JP2011257774A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の開口率を向上するための技術を提供する。
【解決手段】 液晶表示装置は、垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、第２基板に設けられており、画素領域を確定している複数のゲート線およびデータ線と、第１基板に設けられており互いに略平行に伸びている第１調整手段と、第１基板に設けられており互いに略平行に伸びている第２調整手段とを備えている。第１調整手段と第２調整手段は、電圧が印加されたときに液晶分子が配向する方向を画素領域における位置に応じて変化するように調整する。そして、第１調整手段と第２調整手段は交互に配置されており、その間隔が２５マイクロメートル以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display）に関する。特に、マルチドメイン垂直配向（Multi-domain Vertically Aligned, ＭＶＡ）型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、液晶ディスプレイパネルを備えている。液晶ディスプレイパネルは、対向配置されている２枚のガラス基板と、その２枚のガラス基板の間に挟持されている液晶層を備えている。
垂直配向（Vertically Aligned,ＶＡ）型の液晶表示装置では、ネガ型液晶材料と、垂直配向処理が施されているガラス基板が用いられる。一般に、ガラス基板への垂直配向処理には、ガラス基板に垂直配向膜を付加することで行われる。ガラス基板に施された垂直配向処理は、液晶層に電圧が印加されていないときに、液晶層の液晶分子をガラス基板の主表面に対して垂直に配向させる。液晶層の液晶分子がガラス基板の主表面に対して垂直に配向していると、入射光が液晶ディスプレイパネルを透過できなくなり、画面は黒表示となる。一方、液晶層に所定の電圧が印加されると、液晶層の液晶分子は水平方向に向けて傾斜することから、入射光が液晶ディスプレイパネルを透過できるようになる。このとき、画面は白表示となる。

垂直配向型の液晶表示装置では、見る人の視線が表示画面に対する垂直方向から変化すると、コントラストが低下したりコントラストが反転したりする問題が生じる。これは、光と液晶ディスプレイ内の液晶分子の相互作用の結果であり、光が非垂直の入射角で液晶ディスプレイパネルを通過したときと、光が垂直の入射角で液晶ディスプレイパネルを通過したときでは、光と液晶分子との相互作用の形態が異なることに起因する。表示画面を斜視したときに光の透過状態（白）と非透過状態（黒）とのコントラストが顕著に低下してしまうことは、表示装置の様々な応用（例えば、テレビ受像機のフラット画面およびパーソナルコンピュータの大型ディスプレイ）における障壁となっている。

上記の問題に対して、マルチドメイン垂直配向（Multi-domain Vertically Aligned,ＭＶＡ）型の液晶表示装置が開発されている。マルチドメイン垂直配向型液晶表示装置は、電圧印加時の液晶分子の配向方向を画素領域における位置によって変化させることによって、視野角特性が改善されたものである。
特許文献１には、視野角特性を改善するために、液晶分子の配向方向を調整する調整手段を備えたマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置が開示されている。この調整手段は、典型的には、カラーフィルタ基板の共通電極上に設けられている複数の線状突起と、薄膜トランジスタ基板の画素電極に設けられている複数のスリットによって構成されている。複数の線状突起と複数のスリットは交互に配列されている。液晶分子の配向方向は、線状突起とスリットの配置パターンによって生じるフリンジ・フィールド（fringe field）効果により決定される。
特許文献１の液晶表示装置の駆動では、外部から駆動電圧を印加することで各々の画素内の液晶分子を回転させ、液晶分子の回転によって各々の画素の光透過率を変えることで、各々の画素に異なる輝度を表示している。

一般に、液晶表示装置では、初期電圧が固定されている場合、外部から高電圧が印加されるほど、応答時間は短くなる。しかしながら、一部の液晶表示装置では、このことが完全に当てはまらない。
例えば非特許文献１には、パターンニングされた垂直配向（Patterned Vertical Alignment,ＰＶＡ）型の液晶表示装置では、ある条件下において、外部から高電圧が印加されたときに、応答時間が逆に遅くなることが報告されている。同様の事象は、マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置にも発生する。

図９Ａは従来のマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置の画素領域における線状突起とスリットの配置を示す図であり、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ線の断面を示す図である。図９Ａに示すように、液晶表示装置の画素領域４００はゲート線４０２とデータ線４０４によって画定されている。画素領域４００には、ゲート線４０２とデータ線４０４とに接続されている薄膜トランジスタ４０６が設けられているとともに、薄膜トランジスタ４０６に接続されている画素電極４０８が配設されている。図９Ｂに示すように、画素領域４００には、線状突起４１０とスリット４１２が配設されている。線状突起４１０はカラーフィルタ基板４１４に形成されており、スリット４１２は薄膜トランジスタ基板４１６に形成されている。線状突起４１０とスリット４１２は、液晶分子の方向と上下の偏光板（図示しない）を貫通する軸とが４５度をなすように配設されており、光がマルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置を通過したときに、最大の中間調の明るさを表現できるようになっている。しかしながら、液晶分子の配向に異常が生じると、線状突起４１０とスリット４１２による調整の下でも、液晶分子の方向と上下の偏光板を貫通する軸とが４５度とならなくなる。このとき、光が液晶表示装置を通過しても、最大の中間調の明るさを表現することはできない。

図１０Ａから図１０Ｅは、図９Ａに示す領域４１８の液晶分子に所定時間に亘って駆動電圧を印加したときに、線状突起とスリットによるフリンジ・フィールド効果によって生じる液晶分子の配列方向を、異なる駆動電圧毎に示すものである。図１０Ａ〜１０Ｅの横軸Ａ−Ａ’は、図９ＡのＡ−Ａ方向に対応しており、図１０Ａから１０Ｅの縦軸Ａ−Ｂは、図９ＡのＡ−Ｂ方向に対応している。図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、外部印加電圧がそれぞれ５Ｖおよび５．５Ｖである場合、領域４１８の液晶分子は、フリンジ・フィールド効果によって正常に配向する。しかしながら、図１０Ｃから図１０Ｅに示すように、外部印加電圧が５．７５Ｖ、６．０Ｖ、６．５Ｖまで上昇した場合、領域４１８内の一部の領域４２０ａ、４２０ｂの液晶分子は、フリンジ・フィールド効果に抗して、異常な方向に配向してしまう。特に、図１０Ｅに示す場合では、範囲４２０ａ、４２０ｂにおける液晶分子の異常な配向が、液晶表示装置に深刻な問題を引き起こすものになりうる。

液晶分子の異常配向をもたらす要因の１つとして、線状突起４１０とスリット４１２との間隔が挙げられる。線状突起４１０やスリット４１２の近傍に位置する液晶分子は、線状突起４１０やスリット４１２によるフリンジ・フィールド効果によって、配向方向が所定の方向に調整される。線状突起４１０とスリット４１２の間に位置する液晶分子は、線状突起４１０やスリット４１２側に隣接する液晶分子に追従しながら所定の方向に配向していく。そのことから、線状突起４１０とスリット４１とが離れていると、線状突起４１０とスリット４１２との略中間に位置する領域４２０ａ、４２０ｂの液晶分子は、隣接する液晶分子に追従して所定の方向に配向するのに長い時間が必要となる。その結果、液晶分子の配向方向が正しく調整されず、液晶分子が異常な方向に配向してしまう。

また、液晶分子の異常な配向の要因として、瞬間的に高電圧が印加されたときに、線状突起４１０とスリット４１２との略中間に位置する領域４２０ａ、４２０ｂの液晶分子が、隣接する液晶分子の傾斜に追従して配向していくよりも前に、印加された垂直電界によって異常な方向に傾斜してしまうことが考えられる。その結果、図１０Ｃから図１０Ｅに示すように、線状突起４１０とスリット４１２との略中間に位置する領域４２０ａ、４２０ｂの液晶分子は、フリンジ・フィールド効果による配向方向の調整を受けることなく、異常な方向に配向することとなる。そして、図１１に示すように、図１０Ｅの異常配向している領域４２０ａ、４２０ｂの液晶分子を光学顕微鏡で観察した場合、グレイスポット（gray spot）やブラックスポット（black spot）が観察される。

上記したグレイスポットやブラックスポットは、勝手な方向に傾斜した液晶分子の方位と上下の偏光板を貫通する軸とがなす角が４５度となっていないことに起因して発生するものである。異常に配向している液晶分子は、この後、隣接する液晶分子の影響を受けながら正常な配向方向へと復帰していく。この配向方向の復帰に長い時間を要することから、液晶分子の応答時間が長くなってしまう。また、隣接する液晶分子の駆動によっても、異常に配向している液晶分子が正常な配向方向に復帰しない場合もある。液晶分子はグレイスポッやブラックスポットを示すようになり、本来の明るさを取り戻すことができなくなる可能性がある。

上記から理解できるように、マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置では、駆動時における閾値電圧が存在する。印加電圧がこの閾値電圧を超えてしまうと、上記した液晶分子の異常配向が生じてしまう。従来の液晶表示装置では、設計上、応答時間が長くならないように、駆動バイアス電圧がこの閾値電圧を超えないように制限しなければならない。さらに従来の液晶表示装置の設計では、異常配向という問題を回避するために、線状突起とスリットとの間隔をある程度狭く設定する必要がある。それにより、閾値電圧を高めて、駆動電圧の使用可能範囲を広げるようにしている。しかしながら、線状突起とスリットとの間隙を狭く設定すると、１つの画素内に設ける線状突起とスリットの数が増大してしまう。線状突起やスリットが設けられている範囲は表示領域とはならないことから、線状突起やスリットを多数設けると、画素領域の開口率が低下してしまい、液晶表示装置の明るさが低下してしまう。

特許文献２に開示されているマルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置では、画素電極のスリットに鋸歯状の第２スリットがさらに形成されている。この液晶表示装置では、鋸歯状の第２スリットを設けることにより、液晶の応答時間を維持しながら、線状突起とスリットとの間隔の拡大を図っている。しかしながら、液晶分子の異常配向という問題を完全に解決することはできず、依然として線状突起とスリットとの間にある程度の間隔を確保する必要があり、開口率の向上にも限りがある。

欧州特許出願公開第０８８４６２６号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１５９０１８号明細書

「DCCII: Novel Method for Fast Response in PVA Mode」、情報ディスプレイ協会（ＳＩＤ）、２００４年

本発明の主な目的は、上記の従来技術における問題を克服または少なくとも改善可能であって、マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の開口率を向上するための技術を提供することである。

本発明によって具現化される液晶表示装置は、垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、第１基板に設けられている共通電極と、第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極を備えている。即ち、この液晶表示装置は、いわゆる垂直配向型の液晶表示装置である。液晶層の液晶分子は、第１基板や第２基板に施された垂直配向処理によって、液晶層に電圧が印加されていないときに、第１基板の主表面に略垂直となるように配向する。
また、この液晶表示装置は、第１基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数の第１調整手段と、第２基板に設けられており、第１調整手段に略平行に伸びている複数の第２調整手段を備えている。第１調整手段や第２調整手段は、画素電極から液晶層に電圧が印加されたときに液晶層の液晶分子が配向する方向を調整するものであり、液晶分子が配向する方向を画素領域における位置に応じて変化するように調整する。そして、この液晶表示装置では、第１調整手段と第２調整手段が交互に配置されており、前記第１調整手段と前記第２調整手段との間隔が２５マイクロメートル以上であることを特徴とする。

上記の液晶表示装置では、第１調整手段は、第１基板に設けられている線状突起であることが好ましい。このとき、線状突起は、共通電極上に設けることができる。また、第２調整手段は、画素電極に設けられているスリットであることが好ましい。
あるいは、第１調整手段は、共通電極にスリットを設けることによって構成することができる。また、第２調整手段は、第２基板に線状突起を設けることによって構成することもできる。第１調整手段と第２調整手段は、線状突起やスリットを様々に組み合わせて構成することもできる。

上記の液晶表示装置では、駆動電圧を液晶層の画素領域に印加する際に、駆動電圧を少なくとも２段階に分けて上昇させることが好ましい。この駆動電圧を印加する方式を採用すると、高い駆動電圧を印加することが可能となる。その結果、第１調整手段と第２調整手段との間隔が２５μｍ以上であっても、液晶分子が異常な方向に配向することを抑止することが可能となる。
なお、駆動電圧を段階的に上昇させるという技術は、本願出願人が創作し、２００４年８月２０日に台湾において特許出願（台湾特許出願第９３１２３８７９号）されている。

第１調整手段が線状突起であり、第２調整手段がスリットである場合、そのスリットに鋸歯状に配列している複数の第２スリットが形成されていることが好ましい。この場合、駆動電圧を段階的に上昇させる前記の駆動方法を採用することによって、第１調整手段である線状突起と第２調整手段であるスリットとの間隔を３０μｍから５０μｍの間に設定しても、液晶分子が異常に配向することを抑制することができる。

前記マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置において、線状突起とスリットとが比較的広いピッチを有するように配置できるため、線状突起やスリットが配置される密度を効果的に減らし、これにより開口率（つまり光が透過可能な領域の比率）を効果的に高め、液晶表示装置の明るさを向上させることができる。

線状突起には、画素電極の縁部に対向する位置に、少なくとも一つの分岐部が設けられていることが好ましい。

画素電極は、スリットによって複数の部分電極に分割されているとともに、隣接する２つの部分電極同士を接続する少なくとも１つの接続部を有していることが好ましい。このとき、接続部は、第１部分と第２部分とを有しており、その第１部分は線状突起に対して略垂直に伸びており、その第２部分はデータ線に略平行に伸びていることが好ましい。そして、接続部の第２部分は、線状突起の分岐部と完全に重なる位置に形成されていることが好ましい。

上記の液晶表示装置では、画素領域に、２つのサイド部とその２つのサイド部を接続している中央部とを有する「Ｈ」字形状のキャパシタ電極が設けられていることが好ましい。この場合、キャパシタ電極の各サイド部は、その画素領域を画定している各データ線の近傍にそれぞれ位置しており、キャパシタ電極と画素電極が、蓄電ユニットを形成していることが好ましい。

本発明によると、線状突起やスリットからなる液晶分子の配向方向を調整する手段を、比較的に広い間隔で設けることが可能となる。それにより、液晶表示装置の開口率を高めることが可能となる。

マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の画素領域の一例を示す図。 スリットの第２スリットを拡大して示す図。 マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の画素領域の一例を示す図。 線状突起の分岐部近傍の一例を拡大して示す図。 線状突起の分岐部近傍の一例を拡大して示す図。 マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の画素領域の一例を示す図。 マルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の画素領域の一例を示す図。 液晶表示装置の構成を模式的に示す図。 従来の線状突起とスリットの配置パターンを示す図。 図９Ａ中のＡ−Ａ線断面図。 電圧を印加したときの液晶の配向方向を示す図（電圧５ボルト）。 電圧を印加したときの液晶の配向方向を示す図（電圧５．５ボルト）。 電圧を印加したときの液晶の配向方向を示す図（電圧５．７５ボルト）。 電圧を印加したときの液晶の配向方向を示す図（電圧６ボルト）。 電圧を印加したときの液晶の配向方向を示す図（電圧６．５ボルト）。 図１０Ｅに示す液晶分子を光学顕微鏡で観察した結果を示す図。

本発明の目的、特徴、利点をさらに明瞭にするために、本発明を実施する好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図８に示すように、本発明を実施したマルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置は、垂直配向処理が施されている第１基板１０２および第２基板１０４と、第１基板１０２と第２基板１０４の間に介在している液晶層１０３を備えている。液晶層１０３に含まれている液晶分子は、液晶層１０３に駆動電圧が印加されていないときに、第１基板の主表面に略垂直となっている。
詳しくは後述するが、第１基板１０２上には、第１調整手段が設けられている。また、第２基板１０４上には、第２調整手段が設けられている。第１調整手段と第２調整手段は、液晶層１０３に駆動電圧が印加されたときの液晶分子の配向方向を調整するものである。第１調整手段と第２調整手段により、液晶層１０３の液晶分子は、画素内の領域（ドメイン）毎に、所定の方向へと傾斜配向する。このマルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置では、画素内の液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の方向に調整されることにより、視野角特性が改善されている。
本発明の技術は、例えば、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ；ＴＦＴ ＬＣＤ）に有効に実施することができる。
図８に示すように、第１基板１０２には、例えば遮光層である遮光アレイ（図８中には図示しない）や、複数枚のカラーフィルタ１０２ａや、共通電極１０２ｂが設けられている。

図１は、第２基板１０４（１０４は図１に図示しない）の一つの画素領域を示している。第２基板１０４には、互いに平行な複数本のゲート線１０６と、ゲート線１０６に直交しており互いに平行な複数本のデータ線１０８と、複数の薄膜トランジスタ１０９と、画素電極１２０とが設けられている。薄膜トランジスタ１０９と画素電極１２０は、マトリックス状に配置されている。薄膜トランジスタ１０９は、ゲート線１０６とデータ線１０８との交差部分に配置されている。
第１基板１０２には、カラーフィルタが設けられていることから、カラーフィルタ基板とも称することができる。また、第２基板１０４には薄膜トランジスタが設けられていることから、薄膜トランジスタ基板と称することができる。第１基板１０２と第２基板１０４との間には、通常、２つの基板１０２、１０４の間の間隔を規定するためのスペーサ（図示しない）が設けられている。

図１を参照されたい。画素電極１２０は、隣接する２本のゲート線１０６と隣接する２本のデータ線１０８で画定された画素領域内に設けられている。本実施形態では、第１調整手段は、例えば第１基板に設けられており、互いに平行に伸びている複数の線状突起１３０によって構成されている。一方、第２調整手段は、例えば画素電極１２０に設けられており、互いに平行に伸びている複数のスリット１４０によって構成されている。線状突起１３０およびスリット１４０は、互いに略平行であって、交互に配列されている。
各々のスリット１４０には鋸歯状に配列されている複数の第２スリット１４０ａが設けられている。隣接する２つの線状突起１３０とスリット１４０との間隔をｃとし、第２スリット１４０ａの最小深さをａとし、最小深さａを有する第２スリット１４０ａと線状突起１３０との間の距離をｂとすると、間隔ｃは最小深さａに距離ｂを加えたものに等しい。

スリット１４０に第２スリット１４０ａが設けられていない液晶表示装置に従来の駆動方法を採用した場合、駆動電圧の瞬間的で過大な変化（バイアス）によって、隣接する線状突起１３０とスリット１４０との間の略中間に位置する液晶分子が異常な方向に配向するという事象が生じやすい。そのことから、液晶分子の異常配向という問題を抑制するためには、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃを２５μｍ未満に設定する必要がある。従来の液晶表示装置では、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃが２５μｍ以上となると、画素の応答時間が長くなってしまったり、表示画面に残像が生じるという問題を招いたりしてしまう。

本願出願人が２００４年８月２０日に出願した台湾特許出願第９３１２３８７９号明細書に記載されている駆動方法を用いた場合、駆動電圧を段階的に上昇させることによって、画素の駆動電圧が閾値電圧（初期電圧＋閾値電圧）の制限を超えて、高い目標電圧へと到達させることが可能となる。詳しくは、第１の時点ｔ１のとき、閾値電圧未満の第１のバイアス電圧を供給し、初期電圧に第１の電圧を加えた中間電圧まで上昇させる。続いて、第２の時点ｔ２のとき、第２の電圧を供給し、駆動電圧をさらに中間電圧から目標電圧まで上昇させる。この駆動方法によると、閾値電圧の限界を超えて駆動電圧を印加することが可能となり、液晶分子が異常な方向に配向するという問題を解決することができる。それにより、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃが２５μｍ未満に制限されることがなく、その間隔を２５μｍ以上に設計することが可能となる。

線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃが２５μｍ以上に設定できることから、１つの画素領域に存在する線状突起１３０やスリット１４０の数を減らすことができ、液晶表示装置の開口率を効果的に高め、輝度を顕著に向上することが可能となる。

スリット１４０に第２スリット１４０ａが設けられている液晶表示装置において従来の駆動方法を用いる場合、第２スリット１４０ａによって応答時間が改善されていることから、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃは通常３０μｍ未満に設計されている。一方、本願出願人らの研究によって、駆動電圧を段階的に上昇させる前記の駆動方法を採用した場合、線状突起１３０と第２スリット１４０ａが設けられているスリット１４０との間隔ｃを３０μｍ以上に設計しても、液晶の異常配向という問題の発生が抑制されることが確認された。
スリット１４０に第２スリット１４０ａを設けた場合、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃを最大５０μｍに設計しても、液晶の異常配向という問題の発生を抑制することが可能となる。

本願出願人は、スリット１４０の第２スリット１４０ａの間隔ｄとその幅ｅ（図２を参照のこと）と、透過率との関係を研究し、表１に示す結果を得ている。ここで、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃは３５μｍに設定されており、第２スリット１４０ａの最小深さａは１４μｍに設定されている。
表１に示すように、第２スリット１４０ａは、その間隔ｄ＋幅ｅ＝７〜９μｍに設計するのが好ましく、それにより良好な透過率を得ることが可能となる。

本願出願人は、スリット１４０の第２スリット１４０ａの間隔ｄとその幅ｅと、従来の駆動方法で得られる応答時間との間の関係を研究し、表２に示す結果を得ている。ここで、線状突起１３０とスリット１４０との間隔ｃは３５μｍに設定されており、第２スリット１４０ａの最小深さａは１４μｍに設定されている。
表２に示すように、第２スリット１４０ａの間隔ｄは４．５μｍ以下に設計するのが好ましく、第２スリット１４０ａの幅ｅは３μｍ以下に設計するのが好ましい。それにより、応答時間を有意に改善することができる。
上記した透過率と応答時間を併せて考慮すると、第２スリット１４０ａは、間隔ｄ＋幅ｅ＝７〜８．５μｍに設計するのが好ましい。

図３は、本実施形態のマルチドメイン垂直配向型の液晶表示装置の画素領域の変形例を示している。図３に示すように、この変形例の液晶表示装置では、各々の画素領域に「Ｈ」字形状のキャパシタ電極１５０が設けられている。キャパシタ電極１５０は、中央部１５０ｂと、中央部１５０ｂを介して互いに接続されている２つのサイド部１５０ａを備えている。図３に示すように、キャパシタ電極１５０の２つのサイド部１５０ａは、画素領域内においてデータ線１０８の近傍位置に設けられている。従来の液晶表示装置では、通常、キャパシタ電極は中央部１５０ｂのみを備えるように設計されている。それに対して、本変形例のキャパシタ電極１５０では、２つのサイド部１５０ａが付加されており、サイド部１５０ａと画素電極１２０とが対向する箇所で追加的なキャパシタが構成されている。キャパシタ電極１５０は、通常、ゲート線１０６やゲート電極とともに、ゲート金属層のパターンニングによって形成される。そのことから図３では、キャパシタ電極１５０やゲート線１０６を網掛け表示し、識別しやすくしている。ゲート金属層は、通常、例えばアルミニウム（ａｌｕｍｍｉｎｕｍ）、クロム（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ）、タンタル（ｔａｎｔａｌｕｍ）モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）等の光を透過しない導電性金属で形成される。それにより、キャパシタ電極１５０の２つのサイド部１５０ａは、光漏れを抑制する補助的な遮光層としても機能する。

図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、第１基板に設ける各線状突起１３０ｄには、画素電極１２０の縁部と対向する位置に、複数の分岐部１３０ａが設けられている。液晶分子の長軸は、分岐部１３０ａとスリット１４０の垂直方向に沿って配向することから、分岐部１３０ａとスリット１４０とがなす角度が４５度以下になっていると、分岐部１３０ａとスリット１４０との境目近傍における液晶分子の長軸の配向方向の差を、最大でも４５度となるまで大幅に低下させることができる。それにより、スリット１４０と画素電極１２０の縁部との境目近傍の領域において液晶分子が異常に配向するのを効果的に抑制することができる。しかしながら、線状突起１３０と画素電極１２０は、それぞれ異なる基板１０２、１０４上に形成される。そのことから、基板１０２、１０４同士の位置合わせの誤差により、分岐部１３０ａが画素電極１２０の縁部に正しく対向しないことがしばしば起こる。この場合、液晶分子の異常な配向によって暗く表示される領域が、スリット１４０と画素電極の縁部の境目近傍に発生してしまう。

図１および図４に示すように、画素電極１２０は、複数のスリット１４０によって、４つの部分電極１２０Ａと、１２０Ｂと、１２０Ｃと、１２０Ｄとに分割されている。隣接する２つの部分電極は、接続部１２２によって互いに接続されている。図４に示すように、各接続部１２２は、第１の部分１２２ａと第２の部分１２２ｂを有している。第１の部分１２２ａが伸びている方向は、線状突起１３０が伸びている方向に垂直となっている。第２の部分１２２ｂが伸びている方向は、データ線１０８に平行になっている。本実施形態では、各接続部１２２の第２の部分１２２ｂが、線状突起１３０の分岐部１３０ａと完全に重なっていない。即ち、第２の部分１２２ｂと分岐部１３０ａは、基板平面に対して同じ領域に投影されない。
本願出願人の研究により、第２の部分１２２ｂが分岐部１３０ａと重なっていない領域に、表示が暗くなるという不具合が起こることが見出された。そして、この暗く表示される領域では、駆動電圧が印加されたときに、液晶分子の配向の変化が遅いことが見出された。その結果、コントラストや応答時間が低下し、表示品質が悪化してしまう。さらに、２枚の基板１０２、１０４の位置合わせに誤差が生じると、第２の部分１２２ｂと分岐部１３０ａとの間に位置ズレが生じてしまい、その位置ズレが生じた領域も暗く表示されるといる不具合が発生してしまう。

図５は、本実施形態のマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置の画素領域の他の変形例を示している。この変形例では、各接続部１２２の第２の部分１２２ｂが、線状突起１３０の分岐部１３０ａに完全に重なっている。この変形例の設計によると、暗く表示される領域を顕著に縮小することが可能となる。さらに、２枚の基板１０２、１０４を位置合せする際に、図５における上下方向に位置ズレが生じた場合でも、この設計では暗く表示される領域の発生を効果的に抑制することができる。

図６は、本実施形態のマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置の画素領域の他の変形例を示している。この変形例では、第１調整手段は、第１基板１０２に設けられており、アレイ状に配列されている複数の線状突起２３０によって構成されている。また、第２調整手段は、画素電極２２０に設けられており、アレイ状に配列されている複数のスリット２４０によって構成されている。線状突起２３０とスリット２４０は、実質的に交互に配列されている。また、隣接する２つの線状突起２３０に介在しているスリット２４０は、「之」字状に屈曲している。図６に示すように、画素電極２２０は、スリット２４０によって、３つの部分電極２２０Ａと、２２０Ｂと、２２０Ｃとに分割されている。隣接する２つの部分電極は、少なくとも１つの接続部２２２を介して接続されている。部分電極２２０Ａと、２２０Ｂと、２２０Ｃのそれぞれは、複数の突出部２２４を有している。突出部２２４が延びる方向は、線状突起２３０が延びる方向に垂直となっている。留意すべきは、線状突起２３０には、画素電極やデータ線の縁部に対向する位置に、分岐部も設けられていないことである。それにより、基板１０２、１０４との位置合せの際に誤差が生じた場合でも、暗く表示される領域の発生を顕著に低減することが可能となる。

図７は、本実施形態のマルチドメイン垂直配向型液晶表示装置の画素領域のまた別の変形例を示している。図１〜図６に例示する画素領域と比べて、図７に示す変形例では、第１調整手段が設けられておらず、画素電極３２０にアレイ状に配列されている複数のスリット３４０によって構成された第２調整手段のみが設けられている。図７に示すように、画素電極３２０は、十字形状の本体３２０ａと、十字形状の本体３２０ａから延出している複数の突出部３２０ｂを有している。画素領域は、４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割されており、これらの分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ毎に液晶分子の配向方向が異なるようになっている。それにより、線状突起等による第１調整手段を設けることなく、液晶表示装置の視野角特性が顕著に改善されている。

図７に示すように、各画素領域には、十字形状の中央部３５０ａと、２つのサイド部３５０ｂを備えたキャパシタ電極３５０が設けられている。キャパシタ電極３５０の十字形状の中央部３５０ａは、画素電極３２０の十字形状の本体３２０ａに対向する位置に形成されている。２つのサイド部３５０ｂは、十字形状の中央部３５０ａを介して互いに接続されている。２つのサイド部３５０ｂのそれぞれは、画素領域内のデータ線１０８の近傍に設けられている。
従来の液晶表示装置のキャパシタ電極は、通常、十字形状の中央部３５０ａの幅方向（図７中の左右方向）部分のみを備えるように設計されている。それに対して、本変形例のキャパシタ電極３５０では、中央部３５０ａの長手方向（図７中の上下方向）部分と２つのサイド部３５０ｂが付加されており、追加的なキャパシタが構成されている。キャパシタ電極３５０は、通常、ゲート線１０６やゲート電極とともに、ゲート金属層のパターンニングによって形成される。そのことから図７では、キャパシタ電極３５０やゲート線１０６を網掛け表示し、識別しやすくしている。ゲート金属層は、通常、アルミニウム、クロム、タンタル、モリブデンなどの光を透過しない導電性金属で形成することができる。従って、キャパシタ電極３５０の中央部３５０ａの長手方向部分や２つのサイド部３５０ｂは、光漏れを抑制する補助的な遮光層として機能する。

図１〜図６に示す液晶表示装置では、第１調整手段が、第１基板に設けられており、アレイ状に配列されている複数の線状突起によって構成されている。また、第２調整手段は、第２基板の画素電極に設けられており、アレイ状に配列されている複数のスリットによって構成されている。しかしながら、第１調整手段や第２調整手段は、この形態に限定されない。
例えば、第１調整手段を、第１基板の共通電極に設けられているスリットや、それに第２基板上に設けられている線状突起を組み合わせて構成することもできる。また、第２調整手段を、第２基板に設けられている線状突起や、それに第１基板の共通電極に設けられているスリットを組み合わせて構成することもできる。あるいは、第１調整手段と第２調整手段の両者を、複数の線状突起と複数のスリットのいずれかによって構成することもできる。

次に、調整手段を構成する線状突起を形成するための製造工程を以下に説明する。線状突起をカラーフィルタ基板に形成する場合、先ず、カラーフィルタ基板の表面にフォトレジストを塗布し、所定のパターンを転写する（図１〜図７に示す線状突起の配置パターンを参照）。次いで現像することによって、線状突起を形成することができる。この製造工程は、従来の技術によって容易に実施することができる。また、スリットは従来の画素電極を形成する工程を用いて、画素電極の形成時に形成することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０２・・基板
１０２ａ・・カラーフィルタ
１０２ｂ・・共通電極
１０４・・基板
１０６・・ゲート線
１０８・・データ線
１０９・・薄膜トランジスタ
１２０、２２０、３２０・・画素電極
１２０ａ、１２０ｂ・・異常領域
１３０、２３０・・線状突起
１３０ａ・・分岐部
１４０、２４０、３４０・・スリット
１４０ａ・・第２スリット
１５０、３５０・・キャパシタ電極
１５０ａ・・キャパシタ電極のサイド部
１５０ｂ・・キャパシタ電極の中央部
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ・・部分電極
１２２・・接続部
１２２ａ・・接続部の第１の部分
１２２ｂ・・接続部の第２の部分
２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、 部分電極
２２４・・突出部
３２０ａ・・画素電極の十字形状の本体
３２０ｂ・・画素電極の突出部
３５０ａ・・キャパシタ電極の中央部
３５０ｂ・・キャパシタ電極のサイド部
４００・・画素領域
４０２・・ゲート線
４０４・・データ線
４０６・・薄膜トランジスタ
４０８・・画素電極
４１０・・線状突起
４１２・・スリット
４１４・・カラーフィルタ基板
４１６・・薄膜トランジスタ基板
４２０ａ、４２０ｂ・・スリットと線状突起の略中間に位置する領域
ａ・・スリットの第２スリットの最小深さ
ｂ・・線状突起とスリットの第２スリットとの間の距離
ｃ・・スリットと線状突起との間隔
ｄ・・スリットの第２スリット同士の間隔
ｅ・・スリットの第２スリットの幅

本発明によって具現化される液晶表示装置は、垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、第１基板に設けられている共通電極と、第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極を備えている。即ち、この液晶表示装置は、いわゆる垂直配向型の液晶表示装置である。液晶層の液晶分子は、第１基板や第２基板に施された垂直配向処理によって、液晶層に電圧が印加されていないときに、第１基板の主表面に略垂直となるように配向する。
また、この液晶表示装置は、画素電極に設けられており、画素電極を十字形状の本体部分とその本体部分から延出している複数の突出部分を有する形状に成形している複数のスリットと、画素領域に設けられており、２つのサイド部とその２つのサイド部を接続している十字形状の中央部を有するキャパシタを備える。キャパシタ電極の各サイド部は、その画素領域を画定している各データ線の近傍にそれぞれ位置しており、キャパシタ電極の中央部は、画素電極の本体部分に対向している。それにより、キャパシタ電極と画素電極は、蓄電ユニットを形成していることを特徴とする。

本発明によって具現化される他の液晶表示装置は、垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともにゲート線に直交しており、ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、第１基板に設けられている共通電極と、第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極を備えている。第１基板には、互いに略平行に伸びている複数の第１調整手段が設けられており、第２基板には、第１調整手段に略平行に伸びている複数の第２調整手段が設けられている。第１調整手段及び第２調整手段は、画素電極から液晶層に電圧が印加されたときに液晶層の液晶分子が配向する方向を、画素領域における位置に応じて変化するように調整する。
また、この液晶表示装置は、隣接する２本の前記ゲート線の間に設けられており、画素電極とともに蓄電ユニットを形成する複数のキャパシタ電極線と、画素電極とその画素電極に対応する前記データ線との間に設けられており、その一部が前記画素電極に重なる位置に形成されており、キャパシタ電極線と一体成形されている少なくとも１本の導体線を備えている。
上記の液晶表示装置では、第１調整手段は、第１基板に設けられている線状突起であることが好ましい。このとき、線状突起は、共通電極上に設けることができる。また、第２調整手段は、画素電極に設けられているスリットであることが好ましい。
あるいは、第１調整手段は、共通電極にスリットを設けることによって構成することができる。また、第２調整手段は、第２基板に線状突起を設けることによって構成することもできる。第１調整手段と第２調整手段は、線状突起やスリットを様々に組み合わせて構成することもできる。

Claims (17)

1. 垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、
   前記第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、
   前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、
   前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、前記ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、
   前記第１基板に設けられている共通電極と、
   前記第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極と、
   前記第１基板に設けられており、互いに略平行に伸びており、前記画素電極から液晶層に電圧が印加されたときに液晶層の液晶分子が配向する方向を画素領域における位置に応じて変化するように調整する複数の第１調整手段と、
   前記第２基板に設けられており、前記第１調整手段に略平行に伸びており、前記画素電極から液晶層に電圧が印加されたときに液晶層の液晶分子が配向する方向を画素領域における位置に応じて変化するように調整する複数の第２調整手段を備え、
   前記第１調整手段と前記第２調整手段は交互に配置されており、前記第１調整手段と前記第２調整手段との間隔が２５マイクロメートル以上であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１調整手段は、前記第１基板に設けられている線状突起であり、
   前記第２調整手段は、前記画素電極に設けられているスリットであることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
3. 前記スリットには、鋸歯状に配列している複数の第２スリットが形成されており、
   前記スリットと前記線状突起との間隔が３０マイクロメートル以上であることを特徴とする請求項２の液晶表示装置。
4. 前記スリットと前記線状突起との間隔が５０マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項３の液晶表示装置。
5. 前記第１調整手段は、前記共通電極に設けられているスリットであり、
   前記第２調整手段は、前記第２基板に設けられている線状突起であることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
6. 前記第１調整手段は、前記第１基板に設けられている線状突起であり、
   前記第２調整手段は、前記第２基板に設けられている線状突起であることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
7. 前記第１調整手段は、前記共通電極に設けられているスリットであり、
   前記第２調整手段は、前記画素電極に設けられているスリットであることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
8. 前記線状突起には、前記画素電極の縁部と対向する位置に、少なくとも一つの分岐部が形成されており、
   前記画素電極は、前記スリットによって複数の部分電極に分割されているとともに、隣接する２つの部分電極同士を接続する少なくとも１つの接続部を有しており、
   前記接続部は第１部分と第２部分とを有しており、その第１部分は前記線状突起と略垂直に伸びており、その第２部分はデータ線に略平行に伸びており、
   前記接続部の第２部分は、前記線状突起の分岐部と完全に重なる位置に形成されていること特徴とする請求項２の液晶表示装置。
9. 前記画素領域には、２つのサイド部とその２つのサイド部を接続している中央部とを有する「Ｈ」字形状のキャパシタ電極が設けられており、
   前記キャパシタ電極の各サイド部は、その画素領域を画定している各データ線の近傍にそれぞれ位置しており、
   前記キャパシタ電極と前記画素電極が、蓄電ユニットを形成していることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
10. 垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、
    前記第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、前記ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、
    前記第１基板に設けられている共通電極と、
    前記第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極と、
    前記第１基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数の線状突起と、
    前記画素電極に設けられており、それぞれが隣接する２つの前記線状突起の間に位置しており、「之」字形状に屈曲している複数のスリットを備え、
    前記画素電極は、前記スリットによって複数の部分電極に分割されており、
    前記部分電極は、前記線状突起と略垂直に伸びている複数の突出部を有しており、
    前記線状突起には、前記画素電極のデータ線側の縁部に対向する位置に分岐部が形成されていないことを特徴とする液晶表示装置。
11. 垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、
    前記第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、前記ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、
    前記第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極と、
    前記画素電極に設けられており、前記画素電極を十字形状の本体部分とその本体部分から延出している複数の突出部分を有する形状に成形している複数のスリットと、
    前記画素領域に設けられており、２つのサイド部とその２つのサイド部を接続している十字形状の中央部を有するキャパシタを備え、
    前記キャパシタ電極の各サイド部は、その画素領域を画定している各データ線の近傍にそれぞれ位置しており、
    前記キャパシタ電極の中央部は、前記画素電極の本体部分に対向しており、
    前記キャパシタ電極と前記画素電極が、蓄電ユニットを形成していることを特徴とする液晶表示装置。
12. 垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、
    前記第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、前記ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、
    前記第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極と、
    前記第１基板に設けられており、互いに略平行に伸びており、前記画素電極の縁部に対向する位置に少なくとも一つの分岐部を有する複数の線状突起と、
    前記画素電極に設けられており、前記線状突起と略平行に伸びており、それぞれが隣接する２つの前記線状突起の間に位置している複数のスリットを備え、
    前記画素電極は、前記スリットによって複数の部分電極に分割されているとともに、隣接する２つの部分電極同士を接続する少なくとも１つの接続部を有しており、
    前記接続部は第１部分と第２部分とを有しており、その第１部分は前記線状突起と略垂直に伸びており、その第２部分はデータ線に略平行に伸びており、
    前記接続部の第２部分は、前記線状突起の分岐部と完全に重なる位置に形成されていること特徴とする液晶表示装置。
13. 垂直配向処理が施されている第１基板および第２基板と、
    前記第１基板と第２基板の間に介在している液晶層と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びている複数のゲート線と、
    前記第２基板に設けられており、互いに略平行に伸びているとともに前記ゲート線に直交しており、前記ゲート線とともに複数の画素領域をマトリクス状に画定している複数のデータ線と、
    前記第１基板に設けられている共通電極と、
    前記第２基板に設けられており、それぞれが前記画素領域のそれぞれに対応して位置している複数の画素電極と、
    前記第１基板に設けられており、互いに略平行に伸びており、前記画素電極から液晶層に電圧が印加されたときに液晶層の液晶分子が配向する方向を画素領域における位置に応じて変化するように調整する複数の第１調整手段と、
    前記第２基板に設けられており、前記第１調整手段に略平行に伸びており、前記画素電極から液晶層に電圧が印加されたときに液晶層の液晶分子が配向する方向を画素領域における位置に応じて変化するように調整する複数の第２調整手段と、
    隣接する２本の前記ゲート線の間に設けられており、前記画素電極とともに蓄電ユニットを形成する複数のキャパシタ電極線と、
    前記画素電極とその画素電極に対応する前記データ線との間に設けられており、その一部が前記画素電極に重なる位置に形成されており、前記キャパシタ電極線と一体成形されている少なくとも１本の導体線と、
    を備える液晶表示装置。
14. 前記第１調整手段は、前記第１基板に設けられている線状突起であり、
    前記第２調整手段は、前記第２基板に設けられている線状突起であることを特徴とする請求項１３の液晶表示装置。
15. 前記第１調整手段は、前記第１基板に設けられている線状突起であり、
    前記第２調整手段は、前記画素電極に設けられているスリットであることを特徴とする請求項１３の液晶表示装置。
16. 前記第１調整手段は、前記共通電極に設けられているスリットであり、
    前記第２調整手段は、前記第２基板に設けられている線状突起であることを特徴とする請求項１３の液晶表示装置。
17. 前記第１調整手段は、前記共通電極に設けられているスリットであり、
    前記第２調整手段は、前記画素電極に設けられているスリットであることを特徴とする請求項１３の液晶表示装置。

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