JP2016126178A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過率の低下を抑えて加重痕の発生を抑制し、表示品位に優れる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶層を保持するアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴのうち、アレイ基板ＡＲに、画素電極Ｅ２と対向電極Ｅ１とを有する複数の画素ＰＸを並べて配置し、対向基板ＣＴに、アレイ基板ＡＲ側に突出する突起物Ｔを設ける。画素電極Ｅ２を、各画素ＰＸにおいて、アレイ基板ＡＲの厚み方向一方側の表面に沿って一方向に延びて形成する。突起物Ｔを、画素電極Ｅ２の延在方向である長手方向と交差し、かつスリットＳＬを分断するように、アレイ基板ＡＲから離隔して、対向基板ＣＴに設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の表示方式としては、ツイステッドネマティック（Twisted Nematic；略称：ＴＮ）モードが広く用いられてきたが、スマートフォンおよびタブレッドなどを代表とする中小型の液晶パネルを備える液晶表示装置では、横電界方式が主流になりつつある。横電界方式では、アレイ基板に設けられる第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加し、液晶パネルにほぼ水平な電界を発生させ、液晶分子を水平方向で駆動する。横電界方式は、ＴＮモードに比べて、広視野角および高精細であり、また高輝度化に有利である。

横電界方式としては、面内スイッチング（In-Plane Switching；略称：ＩＰＳ）モードと、フリンジフィールドスイッチング（Fringe Field Switching；略称：ＦＦＳ）モードとが知られている。ＦＦＳモードの液晶表示装置では、第１の電極と、スリットを有する第２の電極とが、絶縁膜を介して対向して設けられる。第１の電極および第２の電極のうち、いずれか一方が画素電極として用いられ、他方が対向電極として用いられる。電界は、第２の電極のスリットから表示面側の液晶に向けて発生し、電界に応じて液晶が駆動する。

従来技術のＦＦＳモードの液晶表示装置では、以下の問題がある。表示領域全体に白を表示する全白表示時に、表示領域に外部から圧力を加えた場合、たとえば指などで加重した場合に、液晶の配向が乱れ、配向異常となり、黒表示となる。

配向異常となった透過部の液晶分子は、第１の電極と第２の電極とで構成されるスリット電極の電界によって、正常な配向に戻ろうとするが、液晶分子は周りの液晶分子の配向に倣う性質があるので、画素の大部分の液晶が配向異常となった場合、正常な配向に戻らないことがある。したがって、白表示に戻らずに黒表示のままとなり、表示品位が低下するという問題がある。

この問題を解決するために、前述の液晶の配向異常を防ぐ技術が、たとえば、特許文献１に開示される。

液晶パネルの表示領域に外部から圧力を加えたときの液晶の配向異常は、画素電極と対向電極との間の電界がかからない画素外領域から始まり、画素電極のスリットに沿って画素内へ伝搬していく。

特許文献１に開示される技術では、画素電極と、対向電極に相当する共通電極とを、互いに略平行に屈曲させて形成し、画素電極および共通電極の屈曲部分に突起状の電極を設けることによって、配向異常の伝搬を抑え、表示品位の向上を図っている。

特許文献１に開示される技術では、配向異常の伝搬を抑えるための突起状の電極が、画素電極および共通電極の屈曲部分の一部分にしか配置されていないので、配向異常が伝搬してしまう箇所があり、加重痕が発生してしまうという問題がある。

また、画素電極および共通電極の屈曲部分に設けた突起状の電極の付近の電界によって、突起状の電極の付近の液晶の配向が乱れ、画素電極および共通電極の屈曲部分の透過率が低下するという問題がある。

これらの問題を解決するための技術が、たとえば特許文献２に開示される。特許文献２に開示される技術では、加重痕対策として、セルギャップを保持するために、透過部において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板に対向する対向基板側に、ＴＦＴ基板に接するフォトスペーサを設けている。

特許文献２に開示される技術では、透過率を向上させるために、フォトスペーサを配置する箇所を限定している。具体的には、配線間の電界で液晶配向が乱れることからブラックマトリクスの幅を大きく取らなければならない領域にフォトスペーサを配置し、それ以外の領域ではフォトスペーサを配置せず、ブラックマトリクスの幅を狭くしている。

特開２０００−５６３２０号公報 特開２００４−４６１２３号公報

前述のように、特許文献１に開示される技術では、配向異常の伝搬を抑えるための突起状の電極が、画素電極および共通電極の屈曲部分の一部分にしか配置されていないので、配向異常が伝搬してしまう箇所があり、加重痕が発生してしまうという問題がある。また、画素電極および共通電極の屈曲部分に設けた突起状の電極の付近の電界によって、突起状の電極の付近の液晶の配向が乱れ、画素電極および共通電極の屈曲部分の透過率が低下するという問題がある。

特許文献２に開示される技術では、加重痕対策として、透過部に、ＴＦＴ基板と接するような柱状のフォトスペーサ（以下「柱状スペーサ」という場合がある）を設けているが、表示領域全体に白を表示する全白表示時に、柱状スペーサが設けられた部分では光が透過しないので、表示品位が低下するという問題がある。

本発明の目的は、透過率の低下を抑えて加重痕の発生を抑制し、表示品位に優れる液晶表示装置を提供することである。

本発明の液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に保持される液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記第１の基板および前記第２の基板のうち、一方の基板には、一方が画素電極である第１の電極および第２の電極を有する複数の画素が並べて配置されており、前記第２の電極は、前記画素電極であり、絶縁膜を介して前記第１の電極よりも前記液晶層側に設けられ、複数のスリット状の開口が形成されており、前記第１の基板および前記第２の基板のうち、他方の基板には、前記一方の基板側に突出する突起物が設けられ、前記第２の電極は、各画素において、前記一方の基板の厚み方向一方側の表面に沿って一方向に延びて形成され、前記突起物は、前記第２の電極の延在方向である長手方向と交差し、かつ前記スリット状の開口を分断するように、前記一方の基板から離隔して、前記他方の基板に設けられることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、画素の透過率を向上させることが可能であり、かつ広視野角化が可能な横電界方式の液晶表示装置を実現することができる。この横電界方式の液晶表示装置において、他方の基板には、一方の基板側に突出する突起物が設けられる。突起物は、画素電極である第２の電極の長手方向と交差し、かつスリット状の開口を分断するように、一方の基板から離隔して、他方の基板に設けられる。これによって、表示領域に外部から圧力を加えた場合に、液晶分子の配向異常が伝搬することを突起部で抑制することができるので、優れた表示品質を実現することができる。

したがって、透過率の低下を抑えて加重痕の発生を抑制し、表示品位に優れる液晶表示装置を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態である液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。 図１に示す液晶表示装置１の画素ＰＸの部分の構成を示す平面図である。 図２に示す液晶表示装置１のスイッチング素子Ｗの部分の構成を示す断面図である。 図２の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。 本発明の第２の実施の形態である液晶表示装置２の構成を示す平面図である。 本発明の前提技術の液晶表示装置５１の構成を示す平面図である。

＜前提技術＞
図６は、本発明の前提技術の液晶表示装置５１の構成を示す平面図である。前提技術の液晶表示装置５１は、フリンジフィールドスイッチング（Fringe Field Switching；略称：ＦＦＳ）モードの液晶表示パネルＬＰＮを備える液晶表示装置（以下「ＦＦＳモードの液晶表示装置」という場合がある）である。前提技術の液晶表示装置５１は、後述する図１〜図４に示す本発明の第１の実施の形態である液晶表示装置１と同様の液晶表示パネルＬＰＮ、第１光学素子ＯＤ１、第２光学素子ＯＤ２およびバックライトユニットＢＬを備えて構成されるが、後述する図４に示す突起物Ｔは備えていない。

実際に前提技術のＦＦＳモードの液晶表示装置５１を試作し、駆動してみたところ、全白表示時に表示領域に外部から圧力を加えた場合、たとえば、指などで加重した場合に、液晶の配向が乱れ、以下の問題が生じることが判った。

前提技術の液晶表示装置５１に前述のように加重した場合、後述する図２の画素外領域Ａに相当する画素外領域の液晶が配向異常となる。これは、画素内の液晶分子ＬＭと比べて、画素外領域の液晶分子ＬＭに作用する電界が弱いためである。

配向異常が発生すると、スリットＳＬによって画素電極である第２の電極Ｅ２に形成されるスリット電極と、列方向ＶにおけるスリットＳＬの開口部の第１の電極Ｅ１との間の電界によって、正常な配向に戻ろうとする。ここで、「スリット電極」とは、第２の電極Ｅ２のうち、スリットＳＬが形成されている部分をいう。

しかし、画素外領域で発生した液晶分子ＬＭの配向異常は、画素スリットＳＬに沿って画素外領域から画素内へと伝搬していき、配向異常となる領域が広がる。配向異常の連なりが大きくなると、第１の電極Ｅ１と、第２の電極Ｅ２との間で発生する電界よりも、配向異常の液晶分子間に働く相互作用の方が強くなり、正常な配向に戻らない。

したがって、白表示に戻らずに黒表示のままとなり、表示品位が低下する。この問題を解決するために、本発明では、以下の本実施の形態の構成を採用している。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態である液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す液晶表示装置１の画素ＰＸの部分の構成を示す平面図である。図３は、図２に示す液晶表示装置１のスイッチング素子Ｗの部分の構成を示す断面図である。

本実施の形態では、ＦＦＳモードの液晶表示パネルＬＰＮを備える液晶表示装置１に本発明を適用した場合を一例として説明する。図は模式的に示したものであり、図示した構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、図面の理解を容易にするために、発明の主要部分以外の部分については、記載の省略および構成の一部の簡略化などを適宜行っている。

本実施の形態の液晶表示装置１は、液晶分子をスイッチングする液晶モードとして、第１の基板および第２の基板のうち、一方の基板に第１の電極および第２の電極を備え、これらの間に形成される横電界、すなわち基板の厚み方向一方側の表面である主面にほぼ平行な電界を主に利用して液晶分子をスイッチングするＦＦＳモードを採用している。

図１〜図３に示すように、液晶表示装置１は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であり、液晶表示パネルＬＰＮを備える。液晶表示パネルＬＰＮは、第１の基板であるアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された第２の基板である対向基板ＣＴと、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持される液晶層ＬＱとを備えて構成される。

液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示する表示領域ＤＳＰを有する。表示領域ＤＳＰは、ｍ×ｎ（ｍ，ｎは正の整数）個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成される。図１では、表示領域ＤＳＰ内の１つの画素ＰＸを拡大して示している。

アレイ基板ＡＲは、図３に示すように、ガラス板および石英板などの光透過性を有する絶縁基板２０を用いて形成されている。アレイ基板ＡＲは、図１に示す表示領域ＤＳＰにおいて、絶縁基板２０の厚み方向一方側の表面上に、各画素ＰＸの行方向Ｈに沿ってそれぞれ延出するｎ（ｎは正の整数）本のゲート線Ｙ、すなわち第１ゲート線Ｙ１〜第ｎゲート線Ｙｎと、各画素ＰＸの列方向Ｖに沿ってそれぞれ延出するｍ（ｍは正の整数）本のソース線Ｘ、すなわち第１ソース線Ｘ１〜第ｍソース線Ｘｍと、各画素ＰＸにおいてゲート線Ｙとソース線Ｘとの交差部を含む領域に配置されるｍ×ｎ個のスイッチング素子Ｗと、表示領域ＤＳＰの全体にわたって配置される第１の電極Ｅ１と、各画素ＰＸに配置される第２の電極Ｅ２とを備える。以下の説明では、第１の電極Ｅ１を「第１電極Ｅ１」といい、第２の電極Ｅ２を「第２電極Ｅ２」という場合がある。

ゲート線Ｙは、少なくとも、第２電極Ｅ２とドレイン電極ＷＤのコンタクト部とが配置される領域に形成される。ゲート線Ｙは、ゲート絶縁膜２２を介して、ソース線Ｘに交差する。ゲート線Ｙおよびソース線Ｘは、たとえば、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）などの導電材料によって形成される。

スイッチング素子Ｗは、本実施の形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；略称：ＴＦＴ）によって構成されている。スイッチング素子Ｗの半導体層は、たとえば、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、本実施の形態ではアモルファスシリコンによって形成される。

ゲート線Ｙは、絶縁基板２０の厚み方向一方側の表面部に配置される。スイッチング素子Ｗのゲート電極ＷＧは、ゲート線Ｙに電気的に接続されるか、または絶縁基板２０の厚み方向一方側の表面部においてゲート線Ｙと一体的に形成される。ゲート線Ｙおよびゲート電極ＷＧは、同一の材料を用いて、同一の工程で形成することが可能である。

ゲート線Ｙおよびゲート電極ＷＧは、ゲート絶縁膜２２によって覆われる。ゲート絶縁膜２２は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）などの無機系材料によって形成される。

ソース線Ｘは、ゲート絶縁膜２２の厚み方向一方側の表面部に配置される。スイッチング素子Ｗの半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜２２の厚み方向一方側の表面部に、ゲート電極ＷＧと対向するように配置される。

スイッチング素子Ｗのソース電極ＷＳおよびドレイン電極ＷＤは、ゲート絶縁膜２２の厚み方向一方側の表面部に配置される。ソース電極ＷＳは、ソース線Ｘに電気的に接続されるか、またはソース線Ｘと一体的に形成されるとともに、半導体層ＳＣに接して形成される。ドレイン電極ＷＤは、第２電極Ｅ２に電気的に接続されるとともに、ソース電極ＷＳから離れて、半導体層ＳＣに接して形成される。半導体層ＳＣのうち、ソース電極ＷＳに接する領域と、ドレイン電極ＷＤに接する領域との間の領域は、チャネルＣＨＮとして機能する。

ソース線Ｘ、ソース電極ＷＳおよびドレイン電極ＷＤは、同一の材料を用いて同一の工程で形成することが可能である。半導体層ＳＣ、ソース線Ｘ、ソース電極ＷＳおよびドレイン電極ＷＤは、第１絶縁膜２４によって覆われる。第１絶縁膜２４は、第２絶縁膜２５によって覆われる。第１絶縁膜２４および第２絶縁膜２５は、パッシベーション膜として機能する。

第１絶縁膜２４および第２絶縁膜２５は、たとえば、窒化シリコン（ＳｉＮ）もしくは酸化シリコン（ＳｉＯ）などの無機系材料によって形成される無機絶縁膜、または有機系材料によって形成される有機絶縁膜で構成される。

以上のように、本実施の形態では、スイッチング素子Ｗとして、ゲート電極ＷＧが図３の紙面に向かって下側、すなわち絶縁基板２０側にあり、チャネルＣＨＮが図３の紙面に向かって上側、すなわち液晶層ＬＱ側にある構造のボトムゲート型の薄膜トランジスタを適用している。ここで、「チャネル」とは、半導体層ＳＣのうち、ソース電極ＷＳとドレイン電極ＷＤとの間の電流が流れる部分をいう。

第１電極Ｅ１は、第２絶縁膜２５の厚み方向一方側の表面部において、表示領域ＤＳＰの全体にわたって配置される。すなわち、第１電極Ｅ１は、各画素ＰＸに対応して配置されるとともに、画素ＰＸ間にも配置された略ベタ状であり、ゲート線Ｙおよびソース線Ｘを覆うように配置される。第１電極Ｅ１は、たとえば、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；略称：ＩＴＯ）、またはインジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide；略称：ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成される。

本実施の形態の液晶表示装置１では、図２および図３に示すように、第１電極Ｅ１は、ゲート線Ｙを覆うように配置される。第１電極Ｅ１は、ゲート線Ｙの全体を覆うように配置される必要はなく、少なくともゲート線Ｙの端部からエラー電界のシールドに必要な一定の領域を覆うように配置されればよい。

第１電極Ｅ１には、チャネルＣＨＮから離間した領域に第２開口部ＡＰ２が形成される。第２開口部ＡＰ２は、コンタクト部であり、第１電極Ｅ１と同じレイヤーとして形成されるコンタクト層Ｅ１Ｄを介して、第２電極Ｅ２とスイッチング素子Ｗとを接続する。ここで、コンタクト層Ｅ１Ｄは、第２開口部ＡＰ２以外に形成される第１電極Ｅ１とは電気的に分離している。

また、第２開口部ＡＰ２を形成した後に第２電極Ｅ２とドレイン電極ＷＤとの直接かつ電気的な接続が良好に確保できる場合、コンタクト層Ｅ１Ｄは形成しなくてもよい。

第１電極Ｅ１は、第３絶縁膜２６によって覆われる。第３絶縁膜２６は、第１絶縁膜２４および第２絶縁膜２５と同様に、パッシベーション膜として機能する。第３絶縁膜２６は、たとえば、窒化シリコン（ＳｉＮ）もしくは酸化シリコン（ＳｉＯ）などの無機系材料によって形成される無機絶縁膜、または有機系材料によって形成される有機絶縁膜で構成される。

第２電極Ｅ２は、第３絶縁膜２６の厚み方向一方側の表面部において各画素ＰＸに配置される。すなわち、各第２電極Ｅ２は、第３絶縁膜２６を介して第１電極Ｅ１と対向する。第２電極Ｅ２は、厚み方向一方側から見て、各画素ＰＸにおいて画素形状に対応した島状に形成される。本実施の形態では、第２電極Ｅ２は、各画素ＰＸにおいて、一方の基板であるアレイ基板ＡＲの厚み方向一方側の表面に沿って一方向に延びて形成される。具体的には、第２電極Ｅ２は、厚み方向一方側から見て、長手方向の中央部で、長方形をＶ字状に屈曲させた形状に形成される。

第２電極Ｅ２には、第１電極Ｅ１と対向する複数のスリットＳＬが形成される。各スリットＳＬは、第２電極Ｅ２と同様に、第２電極Ｅ２の厚み方向一方側から見て、長円形をＶ字状に屈曲させた形状に形成される。本実施の形態では、図２に示すように、各スリットＳＬは、その長手方向が行方向および列方向と非平行となるように、すなわち平行にならないように形成される。複数のスリットＳＬは、列方向に並んで配置される。

第２電極Ｅ２は、図２および図３に示すように、第１絶縁膜２４、第２絶縁膜２５および第３絶縁膜２６を貫通するコンタクトホールＣＨと、第１電極Ｅ１の第２開口部ＡＰ２とを介して、スイッチング素子Ｗのドレイン電極ＷＤに接する。

第２電極Ｅ２は、第１電極Ｅ１と同様に、たとえばＩＴＯまたはＩＺＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成される。第２電極Ｅ２は、第１配向膜ＡＬ１によって覆われる。第１配向膜ＡＬ１は、たとえばポリイミドによって形成される。

図１に示すように、各ゲート線Ｙは、表示領域ＤＳＰの外部に引き出され、コントローラＣＮＴによって制御されるゲートドライバＹＤに接続される。各ソース線Ｘは、表示領域ＤＳＰの外部に引き出され、コントローラＣＮＴによって制御されるソースドライバＸＤに接続される。第１電極Ｅ１には、共通電極ＣＯＭを介して、コントローラＣＮＴなどから供給されたコモン電圧が印加される。

ゲートドライバＹＤは、コントローラＣＮＴによる制御に基づいて、ｎ本のゲート線Ｙに順次、駆動信号である走査信号を供給する。また、ソースドライバＸＤは、コントローラＣＮＴによる制御に基づいて、各行のスイッチング素子Ｗが走査信号によってオンするタイミングで、ｍ本のソース線Ｘにそれぞれ、駆動信号である映像信号を供給する。各行の第２電極Ｅ２は、第１電極Ｅ１の電位に対して、対応するスイッチング素子Ｗを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。

対向基板ＣＴは、図３に示すように、ガラス板または石英板などの光透過性を有する絶縁基板３０を用いて形成される。本実施の形態では、液晶表示装置１は、カラー表示タイプの液晶表示装置である。したがって、対向基板ＣＴは、絶縁基板３０の厚み方向他方側の表面部、すなわち液晶層ＬＱに対向する側の表面部に、各画素ＰＸを区画するブラックマトリクスＢＭ、およびブラックマトリクスＢＭによって囲まれた各画素ＰＸに配置されたカラーフィルタ層ＣＦを備えて構成される。

対向基板ＣＴは、さらに、カラーフィルタ層ＣＦの表面の凹凸を平坦化するように、比較的厚い膜厚で配置されたオーバーコート層などを備えて構成されてもよい。

ブラックマトリクスＢＭは、絶縁基板３０の厚み方向他方側の表面部において、アレイ基板ＡＲに設けられるゲート線Ｙおよびソース線Ｘ、ならびにスイッチング素子Ｗなどを含む配線部に対向するように配置される。ブラックマトリクスＢＭは、たとえば黒色に着色された着色樹脂によって形成される。

カラーフィルタ層ＣＦは、絶縁基板３０の厚み方向他方側、具体的にはブラックマトリクスＢＭの厚み方向他方側の表面部に配置される。図示は省略するが、カラーフィルタ層ＣＦは、互いに異なる複数の色にそれぞれ着色された複数の着色樹脂層を備えて構成される。

カラーフィルタ層ＣＦは、たとえば、赤色、青色および緑色の３原色にそれぞれ着色された赤色着色樹脂層、青色着色樹脂層および緑色着色樹脂層を備えて構成される。この場合、赤色着色樹脂層、青色着色樹脂層および緑色着色樹脂層は、それぞれ各色用の画素、すなわち赤色用画素、青色用画素および緑色用画素に対応して配置される。

カラーフィルタ層ＣＦは、第２配向膜ＡＬ２によって覆われる。第２配向膜ＡＬ２は、たとえばポリイミドによって形成される。

アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、配向膜同士、すなわち第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２とが対向するように配置される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間には、図示しないスペーサが配置される。これによって、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に、予め定めるギャップが形成される。スペーサは、たとえば柱状スペーサであり、樹脂材料によって、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴのうち、一方の基板と一体的に形成される。

アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、以上のようにしてスペーサによって予め定めるギャップが形成された状態で、図示しないシール材によって貼り合わせられる。

液晶層ＬＱは、アレイ基板ＡＲの第１配向膜ＡＬ１と対向基板ＣＴの第２配向膜ＡＬ２との間に形成されたギャップに封入された、液晶分子ＬＭを含む誘電率異方性が正の液晶組成物によって構成される。

第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子ＬＭの配向を規制するようにラビング処理されている。液晶分子ＬＭは、第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２による規制力によって、ホモジニアス配向されている。第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２のラビング方向Ｓは、スリットＳＬの長手方向に対して非平行で、かつ非直角の方向である。

本実施の形態の液晶表示装置１は、透過型の液晶表示パネルＬＰＮを備えた液晶表示装置であり、さらに、液晶表示パネルＬＰＮに対してアレイ基板ＡＲ側に配置された照明ユニットであるバックライトユニットＢＬを備える。バックライトユニットＢＬは、アレイ基板ＡＲ側から液晶表示パネルＬＰＮを照明する。

バックライトユニットＢＬとしては、種々の形態が適用可能である。たとえば、光源として発光ダイオード（Light Emitting Diode；略称：ＬＥＤ）を利用したバックライトユニット、および、光源として冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp；略称：ＣＣＦＬ）を利用したバックライトユニットなどのいずれでも適用可能である。バックライトユニットＢＬの詳細な構造については、説明を省略する。

液晶表示装置１は、液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面、すなわちアレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱと接する面とは反対側の面に設けられた第１光学素子ＯＤ１を備える。また液晶表示装置１は、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面、すなわち対向基板ＣＴの液晶層ＬＱと接する面とは反対側の面に設けられた第２光学素子ＯＤ２を備える。

第１光学素子ＯＤ１および第２光学素子ＯＤ２は、それぞれ偏光板を含み、特定の表示モード、本実施の形態ではノーマリーブラックモードを実現する。ノーマリーブラックモードでは、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に電位差が形成されていない、すなわち第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に電界が形成されていない無電界時において、液晶表示パネルＬＰＮの透過率が最低となり、黒色画面が表示される。

具体的に述べると、無電界時には、液晶分子ＬＭは、その長軸Ｄが第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２のラビング方向Ｓと平行な方位を向くように配向されている。このような状態では、バックライトユニットＢＬからのバックライト光は、第１光学素子ＯＤ１を透過した後、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、第２光学素子ＯＤ２に吸収される。これによって、黒色画面が表示される。

第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に電位差が形成された場合、つまり、第２電極Ｅ２に第１電極Ｅ１とは異なる電位の電圧が印加された電圧印加時には、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間にフリンジ電界と呼ばれる横電界が形成される。この横電界は、スリットＳＬを介して、その長手方向に対して直交する方位に形成される。

このとき、液晶分子ＬＭの配向状態は、その長軸Ｄがラビング方向Ｓから横電界に平行な方向を向くように変化する。このように、液晶分子ＬＭの長軸Ｄの方位がラビング方向Ｓから変化すると、液晶層ＬＱを透過する光に対する変調率が変化する。したがって、バックライトユニットＢＬから出射され、液晶表示パネルＬＰＮを透過したバックライト光の一部は、第２光学素子ＯＤ２を透過する。これによって、白色画面が表示される。このようにしてバックライト光を液晶表示パネルＬＰＮで選択的に透過し、画像を表示する。

前述の液晶表示パネルＬＰＮの構造では、ゲート線Ｙに第２電極Ｅ２とドレイン電極ＷＤとが接触する領域が設けられる。第２電極Ｅ２は、第１絶縁膜２４、第２絶縁膜２５および第３絶縁膜２６を貫通するコンタクトホールＣＨと、第１電極Ｅ１の第２開口部ＡＰ２とを介して、スイッチング素子Ｗのドレイン電極ＷＤに接触している。

また第１電極Ｅ１を挟んで上側、すなわち対向基板側が画素ＰＸを構成する液晶駆動部であり、第１電極Ｅ１を挟んで下側、すなわちバックライト側がゲート線Ｙおよびソース線Ｘなどの駆動制御部または配線部となっている。したがって、ソース線Ｘは、完全に電気的に分離、すなわちシールドされており、ゲート線Ｙは、その端部を第１電極Ｅ１で覆う構造でシールドされている。

図４は、図２の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。図４に示すように、本実施の形態では、対向基板ＣＴは突起物Ｔを備える。突起物Ｔは、対向基板ＣＴの厚み方向他方側の表面部に、液晶層ＬＱ側に突出して設けられる。

突起物Ｔは、画素電極である第２電極Ｅ２の延在方向である長手方向と交差し、かつスリット電極である第２電極Ｅ２のスリットＳＬを分断するように、アレイ基板ＡＲから離隔して、対向基板ＣＴに設けられる。具体的には、突起物Ｔは、画素電極の屈曲した部分（以下「画素屈曲部」という場合がある）に対向する部分の対向基板ＣＴに設けられる。

本実施の形態では、突起物Ｔは、四角柱状である。突起物Ｔは、各画素ＰＸにおいて、対向基板ＣＴに接する基端部と、基端部からアレイ基板ＡＲ側に延びる先端部とを有し、基端部から先端部までの距離が液晶層ＬＱの層厚の１／３以下である。

本実施の形態では、対向基板ＣＴに突起物Ｔが設けられるので、液晶分子の配向異常が発生したときに、配向異常が発生した液晶分子ＬＭの配向に、他の液晶分子の配向が引きずられて、配向異常が伝搬することを、突起物Ｔで遮断することができる。

具体的に述べると、突起物Ｔによって、対向基板ＣＴ側の液晶分子ＬＭが、画素屈曲部を境に２つのドメインに分断される。これによって、全白表示時に表示領域に外部から圧力を加えた場合、たとえば、指などで加重した場合に、画素外領域Ａで発生した液晶分子ＬＭの配向異常が画素内に伝搬したとき、配向異常が伝搬し易い対向基板ＣＴ側の液晶分子ＬＭへの配向異常の伝搬を遮断することができる。

対向基板ＣＴ側の液晶分子ＬＭの配向異常が伝搬し易いのは、アレイ基板ＡＲ側の液晶分子ＬＭに比べて、対向基板ＣＴ側の液晶分子ＬＭにかかる対向電極Ｅ１と画素電極Ｅ２との間の電界が弱いためである。

また、本実施の形態では、対向電極Ｅ１と画素電極Ｅ２との間の電界が比較的強いので、アレイ基板ＡＲ側の液晶分子ＬＭが配向異常となっても、正常な配向に戻ることができる。

したがって、配向異常が起き易いカラーフィルタ層ＣＦ側である対向基板ＣＴ側の液晶分子ＬＭへの配向異常の伝搬を、突起物Ｔによって抑えることができ、スリット電極である画素電極Ｅ２の部分の液晶層ＬＱを正常な配向に戻すことができるので、表示品位の低下を抑制することができる。

突起物Ｔは、たとえば、オーバーコートなどで形成され、透明である。したがって、突起物Ｔは、基本的に画素ＰＸの透過率に影響を与えないが、突起物Ｔの周辺の液晶配向が僅かながら乱れるおそれがある。

その影響を極力抑えるために、第２電極Ｅ２の長手方向における突起物Ｔの寸法（以下「幅」という場合がある）Ｌは、１μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。

また、突起物Ｔの幅Ｌを５μｍよりも大きくした場合、突起物Ｔの幅Ｌが画素屈曲部のドメイン境界に現れるディスクリネーションよりも大きくなる可能性があるので、突起物Ｔを設けたことによって透過率が低下するおそれがある。

突起物Ｔの幅Ｌを５μｍ以下とすることによって、前述の突起物Ｔの周辺の液晶配向への影響を抑えるとともに、突起物Ｔの幅Ｌが画素屈曲部のディスクリネーションよりも大きくなることを防ぎ、突起物Ｔを設けたことによる透過率の低下を抑えることができる。

また、突起物Ｔの幅Ｌが１μｍ未満であると、突起物Ｔを設けたことによる、液晶分子ＬＭの配向異常の伝搬を防ぐ効果が十分に得られないおそれがある。突起物Ｔの幅Ｌを１μｍ以上とすることによって、液晶パネルＬＰＮの表示領域ＤＳＰに外部から圧力を加えたときの液晶分子ＬＭの配向異常の伝搬をより確実に防ぐことができる。

したがって、突起物Ｔの幅Ｌは、前述のように１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。突起物Ｔの幅Ｌを１μｍ以上５μｍ以下とすることによって、突起物Ｔを設けたことによる透過率の低下および突起物Ｔの周辺の液晶配向の乱れを抑えるとともに、液晶パネルＬＰＮの表示領域ＤＳＰに外部から圧力を加えたときの液晶分子ＬＭの配向異常の伝搬をより確実に防ぐことができる。

突起物Ｔは、図４では四角柱状であるが、突起物Ｔの形状は、これに限定されない。例えば、突起物Ｔは、対向基板ＣＴの基端部から先端部に向かって細くなる角錐台状であってもよいし、三角柱状であってもよい。

以上のように本実施の形態によれば、画素ＰＸの透過率の向上が可能であり、かつ広視野角化が可能な横電界方式の液晶表示装置１が実現される。この横電界方式の液晶表示装置１において、対向基板ＣＴには、アレイ基板ＡＲ側に突出する突起物Ｔが設けられる。

突起物Ｔは、画素屈曲部に対向する部分の対向基板ＣＴに、スリット電極である画素電極を分断するように設けられる。具体的には、突起物Ｔは、画素電極である第２電極Ｅ２に形成されるスリット状の開口、すなわちスリットＳＬの長手方向と交差するように配置される。

このような突起物Ｔを設けることによって、液晶パネルＬＰＮの表示面の表示領域ＤＳＰに外部から圧力を加えたときの液晶分子ＬＭの配向異常の伝搬を防ぐことができる。したがって、表示領域ＤＳＰに外部から圧力を加えた場合に生じる配向異常の液晶分子ＬＭの影響を抑えて、優れた表示品質を実現することができる液晶表示装置１を得ることができる。

また突起物Ｔは、各画素ＰＸにおいて、対向基板ＣＴに接する基端部と、基端部からアレイ基板ＡＲ側に延びる先端部を有し、基端部から先端部までの距離Ｈが液晶層ＬＱの層厚の１／３以下である。突起物Ｔの基端部から先端部までの距離Ｈが、液晶層ＬＱの層厚の１／３を超えると、突起物Ｔとアレイ基板ＡＲとの間の正常な配向の液晶分子ＬＭの割合が少なくなるので、表示品位が下がることになる。

したがって、突起物Ｔの基端部から先端部への距離Ｈは液晶層ＬＱの層厚の１／３以下にすることが好ましい。これによって、表示への影響を抑えつつ、加重を加えたときの液晶の配向の乱れによる表示不良を低減することができる。

また本実施の形態では、突起物Ｔは、透明、すなわち光透過性を有する。これによって、突起物Ｔを設けることによる画素ＰＸの透過率への影響を抑え、透過率の低下を抑えることができる。

また本実施の形態では、突起物Ｔは、配向の方向を切替える配向分割を行う領域であるマルチドメインの画素屈曲部に発生するドメイン境界であるディスクリネーション上に配置される。ディスクリネーションは、他の部分に比べて、透過率が低くなっている。この透過率が比較的低い部分に突起物Ｔが配置されるので、突起物Ｔを配置することによって僅かながら発生する液晶配向の乱れの影響を無効化し、液晶の配向の乱れによる表示異常を低減できる。

以上のことから、突起物Ｔは、マルチドメインのドメイン境界である画素屈曲部に配置することが好ましいことが分かる。

また本実施の形態では、画素電極である第２電極Ｅ２は、厚み方向一方側から見て、長手方向の中央部で、長方形をＶ字状になるように屈曲させた形状であり、突起物Ｔは、第２電極Ｅ２の屈曲部分である長手方向の中央部でスリットＳＬを分断するように設けられる。これによって、表示領域に外部から圧力を加えた場合に生じる液晶分子の配向異常が、他の液晶分子に伝搬することを、より確実に抑制することができる。したがって、より優れた表示品位を実現することができる液晶表示装置１を得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態である液晶表示装置２の構成を示す平面図である。図５では、前述の図２と同様に、液晶表示装置２の画素ＰＸの部分の構成を示す。

前述の第１の実施の形態の液晶表示装置１では、突起物Ｔは、画素屈曲部のみに配置される。これに対し、本実施の形態では、各画素ＰＸにおいて、画素屈曲部に加えて、１箇所以上、すなわち各画素ＰＸにおいて２箇所以上に突起物Ｔが設けられる。

このように、突起物Ｔを各画素ＰＸの２箇所以上に設けることによって、加重を加えたときの配向異常の伝搬に対する障壁を多くすることができるので、加重痕の発生を抑制する効果を高めることができる。

特に、本実施の形態のように、各画素ＰＸに対して、第２電極Ｅ２の長手方向における中央部である画素屈曲部と、第２電極Ｅ２の長手方向の中央部を除く他の部分との２箇所以上で、第２電極Ｅ２のスリットＳＬを分断するように突起物Ｔを設けることによって、加重を加えたときの配向異常の伝搬をより確実に防ぐことができる。したがって、加重痕の発生をより確実に抑制することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることが可能である。また、各実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。

１，２，５１ 液晶表示装置、２０，３０ 絶縁基板、２２ ゲート絶縁膜、２４ 第１絶縁膜、２５ 第２絶縁膜、２６ 第３絶縁膜、Ａ 画素外領域、ＡＬ１ 第１配向膜、ＡＬ２ 第２配向膜、ＡＲ アレイ基板、ＡＰ２ 第２開口部、ＢＬ バックライトユニット、ＢＭ ブラックマトリクス、ＣＦ カラーフィルタ層、ＣＨ コンタクトホール、ＣＨＮ チャネル、ＣＮＴ コントローラ、ＣＯＭ 共通電極、ＣＴ 対向基板、ＤＳＰ 表示領域、Ｅ１ 第１電極、Ｅ１Ｄ コンタクト層、Ｅ２ 第２電極、ＬＭ 液晶分子、ＬＰＮ 液晶表示パネル、ＬＱ 液晶層、ＯＤ１ 第１光学素子、ＯＤ２ 第２光学素子、ＰＸ 画素、ＳＣ 半導体層、ＳＬ スリット、Ｔ 突起物、Ｗ スイッチング素子、ＷＤ ドレイン電極、ＷＧ ゲート電極、ＷＳ ソース電極、Ｘ ソース線、ＸＤ ソースドライバ、Ｙ ゲート線、ＹＤ ゲートドライバ。

Claims (7)

1. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に保持される液晶層とを備える液晶表示装置であって、
   前記第１の基板および前記第２の基板のうち、一方の基板には、一方が画素電極である第１の電極および第２の電極を有する複数の画素が並べて配置されており、
   前記第２の電極は、前記画素電極であり、絶縁膜を介して前記第１の電極よりも前記液晶層側に設けられ、複数のスリット状の開口が形成されており、
   前記第１の基板および前記第２の基板のうち、他方の基板には、前記一方の基板側に突出する突起物が設けられ、
   前記第２の電極は、各画素において、前記一方の基板の厚み方向一方側の表面に沿って一方向に延びて形成され、
   前記突起物は、
   前記第２の電極の延在方向である長手方向と交差し、かつ前記スリット状の開口を分断するように、前記一方の基板から離隔して、前記他方の基板に設けられることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記突起物は、光透過性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２の電極の長手方向における前記突起物の寸法は、１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記突起物は、前記他方の基板に接する基端部と、前記基端部から前記一方の基板側に延びる先端部とを有し、前記基端部から前記先端部までの距離が、前記液晶層の層厚の１／３以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
5. 前記突起物は、各画素に対して、前記第２の電極の長手方向における中央部で前記スリット状の開口を分断するように設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
6. 前記突起物は、各画素に対して、前記第２の電極の長手方向における中央部と、前記第２の電極の長手方向の前記中央部を除く他の部分との２箇所以上で、前記スリット状の開口を分断するように設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
7. 前記第２の電極は、厚み方向一方側から見て、長手方向の中央部で、長方形をＶ字状になるように屈曲させた形状であり、
   前記突起物は、
   前記第２の電極の屈曲部分である前記長手方向の中央部で前記スリット状の開口を分断するように設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の液晶表示装置。

Images