JP4690057B2 - 横電界型液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、マルチドメイン方式の横電界型液晶表示装置に関する。
従来より、横電界型の液晶表示装置において、マルチドメイン方式の液晶表示装置が開発されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。マルチドメイン方式とは、能動素子基板に形成された画素電極及び共通電極をジグザグに形成して、各単位画素に１対のサブ画素領域（ドメイン）を形成する方式である。即ち、各画素電極及び各共通電極において、配向膜のラビング方向に対して傾斜する方向に延びる第１部分と、前記ラビング方向に対して前記第１部分の反対側に傾斜する方向に延びる第２部分とを交互に配置する。これにより、各単位画素において、液晶分子に印加される電界の方向が相互に異なり、従って液晶分子のディレクタの回転方向が相互に反対方向になる２つのサブ画素領域が形成される。この結果、この２つのサブ画素領域が光学的に補償しあうため、液晶表示装置を斜め方向から見たときの色づき、及び黒表示と暗めの中間調表示との間で生じる階調反転を抑制し、より良好な視野角特性を得ることができる。
図５は従来のマルチドメイン方式の横電界型液晶表示装置を示す一部拡大平面図であり、図６は図５に示すＣ−Ｃ’線による断面図であり、図７は図５に示すＤ−Ｄ’線による断面図である。図５乃至図７に示すように、この従来の液晶表示装置１０１においては、能動素子基板２と対向基板１０３とが相互に平行に設けられており、能動素子基板２と対向基板１０３との間に液晶層４が形成されている。この液晶表示装置１０１はノーマリーブラック型の液晶表示装置である。
能動素子基板２においては、ガラス基板５が設けられており、ガラス基板５における対向基板１０３に対向する側の表面上にはゲート絶縁膜６が設けられており、ゲート絶縁膜６上にはパッシベーション膜７が設けられている。そして、パッシベーション膜７上の一部の領域にはデータ配線８が設けられている。ガラス基板５の表面に平行な方向から見て（以下、平面視で、という）、データ配線８はジグザグ状に形成されている。即ち、後述するラビング方向３１に対して一定の角度をなして傾斜する方向に延びる部分８ａと、ラビング方向３１に対して部分８ａが延びる方向とは反対側に同じ大きさの角度をなして傾斜する方向に延びる部分８ｂとが、交互に配列されている。
そして、パッシベーション膜７上には、このデータ配線８を覆うように、凸形状の絶縁膜９が設けられている。平面視で、絶縁膜９はデータ配線８と同様にジグザグ状に形成されている。図６及び図７に示すように、凸形状の絶縁膜９の側面は傾斜している。また、絶縁膜９の上面及び側面を覆うように、透明な導電性材料からなる共通電極１０が設けられている。これにより、共通電極１０はデータ配線８をシールドすることができる。平面視で、共通電極１０はデータ配線８及び絶縁膜９と同様にジグザグ状に形成されており、共通電極１０が形成されている領域は絶縁膜９が形成されている領域よりも広く、このため、絶縁膜９は共通電極１０に完全に覆われており、また、共通電極１０の一部は絶縁膜９の直上域を除く領域３２にも形成されている。更に、ガラス基板５上の全面におけるパッシベーション膜７及び共通電極１０の上方には、配向膜１１が設けられている。配向膜１１の表面は、図５に示すラビング方向３１に沿ってラビングされている。なお、図５において、ゲート絶縁膜６、パッシベーション膜７及び配向膜１１は図示を省略されている。
一方、対向基板１０３においては、ガラス基板２１が設けられており、ガラス基板２１における能動素子基板２に対向する側の表面上には局所的に遮光層２６が設けられている。平面視で、遮光層２６の形状は直線状である。また、画素の開口率を低下させないように、遮光層２６は、平面視で、能動素子基板２の共通電極１０の直上域からはみ出さないように形成されている。
また、ガラス基板２１上における遮光層２６の両側には、色層２３が設けられており、色層２３の端部は遮光層２６の端部に乗り上げている。そして、遮光層２６及び色層２３を覆うようにオーバーコート層２４が形成されており、オーバーコート層２４上には配向膜２５が設けられている。配向膜２５の表面も一定方向に沿ってラビングされている。
特開２００２−３２３７０６号公報（図１５、図４７） 特開２００２−２５８３２１号公報（図８）
しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。図６及び図７に示すように、絶縁膜９の形状は凸形状となっており、その周囲よりも突出している。このため、液晶表示装置の製造時における配向膜１１のラビング工程において、絶縁膜９の傾斜部分はラビングが不十分となってしまう。特に、上りの傾斜部分よりも下りの傾斜部分においてラビングが不十分になりやすい。このため、図５に示す領域３３においては特にラビングが不十分になりやすい。従って、領域３３においては、液晶材の配向制御が困難である。
ノーマリーブラック型の液晶表示装置においては、液晶層に電界を印加していないときに、配向膜の作用のみによって液晶材を配向させて黒表示を実現している。このため、黒表示時の液晶層４における光の透過率には、液晶材の配向状態が大きく影響し、配向が乱れると透過率が上昇する。このように、領域３３においては、配向膜１１に施されたラビングが弱く、液晶材を配向させる作用が弱いため、液晶層４における光の透過率が不可避的に高くなってしまう。
また、図５に示すように、遮光層２６は、液晶表示装置の開口率を落とさないために、共通電極１０の直上域からはみ出さないように、且つ直線状に形成されている。一方、平面視で、凸形状の絶縁膜９の形状はジグザグ形状である。このため、絶縁膜９において、直上域に遮光層２６が配置されない部分が生じてしまい、前述の領域３３もこのような部分に含まれる。従って、黒表示時に領域３３において液晶層４を透過した光は、遮光層２６によって遮断されることなく液晶表示装置の外部に漏れ出てしまい、黒表示時の輝度、即ち黒輝度が高くなってしまう。一方、遮光層２６の幅を大きくすれば、光漏れは低減することができるが、開口率が低下してしまう。黒輝度が高くなると、又は開口率が低下すると、画像表示のコントラストが低下してしまう。
なお、配向膜１１の配向力を向上させるために、ラビング強度を無理に増加させると、配向膜１１がラビングに耐え切れずに剥がれてしまい、その剥がれた跡及び剥がれ屑により画質が低下してしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マルチドメイン方式の横電界型液晶表示装置において、開口率が高く黒輝度が低い高コントラストな横電界型液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る横電界型液晶表示装置は、能動素子基板と、この能動素子基板上に配置された対向基板と、前記能動素子基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、を有し、前記能動素子基板は、基板と、この基板上に配置され前記基板の表面に平行な第１の方向に延びる部分及び前記基板の表面に平行であり前記第１の方向とは異なる第２の方向に延びる部分を備えた配線と、この配線を覆うように配置され前記第１の方向に延びる部分及び前記第２の方向に延びる部分を備えた凸形状の絶縁膜と、この絶縁膜上に配置され前記第１の方向に延びる部分及び前記第２の方向に延びる部分を備えた電極と、この電極上に配置され前記液晶層を配向させる配向膜と、を有し、前記対向基板は、前記絶縁膜の直上域の全てを含み且つ前記電極の直上域の内部に位置する領域に形成され、交互に配列された前記第１の方向に延びる部分と前記第２の方向に延びる部分とからなり、前記配向膜のうちラビング処理時にラビングが不十分となる部分を完全に覆うことができる遮光層を有することを特徴とする。
本発明においては、遮光層が絶縁膜の直上域の全てを含む領域に形成されているため、液晶層における絶縁膜の直上域において配向膜のラビングが不十分となり、黒表示時に液晶層を光が透過しても、この光を遮光層により遮断することができる。また、遮光層が電極の直上域の内部に位置する領域に形成されているため、開口率が高い。
本発明によれば、遮光層を絶縁膜の直上域の全てを含み且つ電極の直上域の内部に位置する領域に形成することにより、開口率が高く黒輝度が低い高コントラストな横電界型液晶表示装置を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る液晶表示装置を示す平面図であり、図２は図１に示す領域３４を示す一部拡大平面図であり、図３は図２に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、図４は図２に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。なお、図１及び図２は能動素子基板のみを示し対向基板は図示を省略しているが、図２において遮光層は図示している。図１乃至図４に示す液晶表示装置は、マルチドメイン方式の横電界型液晶表示装置であり、ノーマリーブラック型の液晶表示装置である。図１乃至図４に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１においては、能動素子基板２と対向基板３とが相互に平行に設けられており、能動素子基板２と対向基板３との間に液晶層４が形成されている。
能動素子基板２においては、ガラス基板５が設けられており、ガラス基板５における対向基板３に対向する側の表面上には、単位画素を挟むように１対の共通電極配線４１ａ及び４１ｂが設けられており、共通電極配線４１ａとの間で共通電極配線４１ｂを挟む位置には、ゲート電極配線４２が設けられている。共通電極配線４１ａ及び４１ｂ並びにゲート電極配線４２は、方向３０に沿って相互に平行に直線状に延びている。また、ガラス基板５上には、共通電極配線４１ａ及び４１ｂ並びにゲート電極配線４２を覆うようにゲート絶縁膜６が設けられており、ゲート絶縁膜６上にはパッシベーション膜７が設けられている。
そして、パッシベーション膜７上の一部の領域にはデータ配線８が設けられている。ガラス基板５の表面に平行な方向から見て、即ち、平面視で、データ配線８はジグザグ状に形成されている。即ち、ガラス基板５の表面に平行で且つ方向３０に直交する方向３１に対して一定の角度をなして傾斜する方向に延びる部分８ａと、方向３１に対して部分８ａが延びる方向とは反対側に同じ大きさの角度をなして傾斜する方向に延びる部分８ｂとが、交互に配列されている。
また、ゲート絶縁膜６上におけるゲート電極配線４２の直上域の一部には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）４３が設けられており、薄膜トランジスタ４３のソース領域の直上域には、このソース領域に接続されたソース電極４４が設けられており、ドレイン領域の直上域には、このドレイン領域に接続されたドレイン電極４５が設けられている。ドレイン電極４５はデータ配線８に接続されている。そして、パッシベーション膜７上には、このデータ配線８を覆うように、凸形状の絶縁膜９が設けられている。平面視で、絶縁膜９はデータ配線８と同様にジグザグ状に形成されている。即ち、方向３１に対して一定の角度をなして傾斜する方向に延びる部分９ａと、方向３１に対して前記部分が延びる方向とは反対側に同じ大きさの角度をなして傾斜する方向に延びる部分９ｂとが交互に配列されて形成されている。図３及び図４に示すように、凸形状の絶縁膜９の側面は傾斜している。
また、絶縁膜９の上面及び側面を覆うように、透明な導電性材料からなる共通電極１０が設けられている。これにより、共通電極１０はデータ配線８をシールドすることができる。平面視で、共通電極１０の形状は櫛状となっており、基部１０ａと、４本の歯部１０ｂ乃至１０ｅにより構成されている。基部１０ａは共通電極配線４１ａの直上域に配置されており、方向３０に沿って延びている。４本の歯部１０ｂ乃至１０ｅは相互に平行にこの順に配列されており、外側に配置された歯部１０ｂ及び１０ｅは、その内側に配置された歯部１０ｃ及び１０ｄよりも太くなっている。また、歯部１０ｂ及び１０ｅはデータ配線８及び絶縁膜９の直上域に配置されている。
共通電極１０の歯部１０ｂ乃至１０ｅはデータ配線８及び絶縁膜９と同様にジグザグ状に形成されており、方向３１に対して一定の角度をなして傾斜する方向に延びる部分と、方向３１に対して前記部分が延びる方向とは反対側に同じ大きさの角度をなして傾斜する方向に延びる部分とが交互に配列されて形成されている。また、歯部１０ｂ及び１０ｅが形成されている領域は絶縁膜９が形成されている領域よりも広い。このため、絶縁膜９は歯部１０ｂ及び１０ｅに完全に覆われており、また、歯部１０ｂ及び１０ｅの一部は絶縁膜９の直上域を除く領域３２にも形成されている。共通電極１０はビア（図示せず）を介して共通電極配線４１ａ及び４１ｂに接続されている。また、共通電極１０はデータ配線８に対しては絶縁膜９により絶縁されている。
更に、パッシベーション膜７上には、画素電極４６が設けられている。平面視で、画素電極４６の形状は櫛状となっており、基部４６ａと、３本の歯部４６ｂ乃至４６ｄにより構成されている。基部４６ａは方向３０に沿って延びており、共通電極配線４１ｂの直上域に配置されている。３本の歯部４６ｂ乃至４６ｄは相互に平行にこの順に配列されており、相互に同じ太さになっている。画素電極４６の歯部４６ｂ乃至４６ｄは、共通電極１０の歯部１０ｂ乃至１０ｅの相互間に配置されており、歯部１０ｂ乃至１０ｅと平行にジグザグ状になっている。また、画素電極４６の基部４６ａはソース電極４４に接続されている。これにより、画素電極４６は薄膜トランジスタ４３を介してデータ配線８に接続されるようになっている。
更にまた、ガラス基板５上の全面におけるパッシベーション膜７、共通電極１０及び画素電極４６の上方には、有機材料からなる配向膜１１が設けられている。配向膜１１の表面は、図１に示すラビング方向３１に沿ってラビングされている。なお、図１においては、ゲート絶縁膜６、パッシベーション膜７及び配向膜１１は図示を省略されている。
一方、対向基板３においては、ガラス基板２１が設けられており、ガラス基板２１における能動素子基板２に対向する側の表面上には局所的に遮光層２２が設けられている。平面視で、遮光層２２の形状はデータ配線８及び絶縁膜９と同様なジグザグ状であり、配向膜１１のラビング方向３１に対して一定の角度をなして傾斜する方向に延びる部分２２ａと、方向３１に対して部分２２ａが延びる方向とは反対側に同じ大きさの角度をなして傾斜する方向に延びる部分２２ｂとが、交互に配列されて形成されている。また、遮光層２２の幅は共通電極１０の幅よりも小さく、データ配線８に対向する位置に、幅方向の端が、領域３２の内部に位置するように配置されている。これにより、遮光層２２は、凸形状の絶縁膜９を完全に覆い、且つ、共通電極１０からはみ出さないようになっている。即ち、遮光層２２は、絶縁膜９の直上域の全てを含み且つ共通電極１０の直上域の内部に位置する領域に形成されている。遮光層２２は、例えばＣｒからなるブラックマトリクスにより形成されている。但し、遮光層２２は樹脂からなるブラックマトリクスにより形成されていてもよく、色層を重ねることにより形成されていてもよい。
また、ガラス基板２１上における遮光層２２の両側には、色層２３が設けられており、色層２３の端部は遮光層２２の端部に乗り上げている。そして、遮光層２２及び色層２３を覆うようにオーバーコート層２４が形成されており、オーバーコート層２４上には有機材料からなる配向膜２５が設けられている。配向膜２５の表面も一定方向に沿ってラビングされている。これにより、液晶層４を構成する液晶材を一様な方向に配向させることが可能となる。
次に、本実施形態の動作について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１においても、前述の従来の液晶表示装置１０１（図５参照）と同様に、能動素子基板２に凸形状の絶縁膜９が形成されているため、パネル作製時のラビング工程において、絶縁膜９の傾斜部は十分にラビングされない。特に、ラビング方向を図１に示す方向３１とした場合、この方向から見て上りの傾斜部よりも下りの傾斜部の方が、ラビングが不十分になるため、絶縁膜９の下りの傾斜部に相当する領域３３において、特にラビングが不十分になる。これにより、黒表示時に、領域３３においては、液晶材の配向が不十分となり、液晶層４の光透過率が領域３３以外の領域よりも高くなる。
しかしながら、本実施形態においては、遮光層２２が絶縁膜９を完全に覆うように形成されているため、絶縁膜９の直上域には必ず遮光層２２が存在し、従って、領域３３にも遮光層２２が存在する。このため、領域３３において液晶層４を透過した光は、遮光層２２によって遮断される。このように、本実施形態に係る液晶表示装置１においては、領域３３に必ず遮光層２２が存在しているため、領域３３において光漏れが発生することがなく、黒表示時の輝度を低く抑えることができる。一方、遮光層２２は共通電極１０の直上域からはみ出さないように形成されているため、液晶表示装置１は、遮光層を直線状に形成した従来の液晶表示装置１０１（図５参照）と比較して開口率が低下することがない。このため、本実施形態に係る液晶表示装置１は、従来の液晶表示装置１０１と比較して、開口率は同等であると共に黒輝度が低いため、コントラストが向上する。そして、本実施形態においては、従来の液晶表示装置を形成する材料、部材及びプロセスを変更せずに、コントラストが高い液晶表示装置を実現することができる。
また、本実施形態に係る液晶表示装置１は、共通電極１０及び画素電極４６がジグザグに形成されたマルチドメイン方式の液晶表示装置であるため、液晶表示装置を斜め方向から見たときの色づき、及び黒表示と暗めの中間調表示との間で生じる階調反転を抑制し、良好な視野角特性を得ることができる。
本発明は、マルチドメイン方式の横電界型液晶表示装置に利用することができ、特に、ノーマリーブラック型の液晶表示装置に好適に利用することができる。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す平面図である。 図１に示す領域３４を示す一部拡大平面図である。 図２に示すＡ−Ａ’線による断面図である。 図２に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。 従来のマルチドメイン方式の横電界型液晶表示装置を示す一部拡大平面図である。 図５に示すＣ−Ｃ’線による断面図である。 図５に示すＤ−Ｄ’線による断面図である。
符号の説明
１、１０１；液晶表示装置
２；能動素子基板
３、１０３；対向基板
４；液晶層
５；ガラス基板
６；ゲート絶縁膜
７；パッシベーション膜
８；データ配線
８ａ、８ｂ；部分
９；絶縁膜
１０；共通電極
１０ａ；基部
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ；歯部
１１、２５；配向膜
２１；ガラス基板
２２、２６；遮光層
２２ａ、２２ｂ；部分
２３；色層
２４；オーバーコート層
３０；方向
３１；ラビング方向
３２、３３；領域
４１ａ、４１ｂ；共通電極配線
４２；ゲート電極配線
４３；薄膜トランジスタ
４４；ソース電極
４５；ドレイン電極
４６；画素電極
４６ａ；基部
４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ；歯部

Claims (3)

  1. 能動素子基板と、この能動素子基板上に配置された対向基板と、前記能動素子基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、を有し、前記能動素子基板は、基板と、この基板上に配置され前記基板の表面に平行な第１の方向に延びる部分及び前記基板の表面に平行であり前記第１の方向とは異なる第２の方向に延びる部分を備えた配線と、この配線を覆うように配置され前記第１の方向に延びる部分及び前記第２の方向に延びる部分を備えた凸形状の絶縁膜と、この絶縁膜上に配置され前記第１の方向に延びる部分及び前記第２の方向に延びる部分を備えた電極と、この電極上に配置され前記液晶層を配向させる配向膜と、を有し、前記対向基板は、前記絶縁膜の直上域の全てを含み且つ前記電極の直上域の内部に位置する領域に形成され、交互に配列された前記第１の方向に延びる部分と前記第２の方向に延びる部分とからなり、前記配向膜のうちラビング処理時にラビングが不十分となる部分を完全に覆うことができる遮光層を有することを特徴とする横電界型液晶表示装置。
  2. 前記第１の方向が前記配向膜のラビング方向に対して一定の角度をなして傾斜した方向であり、前記第２の方向が前記ラビング方向に対して前記第１の方向とは反対側に前記一定の角度と同じ大きさの角度をなして傾斜した方向であることを特徴とする請求項１に記載の横電界型液晶表示装置。
  3. ノーマリーブラック型であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の横電界型液晶表示装置。
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