブマトリクス基板２０を作成することができる。

なお、上述のアクティブマトリクス基板２０の作製工程では、半導体層を、アモルファスシリコン膜により形成させる方法を例示したが、ポリシリコン膜により形成させてもよく、さらには、それらアモルファスシリコン膜及びポリシリコン膜にレーザーアニール処理を行うことにより結晶性を向上させてもよい。

＜対向基板作製工程＞
まず、ガラス基板等の絶縁基板１０ｂ上に、クロム薄膜を成膜した後、ＰＥＰ技術によりパターン形成してブラックマトリクス（不図示）を形成する。

続いて、ブラックマトリクスの間のそれぞれに、赤、緑及び青の何れかの着色層をパターン形成してカラーフィルター層１１を形成する。

さらに、カラーフィルター層１１上の基板全体に、ＩＴＯ膜を成膜して共通電極１２を形成する。

次いで、共通電極１２上の基板全体に、感光性アクリル樹脂等を塗布し、その後、ＰＥＰ技術により、アクティブマトリクス基板２０上の各サブ画素電極９ａ、９ｃ及び９ｄの中心位置に対応するようにパターン形成して、リベット１３を形成する。

ここで、共通電極１２上にリベット１３を形成する代わりに、リベット１３に対応する位置の共通電極１２の表面に穴を形成したり、対向するアクティブマトリクス基板２０上の画素電極９の表面に穴を形成してもよい。

最後に、リベット１３上の基板全体に、ポリイミド樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜（不図示）を形成する。

以上のようにして、本発明を構成する対向基板３０を作製することができる。

＜液晶表示装置作製工程＞
まず、アクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０のうちの一方の基板にスクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂等からなるシール材料を、液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンで塗布し、他方の基板に液晶層４０の厚さに相当する直径を持ち、樹脂又はシリカ等からなる球状のスペーサを散布する。

続いて、アクティブマトリクス基板２０と対向基板３０とを貼り合わせ、シール材料を硬化させ、空セルを形成する。

さらに、空セルを構成するアクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０の基板間に、減圧法により液晶分子１５やカイラル剤を含む液晶材料を注入し液晶層４０を形成する。

最後に、上記液晶注入口にＵＶ硬化樹脂を塗布し、ＵＶ照射によりＵＶ硬化樹脂を硬化し、注入口を封止する。

以上のようにして、本発明の液晶表示装置５０を製造することができる。

次に、本実施形態の実施例として、図６〜図９に示すように、画素電極９を構成する各サブ画素電極の個数及び配置を異ならせた種々のアクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄを作製して、各アクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄを有する液晶表示装置の画素の開口率及び応答速度の検討を行った。なお、図６〜図９では、ＴＦＴ５のドレイン電極の構成が一部省略されている。

アクティブマトリクス基板２０ａは、図６に示すように、３つの大きく形成されたサブ画素電極９ｃが縦に配設し、その下側に２つの小さく形成されたサブ画素電極９ａが横に並んで配設している。

アクティブマトリクス基板２０ｂは、図７に示すように、２つの大きく形成されたサブ画素電極９ｃが縦に配設し、その下側に６つの小さく形成されたサブ画素電極９ａが縦３行、横２列に並んで配設している。

アクティブマトリクス基板２０ｃは、図８に示すように、１つの大きく形成されたサブ画素電極９ｃの下側に、１０個の小さく形成されたサブ画素電極９ａが縦５行、横２列に並んで配設している。

アクティブマトリクス基板２０ｄは、図９に示すように、１４個の小さく形成されたサブ画素電極９ａが縦７行、横２列に並んで配設している。

アクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄにおける各サブ画素電極は、上述した連結部９ｂ及び９ｅによって連結されているので、各サブ画素電極の連結部の近傍における液晶分子の配向乱れは抑制されている。

そして、上記構成のアクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄを有する各液晶表示装置について、画素の開口率（ＮＡ）、及び応答速度（τｒ）を測定した。ここで、開口率は各画素における光の透過が可能な領域の面積比率であり、応答速度は、各画素に駆動信号を供給したときに、画素の透過率が所定値に達するまでの時間である。

図１０は、アクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄを有する各液晶表示装置における開口率及び応答速度を示すグラフである。

図１０に示すように、開口率は、大きく形成されたサブ画素電極９ｃの個数が多いほど大きくなり、応答速度は小さく形成されたサブ画素電極９ａの個数が多いほど速くなり、従来の知見どおりになった。そして、開口率が４５％以上であると共に応答速度が１５０ｍｓｅｃ以下であるという前提条件の下では、アクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄのうち、アクティブマトリクス基板２０ｃのサブ画素電極の組み合わせが最適であった。

以上説明したように本実施形態の液晶表示装置５０によれば、サブ画素電極９ａ及び９ｃの間の連結部９ｅを構成する各枝部９ａ’及び９ｃ’が各サブ画素電極９ａ及び９ｃにおけるリベット１３を中心とした放射方向に形成されているので、液晶層４０に電圧が印加されたとき、すなわち、各サブ画素電極９ａ及び９ｃにおいて液晶分子１５がリベット１３を中心に放射状に配向するときには、各サブ画素電極９ａ及び９ｃにおいて各枝部９ａ’及び９ｃ’の影響を受ける液晶分子１５、つまり、各枝部９ａ’及び９ｃ’の近傍の液晶分子１５の配向方向と、各枝部９ａ’及び９ｃ’における液晶分子１５の配向方向とがほぼ一致することになる。そのため、各サブ画素電極９ａ及び９ｃの連結部９ｅの近傍における液晶分子１５の配向乱れを抑制することができる。したがって、互いに大きさが異なるサブ画素電極が連結された垂直配向型の液晶表示装置において、その連結に起因する液晶分子の配向乱れを抑制することができる。また、本実施例のように液晶分子１５の配向乱れを抑制させながら、互いに大きさが異なるサブ画素電極を連結可能であるので、所望の画素の開口率、及び応答速度を有する液晶表示装置を得ることができる。

《発明の実施形態２》
図１１及び図１２は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示している。ここで、図１１は、本実施形態の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０のサブ画素電極９ａ及び９ｃの要部を示した要部平面図であり、図１２は、図１１中のXII−XII線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。なお、以下の各実施形態では図１〜図１０と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

上記実施形態１では、アクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０の間のスペーサとして、樹脂又はシリカ等からなる球状のスペーサを散布したが、本実施形態では対向基板２０上に柱状スペーサ部１７が設けられている。そして、それ以外の構成については、実施形態１と実質的に同じである。

柱状スペーサ部１７は、図１１に示すように、光の透過が不可能な容量線１ｂ上の各サブ画素電極９ａの間に形成されている。そして、柱状スペーサ部１７は、実施形態１の対向基板作製工程において、共通電極１２を形成した後に、感光性アクリル樹脂等を塗布し、その塗布された感光性アクリル樹脂等をＰＥＰ技術によりパターン形成することにより形成することができる。

本実施形態の液晶表示装置５０によれば、２つの並んだサブ画素電極９ａが、三叉状の連結部９ｅによって連結されているので、それら２つの第２サブ画素電極の間に柱状スペーサ部１７が配置されていても、その連結部９ｅと柱状スペーサ部１７とが接触することが少なくなる。

これに対して、図２３及び図２４に示すような液晶表示装置１５０では、連結部１０９ｂと柱状スペーサ部１１７とが接触してしまう。ここで、図２３は、本実施形態の比較例である液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０のサブ画素電極１０９の間の要部を示した要部平面図であり、図２４は、図２３中のXXIV−XXIV線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。

この液晶表示装置１５０では、対向基板１３０上に形成された柱状スペーサ１１７がアクティブマトリクス基板１２０上に形成された連結部１０９ｂに重なっている。そのため、液晶表示装置１５０に外圧が加わると、柱状スペーサ部１１７によって連結部１０９ｂが断線する虞れがある。また、連結部１０９ｂの幅（例えば、７〜１０μｍ）が、柱状スペーサ部１１７の直径（例えば、１２μｍ）よりも小さい場合には、柱状スペーサ部１１７を均等に連結部１０９ｂに当接させることが困難になる。そうなると、アクティブマトリクス基板１２０と対向基板１３０との間隔がばらついてしまうので、表示上のむらとなって表示品位を低下させる虞れがある。

しかしながら、本実施形態では、各サブ画素電極９ａが三叉状の連結部９ｅを介して連結されていることにより、連結部９ｅと柱状スペーサ部１７とが物理的に接触しにくいので、上記連結部の断線及び表示品位の低下を抑制することができる。

《発明の実施形態３》
図１３及び図１４は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態３を示している。ここで、図１３は、本実施形態の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０のサブ画素電極９ａ及び９ｃの要部を示した要部平面図であり、図１４は、図１３中のXIV−XIV線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。

上記実施形態１では、透過型の液晶表示装置５０を例示したが、本発明は、サブ画素電極９ｃ上に反射電極１４が形成された半透過型の液晶表示装置５０であってもよい。

反射電極１４は、図１４に示すように、容量線１ｂ上に形成されたサブ画素電極９ｃと重なるように設けられている。そして、反射電極１４は、実施形態１のアクティブマトリクス基板作製工程において、ＩＴＯ膜からなる画素電極９を形成した後に、モリブデン膜及びアルミニウム膜をスパッタリング法により順に成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成することにより形成することができる。これによって、画素電極９を構成する複数のサブ画素電極のうち、反射電極１４が形成されたサブ画素電極９ｃが反射領域となり、それ以外のサブ画素電極９ａ等が透過領域となる。

なお、反射光を適度に散乱させて反射領域の表示を良好にするために、反射領域の絶縁層７の表面を適度な凹凸形状に形成することによって、反射電極１４に凹凸形状を付与してもよい。

ここで、反射電極１４を構成するアルミニウム膜と画素電極９を構成するＩＴＯ膜との間にモリブデン膜が挟持されているので、アルミニウム膜をＰＥＰ技術によりパターン形成する際に、アルミニウム膜とＩＴＯ膜との間で局部電池が形成されることなく、アルミニウム膜の電気的な腐食するのを防ぐことができる。

また、上記反射領域と透過領域との間の位相差を補償するために、反射領域では対向基板３０のカラーフィルター層１１と共通電極１２との間に樹脂層１６が設けられている。この樹脂層１６の膜厚は、反射領域の液晶層４０の厚さが透過領域の液晶層４０の厚さのほぼ１／２になるように調整されている。そして、樹脂層１６は、実施形態１の対向基板作製工程において、カラーフィルター層１１を形成した後に、感光性アクリル樹脂等を塗布し、その塗布された感光性アクリル樹脂等をＰＥＰ技術によりパターン形成することにより形成することができる。

このような構成の半透過型の液晶表示装置５０は、反射領域において対向基板３０側から入射する外光を反射電極１４で反射すると共に、透過領域においてアクティブマトリクス基板２０側から入射するバックライトからの光を透過するように構成されている。したがって、互いに大きさが異なる矩形状のサブ画素電極が連結された垂直配向型の液晶表示装置で、透過モード及び反射モードの双方のモードの表示が可能な半透過型であっても、その連結に起因する液晶分子の配向乱れを抑制することができる。

《発明の実施形態４》
図１５及び図１６は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態４を示している。ここで、図１５は、本実施形態の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０のサブ画素電極９ａ及び９ｃの要部を示した要部平面図であり、図１６は、図１５中のXVI−XVI線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。

上記実施形態３では、大きく形成されたサブ画素電極９ｃ上に反射電極１４が設けられていたが、本実施形態では、小さく形成されたサブ画素電極９ａ上に反射電極１４が設けられている。そして、それ以外の構成については、実施形態３と実質的に同じである。

反射電極１４は、図１６に示すように、容量線１ｂ上に形成された２つのサブ画素電極９ａのそれぞれと重なるように設けられている。

本実施形態の液晶表示装置５０では、アクティブマトリクス基板２０上のコンタクトホール８の位置が対向基板３０上のリベット１３の位置に重なっているので、液晶分子１５の配向乱れを抑制することができる。

これに対して、図２５及び図２６に示すような液晶表示装置１５０では、アクティブマトリクス基板１２０上のコンタクトホール１０８の位置が、対向基板１３０上のリベット１１３の位置に重なっていない。ここで、図２５は、本実施形態の比較例である液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０のサブ画素電極１０９ａの要部を示した要部平面図であり、図２６は、図２５中のXXVI−XXVI線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。

この液晶表示装置１５０では、大きく形成されたサブ画素電極１０９ａにおけるコンタクトホールの不具合によるコンタクト不良を防ぐために、１つのサブ画素電極１０９ａに対して２つのコンタクトホールが設けられている。そして、液晶層１４０中の液晶分子１１５は、対向基板１３０に形成されたリベット１１３だけでなく、アクティブマトリクス基板１２０に形成されたコンタクトホール１０８も配向の中心としてしまうので、液晶分子１１５の配向が乱れて、表示品位を低下させる虞れがある。

しかしながら、本実施形態では、各第１サブ画素電極９ａにおける液晶分子１５の配向中心（リベット１３）の位置とコンタクトホール８の位置とが一致しているので、各第１サブ画素電極９ａにおける液晶分子１５の配向乱れを抑制することができ、表示品位の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、垂直配向型の液晶表示装置及びそれを用いたモバイル用途のディスプレイ等について有用である。

実施形態１の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図である。 図１中のII−II線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。 小さく形成されたサブ画素電極９ａにおける液晶分子１５の配向状態を示す平面図である。 大きく形成されたサブ画素電極９ｃにおける液晶分子１５の配向状態を示す平面図である。 実施形態１の変形例のアクティブマトリクス基板２０の平面図である。 実施形態１の実施例であるアクティブマトリクス基板２０ａの平面図である。 実施形態１の実施例であるアクティブマトリクス基板２０ｂの平面図である。 実施形態１の実施例であるアクティブマトリクス基板２０ｃの平面図である。 実施形態１の実施例であるアクティブマトリクス基板２０ｄの平面図である。 アクティブマトリクス基板２０ａ〜２０ｄを有する各液晶表示装置における画素の開口率及び応答速度を示すグラフである。 実施形態２の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図である。 図１１中のXII−XII線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。 実施形態３の液晶表示装置５０を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図である。 図１３中のXIV−XIV線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。 実施形態４の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図である。 図１５中のXVI−XVI線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。 従来の透過型の液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０の平面図である。 図１７中のXVIII−XVIII線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。 従来の半透過型の液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０の平面図である。 図１９中のXXV−XX線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。 従来の液晶分子１１５の配向状態を示す第１の平面図である。 従来の液晶分子１１５の配向状態を示す第２の平面図である。 実施形態２の液晶表示装置５０に対する比較例である液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０の平面図である。 図２３中のXXIV−XXIV線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。 実施形態４の液晶表示装置５０に対する比較例である液晶表示装置１５０を構成するアクティブマトリクス基板１２０の平面図である。 図２５中のXXVI−XXVI線に沿った液晶表示装置１５０の断面図である。

符号の説明

５ ＴＦＴ（スイッチング素子）
７ 絶縁層
８ コンタクトホール
９ 画素電極
９ａ サブ画素電極（第１サブ画素電極）
９ａ’ 第１枝部
９ｃ サブ画素電極（第２サブ画素電極）
９ｃ’ 第２枝部
９ｄ サブ画素電極
９ｂ，９ｅ 連結部
１３ リベット（配向規制部）
１４ 反射電極
１５ 液晶分子
１７ 柱状スペーサ部
２０ アクティブマトリクス基板
３０ 対向基板
４０ 液晶層
５０ 液晶表示装置

Claims (6)

1. 複数の画素電極がマトリクス状に設けられたアクティブマトリクス基板と、
   上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、
   上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられ、垂直配向型の液晶層とを備えた液晶表示装置であって、
   上記各画素電極は、少なくとも、第１サブ画素電極と、該第１サブ画素電極に連結部を介して連結され、上記第１サブ画素電極よりも大きい第２サブ画素電極とにより構成され、
   上記液晶層の液晶分子は、上記液晶層に電圧が印加された状態で、上記第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極毎に放射状の配向をそれぞれ形成するように構成され、
   上記連結部は、上記アクティブマトリクス基板の法線方向から見て、上記第１サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の方向に延びる第１枝部と、上記第２サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の方向に延びる第２枝部とにより構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の中心位置には、上記液晶分子の配向方向を規制する配向規制部が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極は、矩形状に形成され、
   上記第１サブ画素電極は、上記第２サブ画素電極の１辺に沿って並んだ状態で２つ配置され、
   上記連結部は、上記各第１サブ画素電極と上記第２サブ画素電極とを連結するように、三叉状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載された液晶表示装置において、
   上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間には、該対向基板の上記液晶層側に設けられた柱状スペーサ部が挟持され、
   上記柱状スペーサ部は、上記各第１サブ画素電極の間に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項３に記載された液晶表示装置において、
   上記各画素電極の上記液晶層側と反対側には、絶縁層を介してスイッチング素子が設けられ、
   上記各第１サブ画素電極は、上記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して上記スイッチング素子に接続され、
   上記コンタクトホールの位置と上記各第１サブ画素電極における上記液晶分子の放射状の配向の中心位置とが重なっていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項５に記載された液晶表示装置において、
   上記各第１サブ画素電極は、上記対向基板側から入射する光を反射する反射電極であることを特徴とする液晶表示装置。
   

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