JP2015172785A

JP2015172785A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2015172785A
Application number: JP2015127374A
Authority: JP
Inventors: 成雲金; Sung Woon Kim; 愛娜朴; Ae Na Park
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2015-10-01
Also published as: EP2482124A2; JP5986720B2; KR20120089080A; US20140104555A1; KR101806351B1; JP2012159818A; CN102621745A; EP2482124A3; US9244309B2; US20120194770A1; US8632862B2

Abstract

【課題】液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶表示装置は、相対向する第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板の上に配設される一対の電界生成電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、前記一対の電界生成電極の上に配設される配向膜と、を備え、前記配向膜は、主鎖と、前記主鎖に連結されている１以上の側鎖と、を有し、前記側鎖は垂直官能基又は極性基を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、現在最も広く使用されている平板表示装置のうちの一つであって、一対の電界生成電極（ｆｉｅｌｄｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、２枚の表示板及びこれらの間に挟持されている液晶層を備える。液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これにより液晶層の液晶分子の方向を決定し、入射光の偏光を制御することによって画像を表示する。

一方、表示板の内側には液晶層の液晶分子を配向させるための配向膜が成膜されている。電界生成電極に電圧が加わらない場合、液晶分子は配向膜によって所定の方向に配列されており、電界生成電極に電圧が加わる場合には、電場の方向に液晶分子が回転する。

本発明の目的は、正の誘電率異方性を有する液晶を垂直配向させることのできる液晶表示装置を提供することである。

本発明の他の目的は、残像を低減することのできる液晶表示装置を提供することである。

本発明による液晶表示装置は、上記の目的の他にも、具体的に言及されていない他の目的を達成する上で使用可能である。

上記課題を解決するために、一実施形態による液晶表示装置は、相対向する第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板の上に配設される一対の電界生成電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される少なくとも一つの配向膜と、
を備え、前記配向膜の上部の第１の比抵抗は、前記配向膜の下部の第２の比抵抗よりも１０倍以上大きい。

本発明の一実施形態によれば、正の誘電率異方性を有する液晶を垂直配向させることができ、しかも、残像を低減することができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。本発明の一実施形態による液晶表示装置における１画素に対する等価回路図である。本発明の一実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。本発明の一実施形態による液晶表示装置の配向膜を概略的に示す断面図である。本発明の一実施形態による液晶表示装置のレイアウト図である。図５の液晶表示装置をＶＩ−ＶＩ線に沿って切り取った断面図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施の形態に何ら限定されない。図中、本発明を明確に説明するため、説明とは無関係な部分は省略し、明細書全般に亘って同一又は類似の構成要素に対しては同じ図面符号を付す。なお、広く知られている公知技術の場合、その具体的な説明は省略する。

図中、各種の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示す。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとしたとき、これは他の部分の「直上」にある場合だけではなく、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとしたときには、中間に他の部分がないことを意味する。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下」にあるとしたとき、これは他の部分の「直下」にある場合だけではなく、その中間に更に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「直下」にあるとしたときには、中間に他の部分がないことを意味する。

この明細書において、特に断りのない限り、「置換」とは、ハロゲン、Ｃ_１〜Ｃ_１２のハロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_１２のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_１２のアルコキシ基、Ｃ_６〜Ｃ_１２のアリール基、又はＣ_６〜Ｃ_１２のアリールオキシ基での置換を意味する。

まず、図１から図４に基づき、本発明の実施形態による液晶表示装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置において、１画素に対する等価回路図であり、図３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の概略断面図であり、図４は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の配向膜を概略的に示す断面図である。

図１を参照すれば、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示板組立体（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｐａｎｅｌａｓｓｅｍｂｌｙ）３００と、ゲート駆動部（ｇａｔｅｄｒｉｖｅｒ）４００と、データ駆動部（ｄａｔａｄｒｉｖｅｒ）５００と、階調電圧生成部（ｇｒａｙｖｏｌｔａｇｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ）８００及び信号制御部（ｓｉｇｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６００を備える。

液晶表示板組立体３００は、複数の信号線（ｓｉｇｎａｌｌｉｎｅ；図示せず）と、ここに接続されており、略マトリックス状に配列された複数の画素（ｐｉｘｅｌ）ＰＸと、を備える。

図２を参照すれば、液晶表示板組立体３００は、相対向する第１の表示板１００及び第２の表示板２００と、これらの間に挟持されている液晶層３と、を備える。

信号線は、ゲート信号（「走査信号」とも呼ばれる）を転送する複数のゲート線と、データ電圧を転送する複数のデータ線と、を備える。ゲート線は、略行方向に伸びていてもよく、互いに略平行に並んでいてもよい。データ線は、略列方向に伸びていてもよく、互いに略平行に並んでいてもよい。

画素ＰＸは、液晶キャパシターＣｌｃを備えるが、液晶キャパシターＣｌｃは、第１の表示板１００の第１の画素電極ＰＥａ及び第２の画素電極ＰＥｂを二つの端子として有し、第１及び第２の画素電極ＰＥａ、ＰＥｂの間に挟持されている液晶層３は誘電体として機能する。画素電極ＰＥは、第１の画素電極ＰＥａ及び第２の画素電極ＰＥｂを備える。

液晶層３は、正の誘電率異方性を有していてもよく、液晶層３の液晶分子は、電場が加わらない状態で、その長軸が第１の表示板１００及び第２の表示板２００の表面に対して垂直をなすように配向していてもよい。

画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは異なる層に配設されていてもよく、同じ層に配設されていてもよい。液晶キャパシターＣｌｃを補助する役割を果たす第１及び第２の保持キャパシターＣｓｔａ、Ｃｓｔｂは、第１の表示板１００に設けられた別途の電極（図示せず）が第１及び第２の画素電極ＰＥａ、ＰＥｂのそれぞれと重なり合うように形成されてもよく、別途の電極と、第１及び第２の画素電極ＰＥａ、ＰＥｂとの間には誘電体が配設される。

一方、色表示を実現するためには、各画素ＰＸに基本色（ｐｒｉｍａｒｙｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示させるか（空間分割）、あるいは、各画素ＰＸに経時的に交互に基本色を表示させて（時間分割）、これらの基本色の空間的及び時間的な和によって所望のカラーが認識されるようにする。基本色の例としては、赤色、緑色、青色など三原色が挙げられる。図２は、空間分割の一例であり、各画素ＰＸが第１及び第２の画素電極ＰＥａ、ＰＥｂに対応する第２の表示板２００の領域に基本色のうち一つを示すカラーフィルターＣＦを備えることを示している。図２とは異なり、カラーフィルターＣＦは、第１の表示板１００の第１及び第２の画素電極ＰＥａ、ＰＥｂの上又は下に配設されていてもよい。

液晶表示板組立体３００には、少なくとも一つの偏光子（図示せず）が配設されていてもよい。

図３を参照すれば、第１の画素電極ＰＥａに第１の電圧が印加され、第２の画素電極ＰＥｂには第２の電圧が印加される。第１の電圧及び第２の電圧は互いに極性が異なっていてもよい。このとき、第１の電圧及び第２の電圧は、画素ＰＸが表示しようとする輝度に対応する電圧であり、第１の電圧及び第２の電圧は、基準電圧（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅ）に対して極性が互いに反対である。例えば、第１の電圧は、基準電圧よりも所定量大きくてもよく、第２の電圧は、基準電圧よりも所定量小さくてもよい。

第１の画素電極ＰＥａ及び第２の画素電極ＰＥｂに印加される第１の電圧及び第２の電圧間の差分は、液晶キャパシターＣｌｃの充電電圧、すなわち、画素電圧として現れ得る。液晶キャパシターＣｌｃの両端に電位差が発生すれば、第１の表示板１００及び第２の表示板２００の表面に平行な電場が第１の画素電極ＰＥａと第２の画素電極ＰＥｂとの間に挟持されている液晶層３に生成される場合がある。液晶分子３１が正の誘電率異方性を有する場合、液晶分子３１は、その長軸が電場の方向に平行になるように傾き、その傾斜度は、画素電圧の大きさによる。このような液晶層３は、ＥＯＣ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ-ｉｎｄｕｃｅｄｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）モードにある液晶層と呼ばれる。なお、液晶分子３１の傾斜度に応じて、液晶層３を通過する光の偏光の変化の度合いが異なる。このような偏光の変化は、偏光子によって光の透過率の変化として現れ得、これにより、画素ＰＸは所定の輝度を表示することができる。加えて、第２の表示板２００に更なる電極（図示せず）が形成されていてもよく、この更なる電極は、液晶層に印加される電場の大きさと液晶分子の方向を適切に制御することができる。

１画素ＰＸに基準電圧に対する極性が異なる二つの電圧を印加することによって、駆動電圧を高めることができ、液晶分子の応答速度を高速化させることができる他、液晶表示装置の透過率を高めることができる。また、１画素ＰＸに印加される二つの電圧の極性が互いに反対であるため、データ駆動部５００における反転形態が列反転又は行反転である場合にも、点反転駆動と同様に、フリッカー（チラツキ）による画質劣化を低減することができる。

図３を参照すれば、第１の表示板１００及び第２の表示板２００は、１以上の配向膜１１、２１を備えていてもよい。第１の表示板１００及び第２の表示板２００に電場が加わらない場合、正の誘電率異方性を有する液晶分子３１は、配向膜１１、２１によって第１の表示板１００及び第２の表示板２００に対して略垂直方向に予め傾斜して（ｐｒｅ-ｔｉｌｔｅｄ）配設されてもよい。例えば、配向膜による液晶分子のプレチルト角は、約８０〜９５°であってもよい。

図４を参照すれば、配向膜１１は、垂直配向膜（ｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｍｅｎｔｌａｙｅｒ）であってもよい。配向膜１１は複数の化合物を含み、一つの化合物は、主鎖（ｍａｉｎｃｈａｉｎ）１１１と、主鎖に連結されている側鎖１１２と、を有していてもよい。側鎖１１２は、垂直官能基（ｖｅｒｔｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐ）１１２ａ及び極性基（ｐｏｌａｒｇｒｏｕｐ）１１２ｂのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。なお、垂直官能基とは、主鎖に対して概ね垂直に結合している官能基であり、極性基とは、極性を有する官能基を言う。加えて、側鎖１１２は、柔らかな官能基（ｆｌｅｘｉｂｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐ）など様々な機能を有する官能基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐ）を選択的に含んでいてもよい。１以上の垂直官能基１１２ａ又は１以上の極性基１１２ｂが主鎖１１１に連結されていてもよい。１以上の垂直官能基１１２ａ及び１以上の極性基１１２ｂが主鎖１１１に連結されているとき、垂直官能基１１２ａ及び極性基１１２ｂは主鎖１１１に不規則的な順序で連結されていてもよい。図４は、配向膜１１の一例を示すものであり、この他にも、配向膜１１の上部には極性基１１２ｂが含まれていなくてもよく、極性基１１２ｂ及び垂直官能基１１２ａの含量は、後述するように様々に変形可能である。

垂直官能基１１２ａは、主鎖１１１に対して、配向膜１１の上部、つまり、液晶層３に対向する側に、主として配設され、極性基１１２ｂは、主鎖１１１に対して、配向膜１１の下部、つまり、液晶層３に対向する側とは反対側に主として配設されていてもよい。垂直官能基１１２ａは、正の誘電率異方性を有する液晶分子３１を垂直に配向させることができ、これにより、配向不良なしに電場の未印加状態でのブラック表現性が改善され得る。極性基１１２ｂは、複数の主鎖１１１間における電荷移動（ｃｈａｒｇｅｔｒａｎｓｆｅｒ）を可能ならしめることによって、配向膜１１は低抵抗構造を有することができる。このような構造を有する配向膜１１によって、液晶表示装置が高誘電率の液晶分子３１を高電圧において駆動する場合にも、残像を低減することが可能となる。例えば、面残像が消える階調値を約４０グレイ以上低減することができ、面残像の強度を約１０倍以上低減することができる。

これに対し、従来のツイステッドネマチック（ＴＮ：ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置、従来のインプレーンスイッチング（ＩＰＳ：ｉｎ-ｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置、従来のフリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ：ｆｒｉｎｇｅｆｉｅｌｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置における配向膜は、垂直官能基を含んでおらず、正の誘電率異方性を有する液晶分子を水平に配向させるため、本発明の一実施形態による液晶表示装置に使用することは困難である。なお、従来の垂直配向（ＶＡ：ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄ）モードの液晶表示装置における配向膜は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を垂直に配向させるため、本発明の一実施形態による液晶表示装置に使用することは困難である。

配向膜１１内の上部、つまり液晶層３に対向する側の比抵抗は、配向膜１１の下部、つまり液晶層３に対向する側とは反対側の比抵抗よりも約１０倍以上大きくてもよく、この場合、配向膜１１の下部においては電荷が移動可能であり、配向膜１１に低抵抗構造を持たせることができる。ここで、配向膜１１の上部と配向膜１１の下部との厚さ比は、約１：９〜１：１であってもよい。

配向膜１１の上部は垂直官能基１１２ａを約３０〜３５重量％含んでいてもよく、この場合、液晶分子３１の垂直配向性が改善され得る。また、配向膜１１の上部は、極性基１１２ｂを約０〜７０重量％含んでいてもよい。さらに、配向膜１１の上部に極性基１１２ｂが含まれていなくてもよく、この場合、配向膜１１の工程性、信頼性などが改善され得る。

配向膜１１の下部は、極性基１１２ｂを約７０〜８０重量％含んでいてもよく、この場合、配向膜１１の低抵抗構造が改善され得る。また、配向膜１１の下部は、垂直官能基１１２ａを約２０〜３０重量％含んでいてもよい。さらに、配向膜１１の下部に含まれている垂直官能基１１２ａは、配向膜１１の上部に含まれている垂直官能基１１２ａよりもその量が５〜１０重量％少なくてもよく、この場合、配向膜１１の工程性、信頼性などが改善され得る。

配向膜１１、２１はポリイミドを含み、ポリイミドは、二無水物（ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）系化合物とジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）系化合物によって合成されてもよい。

具体的に、配向膜１１、２１を成膜するための組成物は、１種類以上の二無水物系化合物、１種類以上のジアミン系化合物、及び１種類以上の有機溶媒を含んでいてもよい。なお、組成物は、選択的に架橋剤などの添加剤を含んでいてもよい。

二無水物系化合物及びジアミン系化合物は、約１：１のモル比（ｍｏｌａｒｒａｔｉｏ）で合成されてもよい。配向膜用組成物は、液晶表示装置の製造に際して、表示板１００、２００に塗布されてもよい。このとき、塗布方法としては、インキジェット印刷法、蒸着法、スリットコート、スピンコートなど通常の方法が採用可能である。

二無水物系化合物としては、通常の二無水物系化合物が１種以上使用可能である。例えば、二無水物系化合物は、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、４，４’−ジフタル酸（ヘキサフルオロイソプロピリデン）無水物（６ＦＤＡ）、ベンゾキノンテトラカルボン酸二無水物及びエチレンテトラカルボン酸二無水物などであってもよい。

ジアミン系化合物は、垂直官能基１１２ａを含む垂直ジアミン系化合物（ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉａｍｉｎｅｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｕｎｄ）と、極性官能基１１２ｂを含む極性ジアミン系化合物（ｐｏｌａｒｄｉａｍｉｎｅｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｕｎｄ）と、を含んでいてもよい。すなわち、垂直ジアミン系化合物は、ジアミン基及びジアミン基に連結されている垂直官能基を含み、極性ジアミン系化合物は、ジアミン基及びジアミン基に連結されている極性基を含む。

例えば、垂直ジアミン系化合物は、下記の一般式（１）で表される化合物と、下記の一般式（２）で表される化合物のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。

上記の一般式（１）において、ＸはＯ、ＣＯＯ又はＮであり、Ｒ_１はＨ又は置換又は非置換のＣ_１〜Ｃ_８のアルキル基であり、上記の一般式（２）において、Ｙは−ＣＯＯＲ又は−ＮＲ_３である（ここで、Ｒは互いに独立してＨ、メチル基又はエチル基である）。

上記の一般式（１）で表される化合物は、垂直官能基１１２ａを含む垂直ジアミン系化合物であり、上記の一般式（２）で表される化合物は、極性基１１２ｂを含む極性ジアミン系化合物である。主鎖１１１は、ポリイミドであってもよい。

ジアミン系化合物は、側鎖を含まない一般ジアミン系化合物（ｎｏｒｍａｌｄｉａｍｉｎｅｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｕｎｄ）を１種類以上含んでいてもよい。すなわち、一般ジアミン系化合物は、側鎖なしジアミン基を含む。例えば、側鎖なしジアミン基としては、下記の一般式（３）から一般式（１１）で表される化合物が挙げられるが、本発明は、特にこれらに限定されない。

配向膜１１の上部において、垂直ジアミン系化合物は、固形分を基準として約３０〜３５重量％使用可能である。垂直ジアミン系化合物が約３０〜３５重量％の範囲で使用されるとき、液晶分子３１の垂直配向性が改善され得る。また、配向膜１１の上部において、極性ジアミン系化合物及び一般ジアミン系化合物は、固形分を基準として、両化合物を合計で約６５〜７０重量％使用可能であり、極性ジアミン系化合物及び一般ジアミン系化合物のそれぞれは、固形分を基準として約０〜７０重量％使用可能である。例えば、配向膜１１の上部において、固形分を基準として垂直ジアミン系化合物約３０重量％、極性ジアミン系化合物約０重量％、一般ジアミン系化合物約７０重量％が使用可能である。

配向膜１１の下部において、極性ジアミン系化合物は、固形分を基準として約７０〜８０重量％使用可能である。極性ジアミン系化合物が約７０〜８０重量％の範囲で使用されるとき、配向膜１１の抵抗が減少され得る。また、配向膜１１の下部において、垂直ジアミン系化合物は、固形分を基準として約２０〜３０重量％使用可能である。さらに、配向膜１１の下部における垂直ジアミン系化合物は、配向膜１１の上部における垂直ジアミン系化合物よりも、固形分を基準として約５〜１０重量％少なく使用可能である。なお、配向膜１１の下部において、一般ジアミン系化合物は、約０〜１０重量％使用可能である。

有機溶媒としては、特に制限はないが、通常の有機溶媒が１種以上使用可能である。添加剤としても、特に制限はないが、通常の添加剤が１種以上使用可能である。

液晶分子３１と配向膜１１との特性差が最小化されるとき、液晶分子の配向安定性が増大され、且つ、残像が低減される。

例えば、液晶分子３１の誘電率及び比抵抗の積と、配向膜３１の誘電率及び比抵抗の積との差分が最小化され得る。

具体的に、液晶分子３１の誘電率ε_ＬＣと比抵抗ρ_ＬＣとの関係、及び配向膜１１、２１の誘電率ε_ＡＬと比抵抗ρ_ＡＬとの関係は、下記の数式（１）で表される。

（Ｌｏｇ（ε_ＡＬ × ρ_ＡＬ））−１＜Ｌｏｇ（ε_ＬＣ × ρ_ＬＣ）＜（Ｌｏｇ（ε_ＡＬ × ρ_ＡＬ））＋１・・・数式（１）
また、液晶分子３１の誘電率ε_ＬＣは約７〜２５であってもよく、液晶分子３１の比抵抗ρ_ＬＣは約１×１０^−１２Ωｃｍよりも大きくてもよい。配向膜１１、２１の誘電率ε_ＡＬは約３．５〜４．５であってもよく、配向膜１１、２１の比抵抗ρ_ＡＬは約１×１０^−１３Ωｃｍよりも大きくてもよい。なお、配向膜１１、２１の比抵抗ρ_ＡＬは約５×１０^−１１Ωｃｍよりも小さくてもよい。

以下、図５及び図６に基づき、本発明の一実施形態による液晶表示装置を説明する。

図５は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のレイアウト図であり、図６は、図５の液晶表示装置をＶＩ−ＶＩ線に沿って切り取った断面図である。

図５及び図６を参照すれば、液晶表示装置は、相対向する下表示板１００及び上表示板２００と、これらの両表示板１００、２００の間に挟持されている液晶層３と、を備える。

まず、下表示板１００について説明する。

絶縁基板１１０の上に、複数のゲート線（ｇａｔｅｌｉｎｅ）１２１と、複数の保持電極線（ｓｔｏｒａｇｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｌｉｎｅ）１３１と、第１乃至第３の連結導電体１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃを有する複数のゲート導電体と、が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を転送し、主として横方向に伸びており、各ゲート線１２１は、上部に突き出た複数対の第１のゲート電極（ｇａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１２４ａ及び第２のゲート電極１２４ｂを備える。

保持電極線１３１には所定の電圧が印加され、主として横方向に伸びている。各保持電極線１３１は隣り合う両ゲート線１２１の間に挟持されるが、下側のゲート線１２１寄りに配設されている。各保持電極線１３１は、上方に突き出た複数対の第１の保持電極１３３ａ及び第２の保持電極１３３ｂを備える。連結導電体１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、画素領域の周縁部及び中央部に配設されている。

ゲート導電体は、単一膜構造であってもよく、多重膜構造であってもよい。

ゲート導電体の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）又は酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの物質を含むゲート絶縁膜（ｇａｔｅｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｌａｙｅｒ）１４０が成膜されている。

ゲート絶縁膜１４０の上には、水素化非晶質又は多結晶ケイ素などの物質を含む複数対の第１の半導体１５４ａ及び第２の半導体１５４ｂが形成されている。第１の半導体１５４ａ及び第２の半導体１５４ｂは、それぞれ第１のゲート電極１２４ａ及び第２のゲート電極１２４ｂの上に配設される。

それぞれの第１の半導体１５４ａの上には一対の抵抗性接触部材（オーミックコンタクト）１６３ａ、１６５ａが形成されており、それぞれの第２の半導体１５４ｂの上にも一対の抵抗性接触部材（図示せず）が形成されている。抵抗性接触部材１６３ａ、１６５ａは、リンなどのｎ型不純物が高濃度でドープされているｎ^＋水素化非晶質ケイ素などの物質から製作されてもよく、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）から製作されてもよい。

抵抗性接触部材１６３ａ、１６５ａ及びゲート絶縁膜１４０の上には、データ線１７１及び第１の電圧転送線１７２、そして、複数対の第１のドレイン電極（ｄｒａｉｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１７５ａ及び第２のドレイン電極１７５ｂを有するデータ導電体が形成されている。

データ線１７１は、データ信号を転送し、主として縦方向に伸びてゲート線１２１及び保持電極線１３１と交差する。データ線１７１は、第１のゲート電極１２４ａに向かって「Ｕ」字状に折れ曲がる第１のソース電極（ｓｏｕｒｃｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１７３ａを有する。

第１の電圧転送線１７２は、所定の大きさの第１の電圧を転送し、データ線１７１と平行に伸びてゲート線１２１及び保持電極線１３１と交差する。第１の電圧転送線１７２は、第２のゲート電極１２４ｂに向かって「Ｕ」字状に折れ曲がる第２のソース電極１７３ｂを有する。第１の電圧転送線１７２が転送する第１の電圧は所定の大きさを有していてもよく、データ線１７１が転送するデータ信号とは極性が反対であってもよい。

第１のドレイン電極１７５ａ及び第２のドレイン電極１７５ｂは、それぞれ棒状の一方の端部と、面積の広い他方の端部と、を有する。第１のドレイン電極１７５ａ及び第２のドレイン電極１７５ｂの棒状の一方の端部は、第１のゲート電極１２４ａ及び第２のゲート電極１２４ｂを中心として第１のソース電極１７３ａ及び第２のソース電極１７３ｂと対向して折れ曲がった第１のソース電極１７３ａ及び第２のソース電極１７３ｂに一部が囲繞されている。面積の広い他方の端部は、後述する第１の接触孔１８５ａ及び第２の接触孔１８５ｂを介して第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂと電気的に接続されている。

第１のゲート電極１２４ａ、第１のソース電極１７３ａ及び第１のドレイン電極１７５ａは、第１の半導体１５４ａとともに第１の薄膜トランジスター（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）を形成し、第１の薄膜トランジスターのチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、第１のソース電極１７３ａと第１のドレイン電極１７５ａとの間の第１の半導体１５４ａに形成される。

第２のゲート電極１２４ｂ、第２のソース電極１７３ｂ及び第２のドレイン電極１７５ｂは、第２の半導体１５４ｂとともに第２の薄膜トランジスターを形成し、第２の薄膜トランジスターのチャンネルは、第２のソース電極１７３ｂと第２のドレイン電極１７５ｂとの間の第２の半導体１５４ｂに形成される。

データ導電体１７１、１７２、１７５ａ、１７５ｂは、単一膜構造であってもよく、多重膜構造であってもよい。

抵抗性接触部材１６３ａ、１６５ａは、その下の半導体１５４ａ、１５４ｂと、その上のデータ導電体１７１、１７２、１７５ａ、１７５ｂとの間にしか存在せず、これらの間の接触抵抗を低めることができる。半導体１５４ａ、１５４ｂには、ソース電極１７３ａ、１７３ｂとドレイン電極１７５ａ、１７５ｂとの間をはじめとして、データ導電体１７１、１７２、１７５ａ、１７５ｂに遮られずに露出された部分がある。

データ導電体１７１、１７２、１７５ａ、１７５ｂ及び露出された半導体１５４ａ、１５４ｂの部分の上には、無機絶縁物又は有機絶縁物などの物質からなる保護膜（パッシベーション膜）１８０が成膜されている。

保護膜１８０には、第１のドレイン電極１７５ａ及び第２のドレイン電極１７５ｂの面積の広い他方の端部を露出させる複数の接触孔（ｃｏｎｔａｃｔｈｏｌｅ）１８５ａ、１８５ｂが穿設されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には、第１乃至第３の連結導電体１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃの一部を露出させる複数の接触孔１８６ａ、１８６ｂ、１８７ａ、１８７ｂが穿設されている。

保護膜１８０の上には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）又は酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍｚｉｎｃｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロム又はこれらの合金などの反射性金属を含む複数対の第１及び第２の画素電極（ｐｉｘｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１ａ、１９１ｂを有する複数の画素電極１９１が形成されている。

図５に示すように、１の画素電極１９１は全体的に略四角形状を呈し、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂは組み合わせられている。第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂは全体的に仮想の横中央線を境界として上下対称をなし、上下の二つの副領域が画成される。

第１の画素電極１９１ａは、下幹部１９１ａ１及び上幹部１９１ａ３、そして、下幹部１９１ａ１及び上幹部１９１ａ３からそれぞれ延出した複数の第１の枝部１９１ａ２及び複数の第２の枝部１９１ａ４を備え、第２の画素電極１９１ｂは、下幹部１９１ｂ１及び上幹部１９１ｂ３、そして、下幹部１９１ｂ１及び上幹部１９１ｂ３からそれぞれ延出した複数の第３の枝部１９１ｂ２及び複数の第４の枝部１９１ｂ４を備える。

第１の画素電極１９１ａの下幹部１９１ａ１及び上幹部１９１ａ３は、１画素電極の右側及び左側に配設され、第２の画素電極１９１ｂの下幹部１９１ｂ１及び上幹部１９１ｂ３は、１画素電極の右側及び左側に配設される。

これにより、１画素電極の左側及び右側に配設されるデータ線及び第１の電圧転送線と画素電極が重なり合うことによって生成される寄生容量の大きさを画素電極の左側及び右側において対称をなすように形成することができて、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂと左右の両信号線との寄生容量の大きさを互いに等しくすることができ、左右の寄生容量のばらつきによって発生するクロストーク不良を防止することができる。

第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの複数の枝部１９１ａ２、１９１ａ４、１９１ｂ２、１９１ｂ４と横中央線とがなす角は、約４５°であってもよい。

第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部は所定の間隔をあけて係合されて交互に配設されてくし状の模様を形成する。第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部１９１ａ２、１９１ａ４、１９１ｂ２、１９１ｂ４間の間隔は、約３０μｍ以内であってもよい。

第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部は係合されて交互に配設されてくし状の模様を形成する。隣り合う枝部間の間隔が広い低階調領域Ｌと、隣り合う枝部間の間隔が狭い高階調領域Ｈと、が存在し、高階調領域Ｈは画素領域の中央部に配設されており、低階調領域Ｌに囲繞されている。このように１画素における第１の画素電極１９１ａと第２の画素電極１９１ｂとの間の間隔を多様化させることによって、液晶層３の液晶分子３１の傾斜角の多様化を図ることができ、一つの映像情報に対して異なる輝度を示すことができる。第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部間の間隔を適宜に調節すれば、側面から眺める映像を正面から眺める映像に最大限に近づけることができ、側面視認性を向上させることができる他、透過率を高めることができる。

本実施形態による液晶表示装置において、低階調領域Ｌと高階調領域Ｈとの比は、約４：１〜３０：１であってもよい。また、低階調領域Ｌにおける第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部間の間隔は、約１０〜２０μｍであってもよく、高階調領域Ｈにおける第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部間の間隔は、約３〜７μｍであってもよい。

本実施形態による液晶表示装置の画素外縁部のうち、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの幹部１９１ａ１、１９１ａ３、１９１ｂ１、１９１ｂ３に囲繞されていない個所Ａには低階調領域Ｌが配設されることによって、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂ間の水平電界が相対的に弱い領域が配設される。このため、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂ間の水平電界方向が非対称的であることに起因して発生し得るテクスチャーなどの画質不良を低減することができる。

しかしながら、本発明の実施形態による液晶表示装置の１画素の第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの形状はこれに限定されるものではなく、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの少なくとも一部が同じ層に形成されて互いに交互に配設される限り、如何なる形状であってもよい。

第１の画素電極１９１ａは、接触孔１８５ａを介して第１のドレイン電極１７５ａと物理的・電気的に連結されており、第１の画素電極１９１ａには第１のドレイン電極１７５ａからデータ電圧が印加される。また、第２の画素電極１９１ｂは、接触孔１８５ｂを介して第２のドレイン電極１７５ｂと物理的・電気的に連結されており、第２の画素電極１９１ｂには第２のドレイン電極１７５ｂから第１の電圧転送線１７２を介して第１の電圧が印加される。第１の副画素電極１９１ａ及び第２の副画素電極１９１ｂは、これらの間の液晶層３の部分と一緒に液晶キャパシターＣｌｃを形成して、第１の薄膜トランジスター及び第２の薄膜トランジスターがターンオフされた後にも印加された電圧を保持する。

第１の副画素電極１９１ａ及び第２の副画素電極１９１ｂと連結された第１のドレイン電極１７５ａ及び第２のドレイン電極１７５ｂの広い端部は、ゲート絶縁膜１４０を挟んで保持電極１３３ａ、１３３ｂと重なり合って第１の保持キャパシターＣｓｔａ及び第２の保持キャパシターＣｓｔｂを形成し、第１の保持キャパシターＣｓｔａ及び第２の保持キャパシターＣｓｔｂは、液晶キャパシターＣｌｃの電圧保持能を強化させる。

第１の画素電極１９１ａの第１の幹部１９１ａ１は、接触孔１８６ａを介して第１の連結線１３５ａと連結され、第１の画素電極１９１ａの第２の幹部１９１ａ３は、接触孔１８６ｂを介して第１の連結線１３５ａと連結されて、第１のドレイン電極１７５ａからデータ電圧が印加される。

第２の画素電極１９１ｂの第１の幹部１９１ｂ１は、接触孔１８７ａを介して第２の連結部１３５ｂに連結され、第２の画素電極１９１ｂの第２の幹部１９１ｂ３は、接触孔１８７ｂを介して第３の連結部１３５ｃに連結されて、第２のドレイン電極１７５ｂから第１の電圧が印加される。

表示板１００の内表面には下配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔｌａｙｅｒ；図示せず）が塗布されており、下配向膜は垂直配向膜であってもよい。図示はしないが、下配向膜１１の上には高分子層が形成されていてもよく、高分子層は、液晶分子３１の初期の配向方向に沿って形成されている重合体枝を備えていてもよい。高分子層は紫外線などの光による重合反応（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）によって硬化される単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ）などのプレポリマー（ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を光に露出させて重合して形成され、重合体枝に応じて液晶分子の配向力を調節することができる。

次に、上表示板２００について説明する。

透明ガラス製又はプラスチック製の絶縁基板２１０の上に遮光部材（ｌｉｇｈｔｂｌｏｃｋｉｎｇｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成されている。遮光部材２２０は、画素電極１９１間の光漏れを防ぐとともに、画素電極１９１と対向する開口領域を限定する。

また、基板２１０及び遮光部材２２０の上には、複数のカラーフィルター２３０が形成されている。カラーフィルター２３０は、ほとんど遮光部材２２０に囲繞された領域内に存在し、画素電極１９１列に沿って長く伸びていてもよい。各カラーフィルター２３０は、赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの一つを表示することができる。これらに加えて、基本色は、透明色をさらに含んでいてもよい。

カラーフィルター２３０及び遮光部材２２０の上には、オーバーコート（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が成膜されている。オーバーコート２５０は、（有機）絶縁物から形成されてもよく、カラーフィルター２３０が露出されることを防ぐと共に、平坦面を提供する。オーバーコート２５０は、成膜しなくてもよい。

表示板２００の内表面には、上配向膜（図示せず）が塗布されており、上配向膜は垂直配向膜であってもよい。図示はしないが、上配向膜の上にも高分子層が形成されていてもよい。高分子層は、紫外線などの光による重合反応によって硬化される単量体などのプレポリマーが光に露出されて形成され、液晶分子の配向力を調節することができる。高分子層は、液晶分子の初期の配向方向に沿って形成されている重合体枝を有していてもよい。

表示板１００、２００の表面には、偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ；図示せず）が設けられていてもよい。

下表示板１００と上表示板２００との間に挟持されている液晶層３は、正の誘電率異方性を有する液晶分子３１を備え、液晶分子３１は、電場が加わらない状態で、その長軸が両表示板１００、２００の表面に対して垂直をなすように配向していてもよい。

第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂに極性の異なるデータ電圧を印加すれば、表示板１００、２００の表面にほとんど水平の電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ）が生成される。すると、初期に表示板１００、２００の表面に対して垂直に配向していた液晶層３の液晶分子が電場に応答してその長軸が電場の方向に水平となる方向に傾き、液晶分子の傾斜度に応じて、液晶層３への入射光の偏光の変化の度合いが異なる。このような偏光の変化は、偏光子によって透過率の変化として現れ、これにより液晶表示装置は映像を表示する。

さらに、表示板１００、２００に対して垂直配向した液晶分子３１を使用する場合、液晶表示装置のコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏ）を高めることができ、広い視野角を実現することができる。また、正の誘電率異方性を有する液晶分子３１は、負の誘電率異方性を有する液晶分子に比べて、誘電率異方性が大きくて回転粘度が低いため、早い応答速度を得ることができる。

さらに、本実施形態による液晶表示装置において、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部は係合されて交互に配設されてくし状の模様を形成する。隣り合う枝部間の間隔が広い低階調領域Ｌと、隣り合う枝部間の間隔が狭い高階調領域Ｈと、が存在し、高階調領域Ｈは画素領域の中央部に配設されており、低階調領域Ｌに囲繞されている。このように１画素における第１の画素電極１９１ａと第２の画素電極１９１ｂとの間の間隔を多様化させることによって、液晶層３の液晶分子３１の傾斜度の多様化を図ることができ、一つの映像情報に対して異なる輝度を示すことができる。第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部間の間隔を適宜に調節すれば、側面から眺める映像を正面から眺める映像に最大限に近づけることができ、側面視認性を向上させることができる他、透過率を高めることができる。

また、本実施形態による液晶表示装置は、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの枝部間の間隔が異なる低階調領域Ｌと、高階調領域Ｈと、を含むことによって、側面から眺める映像を正面から眺める映像に最大限に近づけて、側面視認性を向上させることができ、しかも、透過率を高めることができる。

さらに、本実施形態による液晶表示装置の画素外縁部のうち、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂの幹部１９１ａ１、１９１ａ３、１９１ｂ１、１９１ｂ３に囲繞されていない個所Ａには低階調領域Ｌが配設されることによって、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂ間の水平電界が相対的に弱い領域が配設される。このため、第１の画素電極１９１ａ及び第２の画素電極１９１ｂ間の水平電界方向が非対称的であることに起因して発生し得るテクスチャーなどの画質不良を低減することができる。

以上、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲において定義している本発明の基本概念を用いた当業者による種々の変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。

３：液晶層、
１２、２２：偏光板、
１１、２１：配向膜、
１００：第１の表示板、
１２１：ゲート線、
１３１：保持電極線、
１７１、１７１ａ、１７１ｂ：データ線、
１９１、１９１ａ、１９１ｂ：画素電極、
２００：第２の表示板、

Claims

相対向する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板の上に配設される一対の電界生成電極と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される少なくとも一つの配向膜と、
を備え、
前記配向膜の上部の第１の比抵抗は、前記配向膜の下部の第２の比抵抗よりも１０倍以上大きい、液晶表示装置。
前記配向膜は、主鎖と、前記主鎖に連結されている１以上の側鎖と、を有し、前記側鎖は、垂直官能基又は極性基を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記配向膜の上部は、前記垂直官能基３０〜３５重量％及び前記極性基０〜７０重量％を含む、請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記配向膜の上部は、前記極性基を含まない、請求項３に記載の液晶表示装置。
前記配向膜の下部は、前記極性基７０〜８０重量％及び前記垂直官能基２０〜３０重量％を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記配向膜の下部は、前記垂直官能基の含量が、前記配向膜の上部よりも５〜１０重量％少ない、請求項５に記載の液晶表示装置。
前記配向膜の上部と前記配向膜の下部との厚さ比は、１：９〜１：１である、請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶分子の誘電率及び比抵抗の積と、配向膜の誘電率及び比抵抗の積との差分が最小化されている、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。