JP4516432B2

JP4516432B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4516432B2
Application number: JP2005011518A
Authority: JP
Inventors: 泰俊田坂; 秀史吉田; 豪鎌田; 一也上田; 英昭津田; 正和柴崎; 洋平仲西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: US7990503B2; JP2006201355A; US20070019120A1

Description

本発明は、電子機器の表示部等に用いられる液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置は、テレビ受像機やパーソナル・コンピュータのモニタ装置等として用いられるようになっている。これらの用途では、表示画面をあらゆる方向から見ることのできる高い視角特性が求められている。

ところが、例えばＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌｌｙＡｌｉｇｎｅｄ）モードの液晶表示装置では、表示画面に対して垂直な正面方向での印加電圧に対する透過率特性（Ｔ−Ｖ特性）と斜め方向でのＴ−Ｖ特性とが異なり、表示画面を斜め方向から見ると、正面方向から見たときと比較して画像の色が白っぽく変化してしまうという問題が生じていた。

この問題は、従来型の駆動モードであるＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置でも同様に生じる。特許文献１乃至３には、ＴＮモードの液晶表示装置における上記の問題を解決する技術が開示されている。これらの公知技術を応用した基本的な液晶表示装置の画素構造について簡単に説明する。画素領域は、互いに分離された画素電極がそれぞれ形成された例えば２つの副画素Ａ、Ｂにより構成される。一方の副画素Ａの画素電極は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のソース電極に直接接続されるが、他方の副画素Ｂの画素電極はソース電極に直接接続されない。副画素Ｂの画素電極は、ＴＦＴのソース電極から蓄積容量電極に延びる制御容量電極に絶縁膜を介して重なる領域を有し、当該領域に形成される制御容量Ｃｃを介してソース電極に間接的に接続される。

このような画素構造を有する液晶表示装置では、副画素Ａの液晶層に印加される電圧と、副画素Ｂの液晶層に印加される電圧とが互いに異なることになる。これにより、Ｔ−Ｖ特性の歪みが１画素内で分散されるため、斜め方向から見たときに画像の色が白っぽくなる現象を抑制でき、視角特性が改善される。以下、上記の手法を容量結合ＨＴ（ハーフトーン・グレースケール）法とよぶ。

特許文献１乃至３にはＴＮモードの液晶表示装置を前提として上記の技術が記載されているが、近年ＴＮモードに代わって主流となったＶＡモードの液晶表示装置に容量結合ＨＴ法を適用することによって、より高い効果が得られる。

図１４は、容量結合ＨＴ法を用いた従来のＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示装置の１画素の構成を示している。図１４に示すように、液晶表示装置のＴＦＴ基板は、ガラス基板１１０（図１４では図示せず）上に形成された複数のゲートバスライン１１２と、絶縁膜１３０（図１４では図示せず）を介してゲートバスライン１１２に交差して形成された複数のドレインバスライン１１４とを有している。ゲートバスライン１１２及びドレインバスライン１１４の交差位置近傍には、スイッチング素子として画素毎に形成されたＴＦＴ１２０が配置されている。ＴＦＴ１２０のゲート電極１２３はゲートバスライン１１２に電気的に接続され、ドレイン電極１２１はドレインバスライン１１４に電気的に接続されている。また、ゲートバスライン１１２及びドレインバスライン１１４により画定された画素領域を横切って、ゲートバスライン１１２に並列して延びる蓄積容量バスライン１１８が形成されている。蓄積容量バスライン１１８上には、絶縁膜１３０を介して蓄積容量電極（中間電極）１１９が画素毎に形成されている。蓄積容量電極１１９は、制御容量電極１２５を介してＴＦＴ１２０のソース電極１２２に電気的に接続されている。蓄積容量バスライン１１８と蓄積容量電極１１９との間には、蓄積容量Ｃｓが形成される。

画素領域は、副画素Ａと副画素Ｂとを有している。副画素Ａは例えば台形状の形状を有し、画素領域の中央部左寄りに配置されている。副画素Ｂは、画素領域のうち副画素Ａの領域を除いた上部、下部及び中央部右側端部に配置されている。副画素Ａ、Ｂの配置は、蓄積容量バスライン１１８に対しそれぞれほぼ線対称になっている。副画素Ａには画素電極１１６が形成され、副画素Ｂには画素電極１１６から分離された画素電極１１７が形成されている。画素電極１１６は、コンタクトホール１２４を介して蓄積容量電極１１９及びＴＦＴ１２０のソース電極１２２に電気的に接続されている。一方、画素電極１１７は電気的にフローティング状態になっている。画素電極１１７は、保護膜１３１（図１４では図示せず）を介して制御容量電極１２５に重なる領域を有し、当該領域に形成される制御容量Ｃｃを介した容量結合によりソース電極１２２に間接的に接続されている。

画素電極１１６、１１７の間には、画素領域端部に対して斜めに延びる線状のスリット（電極の抜き部）１４４が形成されている。スリット１４４は、画素電極１１６、１１７を互いに分離するとともに、液晶１０６（図１４では図示せず）の配向を規制する配向規制用構造物としても機能する。

液晶層を介しＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板は、ガラス基板１１１上に形成された共通電極１４１（図１４では図示せず）を有している。副画素Ａの画素電極１１６と共通電極１４１との間には液晶容量Ｃｌｃ１が形成され、副画素Ｂの画素電極１１７と共通電極１４１との間には液晶容量Ｃｌｃ２が形成される。共通電極１４１上には、スリット１４４に並列して延び、配向規制用構造物として機能する線状突起１４２が形成されている。線状突起１４２は、液晶の配向方位の異なる領域を副画素Ａ、Ｂでそれぞれほぼ等分するために、副画素Ａ、Ｂのほぼ中央部に配置されている。ソース電極１２２と蓄積容量電極１１９とを接続する制御容量電極１２５は、基板面に垂直に見て線状突起１２５に重なって配置されている。また対向基板上には、画素領域端部を遮光する遮光膜（ＢＭ）１４５が形成されている。

ＴＦＴ１２０がオン状態になって画素電極１１６に電圧が印加され、副画素Ａの液晶層に電圧Ｖｐｘ１が印加されるとする。このとき、液晶容量Ｃｌｃ２と制御容量Ｃｃとの容量比に従って電位が分割されるため、副画素Ｂの画素電極１１７には画素電極１１６とは異なる電圧が印加される。副画素Ｂの液晶層に印加される電圧Ｖｐｘ２は、
Ｖｐｘ２＝（Ｃｃ／（Ｃｌｃ２＋Ｃｃ））×Ｖｐｘ１
となる。このように、図１４に示した画素構造を有する液晶表示装置では、副画素Ａの液晶層に印加される電圧Ｖｐｘ１と、副画素Ｂの液晶層に印加される電圧Ｖｐｘ２とを１画素内で互いに異ならせることができるため、視角特性が改善される。

しかしながら、図１４に示した液晶表示装置には、以下のような問題がある。すなわち、電圧が印加されたときの各副画素Ａ、Ｂの液晶分子は、線状突起１４２を境界として、線状突起１４２の延びる方向に対して垂直で互いに逆方向にそれぞれ配向する。ところが、線状突起１４２上の領域の液晶分子は線状突起１４２の延びる方向に平行に配向するが、当該方向のいずれ側に向かって配向するかは規制されない。

図１５（ａ）、（ｂ）は、画素領域上方の副画素Ｂの構成と線状突起１４２上の領域近傍での液晶分子１０８の配向とを併せて示している。図１６（ａ）は図１５（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した液晶表示パネルの断面を示し、図１６（ｂ）は図１５（ｂ）のＹ−Ｙ線で切断した液晶表示パネルの断面を示している。図１５（ａ）及び図１６（ａ）は、中間調を表示した後に白を表示した状態を示し、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は、黒を表示した直後に中間調表示を経ずに白を表示した状態を示している。なお図１５及び図１６では、制御容量電極１２５に重なって配置された線状突起１４２上の液晶分子１０８の配向を示しているが、制御容量電極１２５に重なって配置されていない線状突起１４２上の配向も同様である。

図１５（ａ）及び図１６（ａ）に示すように中間調表示の後に白を表示した状態では、線状突起１４２上の領域の液晶分子１０８は、エネルギー的に安定する方向に徐々に傾斜するため、例えば図１５（ａ）に矢印で示す一方向に傾斜する。一方、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、黒を表示した直後に白を表示した状態では、線状突起１４２上の領域の液晶分子１０８は、対向基板側から見ると線状突起１４２の長手方向の中央部付近に向かって傾斜し、図１５（ｂ）中●印で示す特異点（ｓ＝＋１）が当該中央部付近に形成される傾向にある。このように、線状突起１４２上の領域近傍の液晶分子１０８の配向は、中間調表示の後に白を表示した状態と、黒表示の後に白を表示した状態との間で互いに異なる。したがって、例えば中間調と黒とが混在した画像を表示した後に表示画面全体に白を表示したような場合に、画素内での液晶の配向方位のバランスが崩れ、視角方向によっては残像が視認されてしまうおそれがある。したがって、液晶表示装置の表示品質が著しく低下してしまうという問題が生じる。

ところで、ドレインバスライン１１４と画素電極１１６、１１７との間には、所定の電気容量が形成される。ドレインバスライン１１４と画素電極１１６、１１７との間の層に膜厚の厚いオーバーコート層を形成しない構成では特に、ドレインバスライン１１４と画素電極１１６、１１７との基板面内での距離の違いにより、形成される電気容量の値が変化し易い。このため、例えば分割露光を行ったときのショットむら等によりドレインバスライン１１４や画素電極１１６、１１７に相対的なパターニングずれが生じると、作製された液晶表示装置には分割露光領域毎に表示特性が異なる表示むらが視認されてしまう。したがって、画素電極１１６、１１７の端部をドレインバスライン１１４からできるだけ離し、パターニングずれが生じても表示特性の差異が視認され難くする必要がある。しかしながら、画素電極１１６、１１７の端部をドレインバスライン１１４から離すと、画素電極１１６、１１７の形成領域が狭くなるため、画素の開口率が低下し、輝度が低下してしまうという問題が生じる。

また、ＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせる際には所定の貼合せずれが生じ得るため、対向基板側に形成されるＢＭ１４５の開口領域は、ＴＦＴ基板側に形成される画素電極１１６、１１７の形成領域よりも狭くする必要がある。したがって、画素の開口率や輝度がさらに低下してしまうという問題が生じる。

特開平２−１２号公報米国特許第４８４０４６０号明細書特許第３０７６９３８号公報

本発明の目的は、輝度が高く表示品質の良好な液晶表示装置を提供することにある。

上記目的は、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶と、一方の前記基板上に形成された第１の画素電極と、前記一方の基板上に形成され、前記第１の画素電極から分離された第２の画素電極とをそれぞれ備えた複数の画素領域と、前記画素領域毎に配置され、前記第１の画素電極に電気的に接続されたソース電極を備えたトランジスタと、前記ソース電極に電気的に接続され、絶縁膜を介して前記第２の画素電極の少なくとも一部に対向して配置された制御容量電極を備え、前記ソース電極と前記第２の画素電極とを容量結合する制御容量部と、他方の前記基板上に形成され、前記液晶を配向規制する線状の配向規制用構造物と、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物に重なる領域の一部で前記第１及び／又は第２の画素電極を開口して形成され、前記液晶の配向ベクトルの特異点の位置を制御する特異点制御用開口部とを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。

本発明によれば、輝度が高く表示品質の良好な液晶表示装置を実現できる。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、絶縁膜を介して互いに交差して形成されたゲートバスライン及びドレインバスラインと、画素毎に形成されたＴＦＴ及び画素電極とを備えたＴＦＴ基板２を有している。また、液晶表示装置は、ＴＦＴ基板２に対向配置されてＣＦや共通電極が形成された対向基板４と、両基板２、４間に封止された例えば負の誘電率異方性を有する液晶６（図１では図示せず）とを備えている。ＴＦＴ基板２及び対向基板４の液晶６との界面には、液晶６を垂直配向させる垂直配向膜（図示せず）が形成されている。

ＴＦＴ基板２には、複数のゲートバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたゲートバスライン駆動回路８０と、複数のドレインバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたドレインバスライン駆動回路８２とが接続されている。これらの駆動回路８０、８２は、制御回路８４から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。ＴＦＴ基板２のＴＦＴ素子形成面と反対側の面には偏光板８７が配置され、対向基板４の共通電極形成面と反対側の面には、偏光板８７とクロスニコルに配置された偏光板８６が配置されている。偏光板８７のＴＦＴ基板２と反対側の面にはバックライトユニット８８が配置されている。

図２は、本実施の形態による液晶表示装置として、容量結合ＨＴ法を用いたＭＶＡ方式の液晶表示装置の１画素の構成を示している。図３は画素の一部の構成と液晶分子の配向とを併せて示し、図４は図３のＡ−Ａ線で切断した液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示している。図５は画素の他の一部の構成と液晶分子の配向とを示し、図６は図５のＢ−Ｂ線で切断した液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示している。図２乃至図６に示すように、液晶表示装置のＴＦＴ基板２は、ガラス基板１０上に形成され、図２中左右方向に延びる複数のゲートバスライン１２と、絶縁膜３０を介してゲートバスライン１２に交差して形成され、図２中上下方向に延びる複数のドレインバスライン１４とを有している。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４の交差位置近傍には、スイッチング素子として画素毎に形成されたＴＦＴ２０が配置されている。ＴＦＴ２０のゲート電極２３はゲートバスライン１２に電気的に接続されている。ゲート電極２３上には動作半導体層（図示せず）が形成され、動作半導体層上にはチャネル保護膜２８が形成されている。チャネル保護膜２８上には、棒状のソース電極２２と、所定の間隙を介してソース電極２２を囲むＣ字状のドレイン電極２１とが形成されている。ドレイン電極２１はドレインバスライン１４に電気的に接続されている。ソース電極２２上及びドレイン電極２１上の基板全面には、保護膜３１が形成されている。

また、ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４により画定された画素領域を横切って、ゲートバスライン１２に並列して延びる蓄積容量バスライン１８が形成されている。蓄積容量バスライン１８上には、絶縁膜３０を介して蓄積容量電極１９が画素毎に形成されている。蓄積容量電極１９は、制御容量電極２５を介してＴＦＴ２０のソース電極２２に電気的に接続されている。蓄積容量バスライン１８と蓄積容量電極１９との間には、蓄積容量Ｃｓが形成される。

画素領域は、副画素Ａと副画素Ｂとを有している。副画素Ａは例えば台形状の形状を有し、画素領域の中央部左寄りに配置されている。副画素Ｂは、画素領域のうち副画素Ａの領域を除いた図２中上部、下部及び中央部右側端部に配置されている。副画素Ａ、Ｂの配置は、蓄積容量バスライン１８に対し１画素内でそれぞれほぼ線対称になっている。副画素Ａには画素電極１６が形成され、副画素Ｂには画素電極１６から分離された画素電極１７が形成されている。画素電極１６、１７は、例えば共に透明導電膜からなり互いに同層に形成されている。画素電極１６は、蓄積容量電極１９上の保護膜３１が開口されたコンタクトホール２４を介して、蓄積容量電極１９及びＴＦＴ２０のソース電極２２に電気的に接続されている。一方、画素電極１７は電気的にフローティング状態になっている。画素電極１７は、保護膜３１を介して制御容量電極２５に対向する領域を画素領域の図２中上部に有している。画素電極１７は、当該領域に形成される制御容量部の制御容量Ｃｃを介した容量結合により、ソース電極２２に間接的に接続されている。

画素電極１６、１７は、台形状の画素電極１６の３辺を略「く」の字状に囲むスリット４４、４７によって互いに分離されている。スリット４４は画素領域端部に対し斜めに延び、スリット４７は画素領域右側端部に沿って延びている。スリット４４は、液晶６の配向を規制する配向規制用構造物としても機能する。スリット４４、４７の幅は、画素電極１６、１７が電気的に短絡しないように十分に太くする必要がある（例えば１０μｍ以上）。

液晶６を介しＴＦＴ基板２に対向して配置された対向基板４は、ガラス基板１１上に形成された共通電極（対向電極）４１を有している。液晶６を介して対向する副画素Ａの画素電極１６と共通電極４１との間には液晶容量Ｃｌｃ１が形成され、同様に副画素Ｂの画素電極１７と共通電極４１との間には液晶容量Ｃｌｃ２が形成される。共通電極４１上には、スリット４４に並列して画素領域端部に対して斜めに延び、配向規制用構造物として機能する土手状の線状突起（樹脂構造物）４２が形成されている。スリット４４及び線状突起４２は、ＴＦＴ基板２及び対向基板４を挟んで外側に配置される偏光板８６、８７の偏光軸に対して約４５°の角度をなす方向に延びている。線状突起４２は、ノボラック樹脂等のポジレジスト材料で形成されている。例えば線状突起４２の高さは１．０μｍであり、幅は１０μｍである。線状突起４２は、液晶６の配向方位の異なる領域を副画素Ａ、Ｂでそれぞれほぼ等分するために、副画素Ａ、Ｂのそれぞれほぼ中央部に配置されている。また線状突起４２は、蓄積容量バスライン１８に対し１画素内でほぼ線対称に配置されている。これにより、副画素Ａ、Ｂの液晶６は、１画素内で直交４方向にそれぞれほぼ均等に配向する。ソース電極２２と蓄積容量電極１９とを接続する制御容量電極２５は、基板面に垂直に見て線状突起４２に重なって配置されている。ここで、画素電極１６、１７のうち線状突起４２からの距離が比較的遠い領域では液晶６の配向不良が生じ易いため、当該領域の画素電極１６、１７には線状突起４２の延びる方向にほぼ垂直に延びる微細スリット４６が形成されている。液晶分子８は微細スリット４６の延びる方向に平行に配向するため、液晶６の配向不良が抑制される。

また、線状突起４２と画素電極１６、１７の端部とが交差する領域近傍であって、基板面に垂直に見て線状突起４２の延びる方向と画素電極１６、１７の端部とが鈍角をなす領域には、補助突起４３が形成されている。補助突起４３は例えば線状突起４２と同層に形成され、ドレインバスライン１４にほぼ平行に延びている。補助突起４３は、画素電極１６、１７の端部近傍での電界の影響を打ち消すために設けられ、基板面に垂直に見て画素電極１６、１７の端部に重なって配置される。また対向基板４上には、画素領域端部を遮光するＢＭ４５が形成されている。

ＴＦＴ２０がオン状態になって画素電極１６に電圧が印加され、副画素Ａの液晶層に電圧Ｖｐｘ１が印加されるとする。このとき、液晶容量Ｃｌｃ２と制御容量Ｃｃとの容量比に従って電位が分割されるため、副画素Ｂの画素電極１７には画素電極１６とは異なる電圧が印加される。副画素Ｂの液晶層に印加される電圧Ｖｐｘ２は、
Ｖｐｘ２＝（Ｃｃ／（Ｃｌｃ２＋Ｃｃ））×Ｖｐｘ１
となる。ここで、０＜（Ｃｃ／（Ｃｌｃ２＋Ｃｃ））＜１であるため、Ｖｐｘ１＝Ｖｐｘ２＝０以外では｜Ｖｐｘ１｜＞｜Ｖｐｘ２｜となる。このように、本実施の形態による液晶表示装置では、副画素Ａの液晶層に印加される電圧Ｖｐｘ１と、副画素Ｂの液晶層に印加される電圧Ｖｐｘ２とを１画素内で互いに異ならせることができる。これにより、Ｔ−Ｖ特性の歪みが１画素内で分散されるため、斜め方向から見たときに画像の色が白っぽくなる現象を抑制でき、視角特性が改善される。

本実施の形態では、基板面に垂直に見て線状突起４２に重なる領域の一部に、液晶６の配向ベクトルの特異点の位置を制御する特異点制御用の開口部５０、５１、５２が形成されている。開口部５０、５１は副画素Ｂの画素電極１７を部分的に除去して形成され、開口部５２は副画素Ａの画素電極１６を部分的に除去して形成されている。例えば各開口部５０、５１、５２の幅は約５μｍであり、長さは約１５μｍである。開口部５０、５１、５２の長手方向は、例えば線状突起４２の延びる方向にほぼ直交している。開口部５０又は５１は副画素Ｂに少なくとも１つ設けられ、開口部５２は副画素Ａに少なくとも１つ設けられる。

副画素Ｂ上部の開口部５０は、基板面に垂直に見て線状突起４２と画素電極１７とが重なる領域のうちほぼ中心部に配置されている（図３及び図４参照）。画素電極１７を除去して開口部５０が形成された領域では、保護膜３１を介して制御容量電極２５が電極として露出している。制御容量Ｃｃを介してソース電極２２に接続された画素電極１７は、ソース電極２２に直接接続された画素電極１６よりも共通電極４１との間の電位差の大きさが小さくなるようになっている。制御容量電極２５はソース電極２２及び画素電極１６と同電位であるため、開口部５０の形成領域で露出した制御容量電極２５と共通電極４１との間の電位差は、画素電極１７と共通電極４１との間の電位差よりも大きさが大きい。この場合図３及び図４に示すように、電圧が印加された液晶分子８は、電界の歪みによって電位差の大きい方向、すなわち制御容量電極２５の露出した開口部５０に向かって傾斜する。これにより開口部５０の周囲の液晶分子８は全て開口部５０に向かって傾斜することになるため、開口部５０の形成領域には図３中●印で示すｓ＝＋１の特異点が強固に形成される。この特異点は、中間調表示の後に白を表示したときと、黒表示の後に白を表示したときとの間等で位置が変化することはない。本例のように線状突起４２と画素電極１７とが重なる領域のうちほぼ中心部に開口部５０を配置することによって、線状突起４２の形成領域の液晶分子８は、線状突起４２の両端部から中心部に向かって配向する。

副画素Ａの開口部５２は、画素領域端部に対し斜めに延びる線状突起４２と画素電極１６とが基板面に垂直に見て重なる領域のうちほぼ中心部に配置されている（図５及び図６参照）。開口部５２は、蓄積容量バスライン１８に対しほぼ線対称になるように画素領域の上部及び下部に１つずつ配置される。これらの領域には制御容量電極２５が形成されていないため、開口部５２は制御容量電極２５に重なって配置されていない。すなわち、画素電極１６を除去して開口部５２が形成された領域のＴＦＴ基板２側には電極が存在していないことになる。したがって、開口部５２の形成領域でのＴＦＴ基板２と共通電極４１との間の電位差は、画素電極１６と共通電極との間の電位差よりも大きさが小さい。この場合図５及び図６に示すように、電圧が印加された液晶分子８は、電位差の大きい方向、すなわち上記とは逆に開口部５２から外側に向かう方向に傾斜する。一方、開口部５２に重なって配置される線状突起４２は、線状突起４２の形成領域以外の領域の液晶分子８を、線状突起４２の延びる方向に垂直であって線状突起４２に向かう方向に傾斜させるように配向規制する。線状突起４２による配向規制力は開口部５２による配向規制力よりも強いため、結果として、線状突起４２の形成領域の液晶分子８は開口部５２から外側に向かう方向に傾斜し、線状突起４２の形成領域以外の液晶分子８は開口部５２を含む線状突起４２に向かう方向に傾斜する。これにより開口部５２の形成領域には、図５中○印で示すｓ＝−１の特異点が強固に形成される。この特異点は、中間調表示の後に白を表示したときと、黒表示の後に白を表示したときとの間等で位置が変化することはない。

また、補助突起４３が形成された領域αの液晶分子８は、補助突起４３及び画素電極１６のエッジ部の影響により、画素電極１６の内側に向かって傾斜する。したがって、線状突起４２の図５中左上端部と開口部５２との間に、●印で示すｓ＝＋１の特異点が形成される。この特異点は、中間調表示の後に白を表示したときと、黒表示の後に白を表示したときとの間等で位置が変化する場合があるが、位置の変化する範囲が線状突起４２の図５中左上端部と開口部５２との間に限定されるため、表示品質が大きく低下することはない。

副画素Ｂ下部の開口部５１は、開口部５０と同様に、基板面に垂直に見て線状突起４２と画素電極１７とが重なる領域のうちほぼ中心部に配置されている。この領域には制御容量電極２５が形成されていないため、開口部５１の形成領域には、図５及び図６に示した開口部５２の形成領域と同様のｓ＝−１の特異点が強固に形成される。
開口部５１、５２、５３の形成領域の特異点は、移動することなく安定して同じ位置に形成される。このため、残像が視認されることがなく、液晶表示装置の表示品質が向上する。

また本実施の形態では、画素電極１６のドレインバスライン１４に対向する端部（図２中左側端部）近傍に、当該端部に沿って延びる例えば幅４μｍの遮光板５４が形成されている。遮光板５４は、画素領域端部を遮光する機能を有している。また、遮光板５４は蓄積容量バスライン１８と同層に形成され、蓄積容量バスライン１８に電気的に接続されている。したがって遮光板５４は、蓄積容量バスライン１８及び共通電極４１と同電位（コモン電位）に維持される。このため、遮光板５４の形成された領域近傍の液晶層には電圧が印加されず、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では光漏れ等の発生がより抑制される。

遮光板５４はＴＦＴ基板２側に形成されるため、貼合せずれ等を考慮する必要がない。したがって、遮光板５４は基板面に垂直に見てＢＭ４５よりも外側に配置できるとともに、遮光板５４の形成された領域ではＢＭ４５端部を幅ｄ１分だけ外側に配置できる。基板面に垂直に見ると、遮光板５４の形成された領域でのＢＭ４５の端部とドレインバスライン１４との間隔は、他の領域でのＢＭ４５の端部とドレインバスライン１４との間隔より狭くなっている。

また遮光板５４と画素電極１６とは重ねて配置できる。さらに、遮光板５４が設けられることによって、ドレインバスライン１４と画素電極１６との間に生じる電気容量の影響が抑えられるため、画素電極１６をドレインバスライン１４に近づけて配置してもクロストークによる表示不良が生じない。本例では遮光板５４と画素電極１６の端部との重なり幅は約２μｍである。ここで、容量結合によりソース電極２２に接続された画素電極１７と遮光板５４とが重なって配置されてしまうと、画素電極１７と遮光板５４との間に新たな電気容量が生じてしまうため、遮光板５４は画素電極１７のドレインバスライン１４に対向する端部近傍には形成されていない。これらの結果、画素電極１６のドレインバスライン１４に対向する端部は、画素電極１７のドレインバスライン１４に対向する端部よりも幅ｄ２分だけドレインバスライン１４に接近して配置されている。このように本実施の形態では、遮光板５４を設けることによって画素の開口率が向上し、これに伴い液晶表示装置の輝度が向上する。

以上説明したように、本実施の形態では、線状突起４２の形成領域内において特異点を確実に形成し、また特異点の位置をほぼ固定できる。このため、階調の変移の違い等による特異点の位置の変化が生じないので、残像が視認されることがない。また、指押し等により外部から基板面に局所的な圧力が加えられたときにも特異点が移動してしまうことがないため、表示むらの発生を抑制できる。したがって、本実施の形態によれば液晶表示装置の表示品質が向上する。

さらに本実施の形態では、ソース電極２２に電気的に接続された画素電極１６のドレインバスライン１４に対向する端部近傍に、共通電極４１と同電位に維持された遮光板５４が配置されている。これにより、当該端部近傍での光漏れを防止でき、クロストークによる表示不良を抑制できる。また画素の開口率が向上し、液晶表示装置の輝度が向上する。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置について図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図７に示すように、本実施の形態では第１の実施の形態と異なり、副画素Ａの開口部５２が、蓄積容量バスライン１８に対しほぼ線対称になるように画素領域の上部及び下部に２つずつ形成されている。開口部５２は、基板面に垂直に見て線状突起４２と画素電極１６とが重なる領域のうち長手方向の両端部近傍に配置されている。これにより副画素Ａでは、線状突起４２と画素電極１６とが重なる領域の両端部の２つの開口部５２の形成領域にｓ＝−１の特異点がそれぞれ形成され、その間にｓ＝＋１の特異点が形成されることになる。なお、例えば画素サイズの大きい液晶表示装置では、２つの開口部５２の間隔が比較的広くなる。この場合、２つの開口部５２間のほぼ中央部に１つの開口部５２を新たに設けてもよいし、線状突起４２の延伸方向に例えばほぼ等間隔で配列する複数の開口部５２を２つの開口部５２間に設けてもよい。

本実施の形態によれば、特異点を確実に形成し、特異点の位置をほぼ固定できるため、第１の実施の形態と同様に液晶表示装置の表示品質が向上する。また本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に遮光板５４が設けられているため、光漏れやクロストークによる表示不良が抑制されるとともに、画素の開口率が向上し、液晶表示装置の輝度が向上する。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置について図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図８に示すように、本実施の形態では開口部５０、５１、５２が第１の実施の形態と同様に配置されている。本実施の形態では第１の実施の形態と異なり、副画素Ｂの上部に配置された制御容量電極２５が開口部５０の形成領域を基板面内で迂回する迂回部２５ａを有している。これにより、開口部５０は制御容量電極２５に重ならないようになり、開口部５０の形成領域のＴＦＴ基板２側には電極が存在していないことになる。したがって、開口部５０の形成領域には、他の開口部５１、５２の形成領域と同様にｓ＝−１の特異点が形成される。本実施の形態では、蓄積容量バスライン１８に対して１画素内でほぼ対称に特異点が形成されることになる。

〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置について図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図９に示すように、本実施の形態では、第３の実施の形態と同様の構成に加えて、制御容量電極２５が迂回する開口部５０を挟んで、制御容量電極２５に重なって配置された２つの開口部５０’が形成されている。これにより、開口部５０の形成領域にｓ＝−１の特異点が形成されるのに加え、ｓ＝−１の特異点を挟む２つの開口部５０’の形成領域にはｓ＝＋１の特異点がそれぞれ固定して形成される。

〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図１０に示すように、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の構成に加えて補助電極５６が形成されている。補助電極５６は、副画素Ａの画素電極１６と線状突起４２とが重なる重なり領域にさらに重なって配置され、当該重なり領域の長手方向に沿って延びている。補助電極５６は、蓄積容量バスライン１８と同層に形成され、蓄積容量バスライン１８に電気的に接続されている。すなわち補助電極５６は、蓄積容量バスライン１８及び共通電極４１と同電位（コモン電位）に維持される。補助電極５６は蓄積容量バスライン１８から分岐して開口部５２の形成領域まで延び、補助電極５６の一部は開口部５２に重なって配置される。開口部５２の形成領域の一部（又は全域）では、保護膜３１及び絶縁膜３０を介して補助電極５６が電極として露出している。

図１１は、副画素Ａの上半分の構成と液晶分子の配向とを示し、図１２は図１１のＣ−Ｃ線で切断した液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示している。図１１及び図１２に示すように、開口部５２の形成された領域βには、第１の実施の形態と同様にｓ＝−１の特異点が形成される。領域βでは共通電極４１と同電位の補助電極５６が露出しているため液晶６に電圧が印加されず、領域βの液晶分子８の少なくとも一部は基板面に垂直に配向する。これによって、開口部５２の形成された領域βには、第１の実施の形態と比較してｓ＝−１の特異点がより強固に形成される。

本実施の形態によれば、特異点をより確実に形成し、特異点の位置をほぼ固定できるため、第１の実施の形態よりもさらに液晶表示装置の表示品質が向上する。また本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に遮光板５４が設けられているため、光漏れやクロストークによる表示不良が抑制されるとともに、画素の開口率が向上し、液晶表示装置の輝度が向上する。

〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施の形態による液晶表示装置について図１３を用いて説明する。図１３は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図１３に示すように、本実施の形態では第５の実施の形態と異なり、副画素Ａの画素電極１６と線状突起４２とが重なる重なり領域のほぼ全体に補助電極５７が形成されている。補助電極５７の形成領域と副画素Ａの線状突起４２の形成領域とはほぼ一致している。補助電極５７の一端は蓄積容量バスライン１８に接続され、他端は遮光板５４に接続されている。補助電極５７は遮光機能を有するため、線状突起４２の形成領域における光の透過が減少し、液晶表示装置の輝度は若干低下し得る。しかしながら、線状突起４２の存在により生じる光漏れが補助電極５７により遮光されるため、液晶表示装置の高コントラスト化を実現できる。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
また、上記実施の形態では、対向基板４側の配向規制用構造物として線状突起４２を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、共通電極４１を線状に除去したスリット（共通電極４１の存在しない部分）を配向規制用構造物として用いることもできる。

以上説明した実施の形態による液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に形成された複数のゲートバスラインと、
前記ゲートバスラインに絶縁膜を介して交差して形成された複数のドレインバスラインと、
前記一方の基板上に形成された第１の画素電極と、前記一方の基板上に形成され、前記第１の画素電極から分離された第２の画素電極とをそれぞれ備えた複数の画素領域と、
前記画素領域毎に配置され、前記第１の画素電極に電気的に接続されたソース電極を備えたトランジスタと、
前記ソース電極に電気的に接続され、絶縁膜を介して前記第２の画素電極の少なくとも一部に対向して配置された制御容量電極を備え、前記ソース電極と前記第２の画素電極とを容量結合する制御容量部と、
他方の前記基板上に形成され、前記液晶を配向規制する線状の配向規制用構造物と、
基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物に重なる領域の一部で前記第１及び／又は第２の画素電極を開口して形成され、前記液晶の配向ベクトルの特異点の位置を制御する特異点制御用開口部と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置において、
前記制御容量電極は、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物にほぼ重なって配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記３）
付記２記載の液晶表示装置において、
前記制御容量電極は前記第２の画素電極より下層に形成され、
一部の前記特異点制御用開口部は、前記制御容量電極に重なって配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記４）
付記２記載の液晶表示装置において、
少なくとも一部の前記特異点制御用開口部は、前記制御容量電極に重ならないように配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記５）
付記４記載の液晶表示装置において、
前記制御容量電極は、前記特異点制御用開口部を基板面内で迂回して形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１及び第２の画素電極を互いに分離するスリットをさらに有し、
前記スリットは、前記配向規制用構造物に並列して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記特異点制御用開口部は、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物と前記第１又は第２の画素電極とが重なる領域のうちほぼ中心部に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記８）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記特異点制御用開口部は、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物と前記第１又は第２の画素電極とが重なる領域のうち長手方向の両端部近傍に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記９）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記特異点制御用開口部は、前記配向規制用構造物の延伸方向にほぼ等間隔で配列していること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記他方の基板上に形成された共通電極と、
前記第１の画素電極が開口された前記特異点制御用開口部に重なって配置され、前記共通電極とほぼ同電位に維持される補助電極とをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１１）
付記１０記載の液晶表示装置において、
前記補助電極は、基板面に垂直に見て前記第１の画素電極と前記配向規制用構造物とが重なる重なり領域の長手方向に沿って延びていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１２）
付記１１記載の液晶表示装置において、
前記補助電極は、前記重なり領域のほぼ全体に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１３）
付記１０乃至１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記ゲートバスラインに並列して配置された蓄積容量バスラインをさらに有し、
前記補助電極は、前記蓄積容量バスラインに電気的に接続されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１４）
付記１３記載の液晶表示装置において、
前記補助電極は、前記蓄積容量バスラインと同層に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１５）
付記１乃至１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
他方の前記基板上に形成される、前記液晶を配向規制する線状の配向規制用構造物は、土手状の樹脂構造物であること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１６）
付記１乃至１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
他方の前記基板上に形成される、前記液晶を配向規制する線状の配向規制用構造物は、他方の基板上に形成されている対向電極が存在しない部分であること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１７）
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に形成された複数のゲートバスラインと、
前記ゲートバスラインに絶縁膜を介して交差して形成された複数のドレインバスラインと、
前記一方の基板上に形成された第１の画素電極と、前記一方の基板上に形成され、前記第１の画素電極から分離された第２の画素電極とをそれぞれ備え、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインの交差部毎に配置された複数の画素領域と、
前記画素領域毎に配置され、前記ゲートバスラインに電気的に接続されたゲート電極と、前記ドレインバスラインに電気的に接続されたドレイン電極と、前記第１の画素電極に電気的に接続されたソース電極とを備えたトランジスタと、
前記ソース電極に電気的に接続され、絶縁膜を介して前記第２の画素電極の少なくとも一部に対向して配置された制御容量電極を備え、前記ソース電極と前記第２の画素電極とを容量結合する制御容量部と、
前記一方の基板上であって前記第１の画素電極の前記ドレインバスラインに対向する端部近傍に配置され、当該端部近傍の光を遮光する遮光板と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
（付記１８）
付記１７記載の液晶表示装置において、
前記他方の基板上に形成された共通電極をさらに有し、
前記遮光板は、前記共通電極とほぼ同電位に維持されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１９）
付記１７又は１８に記載の液晶表示装置において、
前記ゲートバスラインに並列して配置された蓄積容量バスラインをさらに有し、
前記遮光板は、前記蓄積容量バスラインに電気的に接続されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記２０）
付記１９記載の液晶表示装置において、
前記遮光板は、前記蓄積容量バスラインと同層に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記２１）
付記１７乃至２０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記遮光板は、前記第１の画素電極の前記ドレインバスラインに対向する端部に重なって配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記２２）
付記１７乃至２１のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の画素電極の前記ドレインバスラインに対向する端部と前記ドレインバスラインとの間隔は、前記第２の画素電極の前記ドレインバスラインに対向する端部と前記ドレインバスラインとの間隔より狭いこと
を特徴とする液晶表示装置。
（付記２３）
付記１７乃至２２のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記他方の基板上に形成され、前記画素領域の端部を遮光する遮光膜をさらに有し、
基板面に垂直に見て、前記遮光板の形成された領域での前記遮光膜の端部と前記ドレインバスラインとの間隔は、他の領域での前記遮光膜の端部と前記ドレインバスラインとの間隔より狭いこと
を特徴とする液晶表示装置。

本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の画素の一部の構成と液晶分子の配向とを示す図である。本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示す図である。本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の画素の他の一部の構成と液晶分子の配向とを示す図である。本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示す図である。本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置の画素の一部の構成と液晶分子の配向とを示す図である。本発明の第５の実施の形態による液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示す図である。本発明の第６の実施の形態による液晶表示装置の断面構成と液晶分子の配向とを示す図である。従来の液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。従来の液晶表示装置の液晶分子の配向を示す図である。従来の液晶表示装置の液晶分子の配向を示す断面図である。

符号の説明

２ＴＦＴ基板
４対向基板
６液晶
８液晶分子
１０、１１ガラス基板
１２ゲートバスライン
１４ドレインバスライン
１６、１７画素電極
１８蓄積容量バスライン
１９蓄積容量電極
２０ＴＦＴ
２１ドレイン電極
２２ソース電極
２３ゲート電極
２４コンタクトホール
２５制御容量電極
２５ａ迂回部
２８チャネル保護膜
３０絶縁膜
３１保護膜
４１共通電極
４２線状突起
４３補助突起
４４、４７スリット
４５ＢＭ
４６微細スリット
５０、５１、５２開口部
５４遮光板
５６、５７補助電極
８０ゲートバスライン駆動回路
８２ドレインバスライン駆動回路
８４制御回路
８６、８７偏光板
８８バックライトユニット

Claims

対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
一方の前記基板上に形成された複数のゲートバスラインと、
前記ゲートバスラインに絶縁膜を介して交差して形成された複数のドレインバスラインと、
前記一方の基板上に形成された第１の画素電極と、前記一方の基板上に形成され、前記第１の画素電極から分離された第２の画素電極とをそれぞれ備えた複数の画素領域と、
前記画素領域毎に配置され、前記第１の画素電極に電気的に接続されたソース電極を備えたトランジスタと、
前記ソース電極に電気的に接続され、絶縁膜を介して前記第２の画素電極の少なくとも一部に対向して配置された制御容量電極を備え、前記ソース電極と前記第２の画素電極とを容量結合する制御容量部と、
他方の前記基板上に形成され、前記液晶を配向規制する線状の配向規制用構造物と、
基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物に重なる領域の一部で前記第１及び／又は第２の画素電極を開口して形成され、前記液晶の配向ベクトルの特異点の位置を制御する特異点制御用開口部と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記制御容量電極は、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物にほぼ重なって配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項２記載の液晶表示装置において、
前記制御容量電極は前記第２の画素電極より下層に形成され、
一部の前記特異点制御用開口部は、前記制御容量電極に重なって配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項２記載の液晶表示装置において、
少なくとも一部の前記特異点制御用開口部は、前記制御容量電極に重ならないように配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項４記載の液晶表示装置において、
前記制御容量電極は、前記特異点制御用開口部を基板面内で迂回して形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１及び第２の画素電極を互いに分離するスリットをさらに有し、
前記スリットは、前記配向規制用構造物に並列して配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記特異点制御用開口部は、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物と前記第１又は第２の画素電極とが重なる領域のうちほぼ中心部に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記特異点制御用開口部は、基板面に垂直に見て前記配向規制用構造物と前記第１又は第２の画素電極とが重なる領域のうち長手方向の両端部近傍に配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記特異点制御用開口部は、前記配向規制用構造物の延伸方向にほぼ等間隔で配列していること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記他方の基板上に形成された共通電極と、
前記第１の画素電極が開口された前記特異点制御用開口部に重なって配置され、前記共通電極とほぼ同電位に維持される補助電極とをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１０記載の液晶表示装置において、
前記補助電極は、基板面に垂直に見て前記第１の画素電極と前記配向規制用構造物とが重なる重なり領域の長手方向に沿って延びていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１１記載の液晶表示装置において、
前記補助電極は、前記重なり領域のほぼ全体に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記ゲートバスラインに並列して配置された蓄積容量バスラインをさらに有し、
前記補助電極は、前記蓄積容量バスラインに電気的に接続されていること
を特徴とする液晶表示装置。
請求項１３記載の液晶表示装置において、
前記補助電極は、前記蓄積容量バスラインと同層に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。