JP4695852B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は一般に液晶表示装置に係り、特に垂直配向モードの液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は小型で低消費電力の表示装置として様々な携帯型の情報処理装置、特にラップトップ型のコンピュータや携帯電話機等に広く使われている。一方、液晶表示装置の性能の向上は目覚しく、最近ではデスクトップ型のコンピュータやワークステーションのＣＲＴ表示装置を置き換えることのできる応答速度およびコントラスト比を有する液晶表示装置が実現されている。

実用的な液晶表示装置としては、従来よりノーマリホワイトモードのＴＮ型液晶表示装置が広く使われていた。かかるＴＮモードの液晶表示装置では、液晶層の面内において液晶分子の配向方向が印加電圧信号に応じて変化し、かかる液晶分子の配向方向の変化により、透過光をオンオフ制御する。

しかしＴＮモードの液晶表示装置ではその動作原理に関連してコントラスト比に限界があり、またデスクトップ型の表示装置で要求されるような広い視野角を提供するのが困難である問題点があった。

これに対し、本発明の発明者は、先に駆動電圧が印加されていない非駆動状態において液晶分子が液晶層に略垂直方向の配向する、いわゆる垂直配向型の液晶表示装置を提案した。

図１（Ａ），（Ｂ）は、上記本発明者の提案になる、いわゆるＭＶＡ型とよばれる垂直配向型液晶表示装置１０の原理を示す。ただし図１（Ａ）は前記液晶表示装置１０に駆動電圧が印加されていない非駆動状態を、また図１（Ｂ）は前記液晶表示装置１０に駆動電圧が印加された駆動状態を示す。

図１（Ａ）を参照するに、液晶層１２がガラス基板１１Ａおよび１１Ｂの間に挟持されており、前記ガラス基板１１Ａおよび１１Ｂは、前記液晶層１２と共に液晶パネルを形成する。前記ガラス基板１１Ａおよび１１Ｂ上にはそれぞれ図示を省略した分子配向膜が形成されており、かかる分子配向膜の作用により、前記液晶層１２中の液晶分子は駆動電圧が印加されていない状態では前記液晶層１２に略垂直な方向に配向する。この状態においては、前記液晶表示装置に入射した光ビームは液晶層中において実質的に偏光面が回転されることがなく、従って図１（Ａ）の非駆動状態では、前記液晶パネルの上下にポラライザおよびアナライザを直交ニコル状態で配設した場合、前記ポラライザを通過して液晶層１２に入射した光ビームは、前記アナライザにおいて遮断される。

これに対して図１（Ｂ）の駆動状態では、液晶分子は印加電界の作用によりチルトしており、従って前記液晶層に入射した光ビームにおいては偏光面の回転が生じる。その結果前記ポラライザを通過して前記液晶層１２に入射した光ビームは前記アナライザを通過する。

さらに図１（Ａ），（Ｂ）の液晶表示装置１０においては、非駆動状態から駆動状態への遷移の際に、液晶分子がチルトする方向を規制し、応答速度を向上させるために、前記ガラス基板１１Ａおよび１１Ｂ上に、凸パターン１３Ａ，１３Ｂを、相互に平行に延在するように形成している。

かかる凸パターン１３Ａ．１３Ｂを形成することにより、液晶表示装置１０の応答速度が向上すると同時に、液晶層中に液晶分子のチルトする方向が異なる複数のドメインが形成され、その結果液晶表示装置の視野角が大きく改善される。

さらに本発明の発明者は特開２００２−１０７７３０号公報において、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように平行に延在するストライプパターン２４により液晶層２２中に周期的に変化する電界分布を形成し、かかる電界分布により液晶分岐２２Ａを前記ストライプパターン２４の延在方向にプレチルトさせる構成の垂直配向モード液晶表示装置２０、および前記垂直配向モード液晶表示装置２０に前記ＭＶＡ型垂直配向モード液晶表示装置１０の構成を組み合わせた図４に示す液晶表示装置３０を提案している。

図２（Ａ）を参照するに、液晶表示装置２０は基本的に液晶分子２２Ａを含む液晶層２２を挟持する一対のガラス基板２１Ａ，２１Ｂよりなり、前記ガラス基板２１Ａおよび２１Ｂ上には電極層２３Ａおよび２３Ｂがそれぞれ形成される。さらに前記ガラス基板２１Ａ上には前記電極層２３Ａの表面に、前記電極層２３Ａと２３Ｂとの間に形成される電界パターンを変形するように微細構造パターン２４が形成されており、さらに前記電極層２３Ａの表面には前記構造パターン２４を覆うように分子配向膜２５ＭＡが形成される。一方、前記ガラス基板２１Ｂ上には、前記電極層２３Ｂを覆うように分子配向膜２５ＭＢが形成され、前記分子配向膜２５ＭＡおよび２５Ｂは前記液晶層２２に接触し、前記液晶層２２中の液晶分子２２Ａを、前記電極層２３Ａおよび２３Ｂ間に電界が印加されていない非駆動状態において、前記液晶層２２の面に対して略垂直な方向に規制する。

さらに、前記ガラス基板２１Ａの下主面上には第１の光吸収軸を有する偏光膜（ポラライザ）２６Ａが、また前記ガラス基板２１Ｂの上主面上には前記第１の光吸収軸に直交する第２の光吸収軸を有する偏光膜（アナライザ）２６Ｂが形成される。

図示の例では、前記微細構造パターン２４は前記電極層２３Ａ上に互いに平行に延在するように形成された複数の絶縁性あるいは導電性の微細な凸パターンよりなるが、前記微細構造パターン２４は液晶層２２中における電界を局所的に変形するものであればよく、図３に示すような、前記電極層２３Ａ中に相互に平行に延在するように形成されたカットアウト部等の微細な凹パターンであってもよい。ただし図３中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。前記微細構造パターン２４を前記電極層２３Ａ上の凸パターンにより形成する場合には、前記凸パターンは液晶表示装置に導入された光ビームが通過できるように透明な材料により形成するのが好ましい。

図２（Ｂ）は、前記ガラス基板２１Ａ表面における前記液晶分子２２Ａの配向状態を、前記電極層２３Ａおよび２３Ｂ間に駆動電圧が印加された、前記液晶表示装置２０の駆動状態について示す。

図２（Ｂ）を参照するに、前記液晶分子２２Ａは本発明の液晶表示装置２０においては駆動状態において前記微細構造パターン２４の形成する局所的に変形された電界の効果により、延在方向に倒れた状態で配向する。

また液晶表示装置２０においては、駆動電圧が前記電極層２３Ａおよび２３Ｂの間に印加され前記液晶層２２中に駆動電界が形成された場合、個々の液晶分子が前記構造パターン２４により変形された駆動電界に応答して前記微細構造パターン２４の延在方向に倒れるため、図１（Ａ），（Ｂ）の従来の液晶表示装置の場合におけるように液晶分子が倒れる際に液晶分子のチルトが凸パターン１３Ａ，１３Ｂ近傍の領域から他の領域へと伝搬する必要がなく、応答速度が非常に速くなる。

これらの利点に加えて、図２（Ｂ）よりわかるように液晶表示装置２０では個々の液晶分子２２Ａの配向方向が駆動状態において前記微細構造パターン２４の延在方向に実質的に規制されるため、倒れた液晶分子２２Ａ同士が相互作用して液晶分子２２Ａのツイスト角が前記液晶層２２の面内において変化することがなく、コントラスト比の高い高品質の表示が可能になる。

前記微細構造パターン２４は、前記電極層２３Ａ，２３Ｂ間に駆動電圧が印加された場合、前記液晶層２２中に、前記微細構造パターン２４の延在方向に一致する第１の方向には略一様で、前記第１の方向に直角な第２の方向には周期的に変化する電界分布を形成する。

図４の構成では、前記基板２１Ａ上、前記画素電極２３Ａの下に形成された走査電極２２Ｓおよびデータ電極２２Ｄの交点に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１Ｔが形成されており、前記画素電極２３Ａは前記ＴＦＴ２１Ｔに接続されている。ただし図４は図３の構成のうち、前記基板２１Ａに対応する基板の平面図を示しており、図４中、図３に対応する部分には同一の参照符号を付している。基板２１ＡはＴＦＴ基板とも称される。

前記画素電極２３Ａにはパターニングにより、微細構造パターン２４が、間にギャップ２４Ｇを隔てて平行に形成されており、また前記画素電極２３Ａには、図１（Ａ），（Ｂ）における構造物１３Ａに対応する幅の広いギャップ２５Ａが、パターニングによりジグザグに形成されている。これにより、図４の画素領域は、液晶分子のチルト方向が互いに直交する上側のドメイン領域と下側のドメイン領域に分割される。

さらに図４では、前記基板２１Ａに対向する基板２１Ｂ上に図１（Ａ），（Ｂ）の凸構造物１３Ｂに対応してジグザグに形成されたレジスト膜よりなる構造物２５Ｂが示されている。

図４の構成では、液晶分子のチルト方向は前記微細構造パターン２４およびその間のギャップ２４Ｇにより、前記ギャップ２４Ｇの延在方向に規制され、さらにプレチルト角が前記構造物２５Ａおよび２５Ｂにより与えられ、高速の応答特性を示す。図４の構成では上側のドメイン領域と下側のドメイン領域との間に、電極パターン２３Ｃにより、補助容量Ｃｓが形成されている。
特開２００２−１０７７３０号公報 特開２００２−２８７１５８号公報 特開２０００−３０５０８６号公報 特許第３４５６８９６号

図５は、図４の構成を使った別の液晶表示装置のＴＦＴ基板２１Ａの例を示す。ただし図５中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付している。

図５を参照するに、図４の構成が赤（Ｒ），緑（Ｇ）および青（Ｂ）の各色に対応して形成されており、前記ＴＦＴ基板２１Ａに対抗する基板２１Ｂ上には、図５の構成に対応したカラーフィルタが形成されている。

図５の構成では前記構造物２５Ｂは、図５中、Ｂで示したように微細構造パターン２４が形成された画素電極２３Ａの角部を通過するように形成されており、また前記構造物２５Ａ、すなわち画素電極２３Ａ中に形成されたカットアウトは、図５中、Ａで示したように、前記画素電極２３Ａの縁部において屈曲するように形成されている。

図６（Ａ），（Ｂ）は、このような液晶表示装置中、特に画素電極縁部における液晶分子２２Ａの配向と前記構造物２５Ａ，２５Ｂとの関係を示す。

先にも説明したように前記構造物２５Ａ，２５Ｂは液晶分子２２Ａにプレチルトを与えるように作用するが、画素電極２３Ａの縁部においては前記画素電極縁部の効果と構造物２５Ａ，２５Ｂの効果が相互作用し、液晶分子２２Ａは一般に複雑な配向を示す。

しかし図６（Ａ）に示すように構造物２５Ａの屈曲点が前記画素電極２３Ａの縁部に一致している場合、あるいは図６（Ｂ）に示すように構造物２５Ｂが画素電極２３Ａの角部を通過する場合には、前記構造物２５Ａあるいは２５Ｂによる液晶分子２２Ａの配向規制作用と画素電極２３Ａ縁部による配向規制作用とがおおよそ一致し、このような領域において液晶分子配向の大きく乱れた領域が形成されることはない。

これに対し、図７（Ａ）に示すように構造物２５Ａの屈曲部が画素電極２３Ａの縁部に一致しない場合、あるいは図７（Ｂ）に示すように構造物２５Ｂが画素電極２３Ａの角部から外れるような場合、前記縁部による液晶分子２２Ａの配向規制作用と構造物２５Ａあるいは２５Ｂによる配向規制作用とが別々に作用し、その結果、液晶分子２２Ａ配向が大きく乱れてしまう。この場合、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、暗いスポットが発生してしまう。

このように、図６（Ａ），（Ｂ）に示す配置がＴＦＴ基板上に実現できれば理想的であるが、実際には構造物２５Ａと２５Ｂのピッチは液晶表示装置の応答速度や透過率により規定され、構造物２５Ａ，２５Ｂについてこのような理想的な配置は実際の液晶表示装置では実現困難であることが多い。

ところで従来の液晶表示装置では、液晶層の厚さ、すなわち液晶セルの厚さを所定値に保持するため、所定の径のシリカビーズなどのスペーサが使われていた。

これに対し最近では、このようなスペーサを散布する工程を省略でき、これによりスペーサの散布密度の不均一に起因する表示の不均一の問題を解消できる液晶パネルの構造が提案されている。

例えば特開平１１−２４２２１１号公報には、第１の基板とこれに対向する第２の基板との間を延在する柱状のスペーサが記載されている。このような柱状のスペーサは、前記いずれかの基板上にレジスト膜やポリイミド膜を所定の膜厚に形成し、これをパターニングすることで、所望の位置に、所望の形状で容易に形成できる。

またこのような有機膜よりなるスペーサは、図１（Ａ），（Ｂ）の構造物１３Ａ，１３Ｂと同様に液晶層中の液晶分子の配向を規制する作用を有し、このため例えば特開平２００２−２８７１５８号公報は、このような柱状のスペーサを画素電極の中心に配置し、画素中にかかるスペーサを中心としたセクタ状のマルチドメイン構造を形成することを提案している。

一方、このような柱状スペーサを形成した領域では液晶層が排除されるため、表示がなされない。このためかかる柱状スペーサは画素領域を避けて配置するのが好ましく、例えば前記特開平１１−２４２２１１号公報では、前記柱状スペーサを画素領域の周囲に対称的に配置して、画素領域中に所望の対称的なドメイン構造を形成している。

一方、このような柱状スペーサを図４あるいは図５に示すＴＦＴ基板を有する液晶表示装置に適用した場合には、柱状スペーサ自体が液晶分子の配向を規制する作用を有するため、先に図７（Ａ），（Ｂ）で説明したような問題点を新たに発生させる恐れがある。

図８は、図４のＴＦＴ基板２１Ａを有する液晶表示装置３０において、このような柱状スペーサＰを設けた液晶表示装置３０Ａの構成を示す。

図８を参照するに、前記柱状スペーサＰは画素電極２１Ａの中央部を横断する電極パターン２３Ｃ上に、すなわち可視領域外に、前記構造物２５Ａに対応して形成されているが、図８中に示すように液晶分子２２Ａの配向方向は、本来前記微細構造２４の延在方向に平行であるはずなのが、前記柱状スペーサＰの存在により、前記スペーサＰの近傍では前記微細構造２４の延在方向に略直交する方向に変化しているのがわかる。

このような場合には、いくら柱状パターンＰが可視領域外に形成されていても、その影響が表示領域中の暗部として認識されてしまう。図８の構成では、先の図７（Ａ）、（Ｂ）で説明したような液晶分子の配向に乱れに、前記柱状パターンＰによる配向の乱れがさらに加わってしまう。

本発明の一の観点によれば、第１の基板と、前記第１の基板に対向する第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、液晶分子より構成される液晶層と、前記第１の基板上に形成された複数の画素電極とよりなり、前記液晶分子は、前記液晶層に駆動電界が印加されない非駆動状態において前記第１おおよび第２の基板に略直交する方向に配向し、前記液晶層に前記駆動電界が印加される駆動状態において前記第１および第２の基板に略平行な面内において第１の方向に配向し、前記第１および第２の基板の少なくとも一方には、前記駆動状態において前記液晶分子を前記第１の方向に配向させる構造物が、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在するように形成されており、前記構造物は、前記第１の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第１の配向制御パターンと前記第２の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第２の配向制御パターンとよりなり、前記第１および第２の基板の間には、前記第１の基板から前記第２の基板までの間隙距離を一定に保つスペーサが形成されており、前記スペーサは、前記画素電極の少なくとも一部を覆うように形成され、前記スペーサは、隣接する液晶分子を、略前記第１の方向に配向させ、前記第１の基板上には走査電極が延在し、前記スペーサは前記走査電極上に、前記画素電極の端部に部分的に重複するように形成されており、前記スペーサは、前記第１および第２の基板に垂直方向から見て、前記第１の配向制御パタ―ンを隔てて前記第２の配向制御パタ―ンと対向することを特徴とする液晶表示装置が提供される。

本発明によれば、それぞれ第１および第２の基板上の第１および第２の配向制御パターンにより液晶層中の液晶分子を第１の方向に配向させる垂直配向モードの液晶表示装置において、前記第１および第２の基板間に設けられたスペーサが、これに隣接する液晶分子を略前記第１の方向の配向させるため、前記スペーサ近傍における液晶分子の配向の乱れが少なく、また前記第１および第２の配向制御パターンのレイアウトが理想的でない場合でも、液晶分子の配向の乱れを低減でき、高い透過率を実現することが可能である。

また本発明では、それぞれ第１および第２の基板上の第１および第２の配向制御パターンにより液晶層中の液晶分子を第１の方向に配向させる垂直配向モードの液晶表示装置において、前記第１および第２の基板間に設けられたスペーサの三方を前記第２の配向制御パターンにより囲むことにより、前記スペーサ近傍において前記第２の配向制御パターンによる液晶分子の配向制御効果が増大し、前記スペーサによる液晶分子の配向の乱れが抑制される。

また本発明によれば、それぞれ第１および第２の基板上の第１および第２の配向制御パターンにより液晶層中の液晶分子を第１の方向に配向させる垂直配向モードの液晶表示装置において、前記第１および第２の基板間に設けられたスペーサを、画素領域の外側に、前記スペーサが前記画素領域中における液晶分子の配向に影響しない程度の距離だけ離間して形成することにより、前記スペーサによる液晶分子の配向の乱れが抑制される。

［第１実施例］
図９は、本発明の第１実施例による液晶表示装置４０の概略的な構成を示す図、図１０（Ａ）は図９の液晶表示装置４０の一部を拡大して示す図、１０（Ｂ）は図９の液晶表示装置４0の断面図を示す。

図９を参照するに、液晶表示装置４０はアクティブマトリクス駆動型液晶表示装置であり、多数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および前記ＴＦＴに協働する透明画素電極を、先の図３あるいは図４の電極層２３Ａに対応して担持するＴＦＴガラス基板３１Ａと、前記ＴＦＴ基板３１Ａ上に形成され、前記電極層２３Ｂに対応する対向電極を担持する対向ガラス基板３１Ｂとよりなり、前記基板３１Ａと３１Ｂとの間には液晶層３１が、シール部材３１Ｃにより封入されている。図示の液晶表示装置では、前記透明画素電極を対応するＴＦＴを介して選択的に駆動することにより、前記液晶層３１中において前記選択された画素電極に対応して、液晶分子の配向を選択的に変化させる。さらに、前記ガラス基板３１Ａおよび３１Ｂの外側には、ポラライザ３１ａおよびアナライザ３１ｂが、直交ニコル状態で配設されている。また前記ガラス基板３１Ａおよび３１Ｂの内側には、図示を省略したが前記液晶層３１に接するように、図４の分子配向膜２５ＭＡ，２５ＭＢに対応する分子配向膜が形成され、液晶分子の配向方向を非駆動状態において前記液晶層３１の面に略垂直になるように規制する。

図１０（Ａ）を参照するに、前記ガラス基板３１Ａ上には走査信号を供給される多数のパッド電極３３Ａおよびこれから延在する多数の走査電極３３と、ビデオ信号を供給される多数のパッド電極３２Ａおよびこれから延在する多数の信号電極３２とが、走査電極３３の延在方向と信号電極３２の延在方向とが略直交するように形成されており、前記走査電極３３と前記信号電極３２との交点には、ＴＦＴ３１Ｔが形成されている。さらに、前記基板３１Ａ上には、各々のＴＦＴ３１Ｔに対応してＩＴＯなどよりなる透明画素電極３４が形成されており、各々のＴＦＴ３１Ｔは対応する走査電極３３上の走査信号により選択され、対応する信号電極３２上のビデオ信号により、協働するＩＴＯ等の透明画素電極３４を駆動する。

前記液晶層３１としては、メルク社より市販されている負の誘電率異方性を有する液晶を使うことができ、また前記分子配向膜としてはＪＳＲ社より提供される垂直配向膜を使用することができる。典型的な例では、前記基板３１Ａおよび３１Ｂは、前記液晶層３１の厚さが約４μｍになるように、図１０（Ｂ）に示すスペーサを使って組み立てられる。

前記液晶表示装置４０は、前記透明画素電極３４に駆動電圧が印加されない非駆動状態においては液晶分子は前記液晶層３１の面に対して略垂直に配向するため、前記ポラライザ３１ａおよびアナライザ３１ｂの作用により表示は黒となるが、前記透明画素電極３４に駆動電圧が印加された駆動状態では、前記液晶分子は略水平配向となるため白表示が得られる。

次に図１０（Ｂ）を参照するに、前記ＴＦＴ基板３１Ａ上には前記走査電極３３がＴＦＴ３１Ｔのゲート電極を兼ねて延在し、前記走査電極３３は前記基板３１Ａ上に形成されたゲート絶縁膜３３ａにより覆われる。さらに前記絶縁膜３３ａ上には図示しないＴＦＴ３１Ｔを構成するアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなる半導体層を覆う層間絶縁膜３３ｂが形成され、前記層間絶縁膜３３ｂ上には、前記信号電極３２が形成されている。さらに前記層間絶縁膜３３ｂ上には次の層間絶縁膜３３ｃが前記信号電極３２を覆うように形成されており、前記層間絶縁膜３３ｃ上には前記画素電極３４が、図示しないビアホールを介して前記ＴＦＴに接続して形成されている。さらに前記層間絶縁膜３３ｃ上には前記画素電極３４を覆うように、前記分子配向膜２５ＭＡに対応する分子配向膜３５が形成されている。

さらに本実施例の液晶表示装置４０では前記画素電極３４の一部に、図１（Ａ），（Ｂ）の構造物１３Ａに対応してカットアウト３４Ａがジグザグ形状に形成されている。図１（Ａ），（Ｂ）において、前記構造物１３Ａ，１３Ｂは、基板１１Ａあるいは１１Ｂ上に形成した凹パターンにより置き換えることが可能であることに注意すべきである。

一方、前記ガラス基板３１Ｂ上には前記ＴＦＴ３１Ｔに対応してブラックマトリクスＢＭが形成され、さらに各画素電極３４に対応して赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタ３１Ｆが形成される。

さらに前記カラーフィルタ３１Ｆ上には図２（Ａ）の電極２３Ｂに対応した対向電極３６が一様に形成されており、前記対向電極３６上には図４の構造物２５Ｂに対応した凸パターン３８および柱状スペーサ３９がレジストパターンなどにより形成されており、前記凸パターン３８および柱状スペーサ３９は図２（Ａ）の分子配向膜２５ＢＭに対応した分子配向膜３７により覆われている。前記凸パターン３８および柱状スペーサ３９は、いずれも滑らかな斜面で画成された下に凸な形状を有している。

前記柱状スペーサ３９は前記凸パターン３８よりも高い、所望のセル厚に対応した例えば４μｍの高さに形成されており、前記柱状スペーサ３９の先端部が前記画素電極３４と、分子配向膜３５および３７を介して係合することにより、前記液晶層３１の厚さが決定される。このような凸パターン３８および３９は、前記基板３１Ｂ上にレジスト膜をスピンコーティングなどにより所望の厚さに形成し、これをパターニングした後、加熱硬化させる工程を、レジスト膜厚を変えて二度実行することで容易に形成することができる。前記凸パターン３８は、例えばポジ型レジストにより、また前記凹パターンは例えばネガ型レジストにより形成できる。

図１１は、本実施例における画素電極３４の構成を示す。

図１１を参照するに前記凸パターン３８およびカットアウト３４Ａは前記画素電極３４上を互いに平行にジグザグに延在しており、一方前記画素電極３４は、図４の電極２３Ｃに対応して中央部を水平方向に延在し補助容量Ｃｓを形成する電極パターン３１Ｃにより上側ドメイン領域と下側ドメイン領域に分割されている。そこで前記凸パターン３８およびカットアウト３４Ａはいずれも第１の方向に平行に延在するが、前記第１の方向は前記上側ドメイン領域と下側ドメイン領域とでは直交する関係になっている。これにより、前記上側領域と下側領域とで液晶分子の配向方向は直交し、光学表示の方位角依存性あるいは極角依存性が低減される。

図１１の構成では、前記柱状スペーサ３９は前記走査電極（ゲートバスライン）３３上に、前記画素電極３４の上下端に部分的に重複するように形成されている。このような構成では、前記画素電極３４の角部近傍では液晶分子は電極３４の縁部の作用とカットアウト３４Ａの作用、さらに前記柱状スペーサ３９の作用を受けるが、前記柱状スペーサ３９を図１１の平面図上において前記カットアウト３４Ａを隔てて前記凸パターン３８と対向するような位置関係に形成することにより、前記柱状スペーサ３９が前記カットアウト３４Ａの背後から、前記カットアウト３４Ａの作用を増大させるように作用し、前記液晶分子２２Ａは、前記カットアウト３４Ａの延在方向に略直交する方向にチルトする。

そこでこの状態において前記画素電極３４を、前記ＴＦＴ３１Ｔを介して駆動すると、前記液晶分子は前記画素電極３４の角部においても速やかに前記カットアウト３４Ａに略直交する方向に倒れ、高速で、駆動時の透過率が高い表示が得られる。本発明の発明者の実験によれば、図１１の構成により、先に説明した図８の構成を採用した場合と比べて６％向上した表示が得られるのが確認された。また各画素を顕微鏡観察したが、前記柱状スペーサ３９の近傍に異常ドメインは観察されなかった。

［第２実施例］
図１２は、本発明の第２実施例による液晶表示装置５０の構成を示す。ただし図１２中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１２を参照するに、本実施例においても画素電極３４上を凸パターン３８およびカットアウトパターン３４Ａが互いに平行に、かつジグザグに延在するが、本実施例では中央部のカットアウトパターン３４Ａの外側に形成された凸パターン３８のさらに外側にはカットアウトパターンが形成されておらず、このため前記凸パターン３８による液晶分子２２Ａの配向規制は前記画素電極３４の外縁部にまで及ぶ。

本実施例においても前記柱状スペーサ３９は前記走査電極３３上に形成されているが、図１１の実施例におけるように前記柱状スペーサ３９が前記画素電極３４の一部と重なるように形成すると、間にカットアウトパターン３４Ａが存在しないため、前記柱状スペーサ３９の配向規制が液晶分子２２Ａに作用し、前記凸パターン３８による配向規制作用と矛盾が生じてしまう。

このような配向規制の矛盾に伴う液晶分子２２Ａの配向の乱れを回避するため、図１２の実施例においては前記画素電極３４を前記柱状スペーサ３９から距離Ｐｘだけ離間させている。前記距離Ｐｘを６μｍに設定した場合、駆動状態における透過率が、先の図８の場合と比べて約３％向上しているのが確認された。この結果は、前記距離Ｐｘを上記６μｍに設定することにより、前記柱状スペーサ３９の配向規制の影響が実質的に無視できるようになることを意味している。

なお図１２は上記の特徴を除けば図１１の構成と同様な構成となっているが、画素領域外に配置されたスペーサ２９を示すために多少縮小されたスケールで示されており、このため図１２中には前記凸パターン３８の図１１に示す領域外部での様子が示されていることに注意すべきである。

［第３実施例］
図１３は、本発明の第３実施例による液晶表示装置６０の構成を示す。ただし図１３中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１３を参照するに、本実施例では図１１あるいは１２の構成において、前記柱状スペーサ３９が補助容量Ｃｓを形成する電極３１Ｃ上に、対向する凸パターン３８との間にカットアウトパターン３４Ａが形成されるような配置で形成されており、さらに前記柱状スペーサ３９を前記カットアウトパターン３４Ａに平行な縁部を有するように形成している。

かかる構成では前記凸パターン３８と柱状スペーサ３９との間で前記凸パターン３８とスペーサ３９とカットアウトパターン３４Ａが協働し、液晶分子２２Ａを前記カットアウトパターン３４Ａの延在方向に垂直な方向に配向規制する。これにより、前記画素電極３４に駆動電圧を印加した場合、前記液晶分子２２Ａは前記パターン３８および３４Ａの延在方向に速やかに倒れ、画素は透過状態に変化する。

このように本実施例では前記柱状スペーサ３９が前記カットアウトパターン３４Ａを挟んで前記凸パターン３８と同等の作用をなし、液晶分子の効果的な配向規制が実現される。本実施例においては、特に前記柱状スペーサ３９の縁部とカットアウト３４Ａとの間の距離を前記凸パターン３８とカットアウト３４Ａとの間の距離に略等しく設定するのが好ましい。

本実施例では前記柱状スペーサ３９は画素電極３４の領域内に形成されてはいるが、大部分はバス電極３１Ｃ上に配置されており、スペーサとして機能するための十分な面積を確保した場合においても、かかる柱状スペーサ３９の存在による透過率の低減は最小限に抑制される。

［第４実施例］
図１４は、本発明の第４実施例による液晶表示装置７０の構成を示す。ただし図１３中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１４を参照するに、本実施例では図１１あるいは１２の構成と同様に、Ｌ字型に屈曲した中央のカットアウトパターン３４Ａの内側に、対応するＬ字型に屈曲した形状で形成された凸パターン３８が形成されているが、前記バス電極３１Ｃ上、前記内側の凸パターン３８のさらに内側に前記柱状スペーサ３９を形成している。

図１４の構成では、前記柱状スペーサ３９が液晶分子２２Ａに及ぼす作用は、その外側の凸パターン３８の作用とは矛盾するが、図１４の平面図において前記柱状スペーサ３９の三方向が前記凸パターン３８により囲まれているため、前記柱状スペーサ３９の液晶分子配向に及ぼす影響は抑制される。

図１４の構成により、先の図１２の構成と同程度の光透過率が実現される。

［第５実施例］
図１５は、本発明の第５実施例による液晶表示装置８０の構成を示す。ただし図１５中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１５を参照するに、本実施例では前記図１３の構成において、前記凸パターン３８をスペーサ３９により置き換える。従ってこの場合は、前記スペーサ３９は孤立パターンとはならず、連続パターンを形成する。

図１５の構成によれば、前記連続スペーサ３９が前記凸パターン３８の機能を代替するため、ほぼ理想的な液晶分子２２Ａの配向が実現される。

［第６実施例］
図１６は、本発明の第６実施例による液晶表示装置９０の構成を示す。ただし図１６中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１６を参照するに、本実施例では前記画素電極３４の角に配置されている凸パターン３８が、これに対向するカットアウトパターン３４Ａの延在方向に平行な縁部を有するスペーサパターン３９Ａに置き換えられており、さらに前記中央の補助容量バス３１Ｃ上には、Ｌ字型のカットアウトパターン３４Ａの内側に、すなわち前記Ｌ字型カットアウトパターン３４Ａを介してその外側のＬ字型凸パターン３８を対向するように、円形断面の柱状スペーサ３９Ｂが形成されている。

本実施例では前記画素電極３４の角に前記スペーサパターン３９Ａを、これに対向するカットアウトパターンの延在方向に平行な縁部を有するように形成することにより、前記画像電極３４の角部における液晶分子２２Ａの配向が前記縁部に直角な方向に規制され、表示不良の発生が抑制される。また前記スペーサパターン３９Ｂを前記カットアウトパターン３４Ａの内側に配置することにより、この部分においても所望の液晶分子の配向規制が可能であることが確認された。前記スペーサパターン３９Ｂについては、図１３の実施例における三角形状のスペーサパターンの使用がより好ましいとは考えられるものの、図１６の実施例の結果は、図１３の実施例におけるスペーサパターン３９が三角形状のものに限定されるわけではないことを示している。

本実施例ではまた、前記画素電極３４の角部において断面が三角形状のスペーサパターン３９Ａを使うことにより、前記ガラス基板３１Ａ，３１Ｂを安定に保持することが可能である。

［第７実施例］
図１７は、本発明の第７実施例による液晶表示１００の構成を示す。ただし図１７中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１７を参照するに、本実施例では図１１の柱状スペーサ３９において、図１６のスペーサ３９Ａの特徴、すなわちカットアウトパターン３４Ａの延在方向に平行な縁部を有する特徴を組み合わせている。

すなわち本実施例ではスペーサ３９Ａが画素領域の外部から前記画素電極３４の一部を覆うように、広い面積にわたり延在するため、前記柱状スペーサ３９Ａにより、基板３１Ａおよび３１Ｂを安定に保持することが可能になる。その際、前記スペーサ３９Ａは、これに対向するカットアウト３４Ａに延在方向に平行な縁部を有するため、液晶分子２２Ａの配向を前記カットアウト３４Ａの延在方向に直交する方向に規制し、画素領域中における液晶分子の配向の乱れが軽減される。これにより、液晶表示装置９０は駆動状態において優れた透過率を示す。

［第８実施例］
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第８実施例による液晶表示装置１１０の構成を示す。ただし図１８中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１８を参照するに、本実施例は先に説明した図１４の柱状スペーサ３９をメインスペーサ３９Ａとして含み、これに先に図１２の実施例で説明した柱状スペーサ３９をサブスペーサ３９Ｂとして組み合わせている。

前記メインスペーサ３９Ａとサブスペーサ３９Ｂとは基板３１Ｂ上において同一のレジスト膜をパターニングして形成されるため、同一の高さを有しているが、メインスペーサ３９Ａは画素領域中、基板３１Ａのうち、画素（Ｐｘ）電極３４、中間電極、Ｃｓ電極および層間絶縁膜が積層された対向部に配置されており、図１８（Ｂ）の概略的断面図に示すように先端部が対向する基板３１Ａに係合している。これに対し、前記サブスペーサ３９Ｂは、前記基板３１Ａ上において走査電極３３上と層間絶縁膜とが積層された対向部に配置されるため、サブスペーサ３９Ｂと基板３１Ａとの間には、前記画素（Ｐｘ）電極および中間電極の厚さ分の、例えば約０．２μｍのギャップＧが形成される。ただし図１８（Ｂ），（Ｃ）中、分子配向膜やその他の部分の図示は省略している。

このように前記サブスペーサ３９Ｂと基板３１Ａとの間にはギャップが存在するため、液晶表示装置１００においては基板３１Ａ，３１Ｂに外力が印加された場合、液晶パネルが撓むことができ、柱状スペーサが永久的に変形するなどのダメージを受ける問題が軽減される。

このような構成においても、前記メインスペーサ３９Ａの液晶分子２２Ａに及ぼす影響は、その三方を囲むように形成された凸パターン３４Ａにより遮蔽され、液晶分子２２Ａの配向は前記凸パターン３８およびカットアウト３４Ａにより規制される。また前記サブスペーサ３９Ｂは前記画素電極３４Ａから距離Ｐｘだけ離間されているため、前記サブスペーサ３９Ｂによる液晶分子の配向の乱れも実質的に生じることがない。

さらに以上の第１〜第８実施例において、前記画素電極３４中には前記カットアウト３４Ａに直交するように、図４に示した微細パターン３４に対応する微細パターンを形成することも可能である。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

（付記１）
第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第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、液晶分子より構成される液晶層と、
前記液晶層中に形成された複数の画素領域とよりなり、
前記液晶分子は、前記液晶層に駆動電界が印加されない非駆動状態において前記第１おおよび第２の基板に略直交する方向に配向し、前記液晶層に前記駆動電界が印加される駆動状態において前記第１および第２の基板に略平行な面内において第１の方向に配向し、
前記第1および第２の基板の少なくとも一方には、前記駆動状態において前記液晶分子を前記第1の方向に配向させる構造物が、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在するように形成されており、
前記構造物は、前記第1の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第１の配向制御パターンと前記第２の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第２の配向制御パターンとよりなり、
前記第1および第２の基板の間には、前記第１の基板から前記第２の基板までの間隙距離を一定に保つスペーサが形成されており、
前記スペーサは、前記画素領域の少なくとも一部を覆うように形成され、
前記スペーサは、隣接する液晶分子を、略前記第1の方向に配向させることを特徴とする液晶表示装置。

（付記２）
前記スペーサは、前記第１および第２の基板に垂直な方向から見た場合、前記各々の画素領域において前記第1の配向制御パターンを挟んで前記第２の配向制御パターンと対向することを特徴とする付記１記載の液晶表示装置。

（付記３）
前記スペーサは、前記第１の配向制御パターンおよび前記第２の配向制御パターンと同一の距離だけ離間して形成されることを特徴とする付記２記載の液晶表示装置。

（付記４）
前記スペーサは、前記第２の方向に延在する斜辺を有する配向制御パターンを形成することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記５）
前記スペーサは、前記画素領域上を延在する連続パターンを形成することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記６）
前記スペーサは、前記画素領域上において孤立パターンを形成することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記７）
前記スペーサは、前記第２の基板上に形成され、先端部が前記第１の基板と接する凸パターンよりなることを特徴とする付記１〜６のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記８）
前記第１の配向制御パターンは、前記第１の基板上に形成された凹パターンよりなり、前記第２の配向制御パターンは、前記第１の基板上に形成された凸パターンよりなることを特徴とする付記２〜７のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記９）
前記凹パターンは、前記第１の基板上において画素電極中に形成されたカットアウトパターンよりなることを特徴とする付記６記載の液晶表示装置。

（付記１０）
前記第１および第２の基板の間には別のスペーサが設けられることを特徴とする付記１〜９のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記１１）
前記別のスペーサは前記第１および第２の基板の一方に形成され、他方の基板に到達しないことを特徴とする付記１０記載の液晶表示装置。

（付記１２）
前記各々の画素は第１のドメイン領域と第２のドメイン領域とよりなり、前記第１の方向が前記第１のドメイン領域と前記第２のドメイン領域とで直交することを特徴とする付記１〜１１のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記１３）
前記第１の基板上には前記複数の画素の各々に薄膜トランジスタが形成されていることを特徴とする付記１〜１２のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

（付記１４）
第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第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、液晶分子より構成される液晶層と、
前記液晶層中に形成された複数の画素領域とよりなり、
前記液晶分子は、前記液晶層に駆動電界が印加されない非駆動状態において前記第１おおよび第２の基板に略直交する方向に配向し、前記液晶層に前記駆動電界が印加される駆動状態において前記第１および第２の基板に略平行な面内において第１の方向に配向し、
前記第1および第２の基板の少なくとも一方には、前記駆動状態において前記液晶分子を前記第1の方向に配向させる構造物が、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在するように形成されており、
前記構造物は、前記第1の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第１の配向制御パターンと前記第２の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第２配向制御のパターンとよりなり、
前記第1および第２の基板の間には、前記第１の基板から前記第２の基板までの間隙距離を一定に保つスペーサが形成されており、
前記スペーサは、前記画素領域の少なくとも一部を覆うように形成され、
前記スペーサは、前記第２配向制御のパターンにより、三方向を囲まれていることを特徴とする液晶表示装置。

（付記１５）
第１の基板と、
前記第１の基板に対向する第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、液晶分子より構成される液晶層と、
前記液晶層中に形成された複数の画素領域とよりなり、
前記液晶分子は、前記液晶層に駆動電界が印加されない非駆動状態において前記第１おおよび第２の基板に略直交する方向に配向し、前記液晶層に前記駆動電界が印加される駆動状態において前記第１および第２の基板に略平行な面内において第１の方向に配向し、
前記第1および第２の基板の少なくとも一方には、前記駆動状態において前記液晶分子を前記第1の方向に配向させる構造物が、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在するように形成されており、
前記構造物は、前記第1の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第１配向制御のパターンと前記第２の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第２の配向制御パターンとよりなり、
前記第1および第２の基板の間には、前記第１の基板から前記第２の基板までの間隙距離を一定に保つスペーサが形成されており、
前記スペーサは、前記画素領域の外側に、前記画素領域中における液晶分子の配向に影響しない程度の距離だけ離間して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（Ａ），（Ｂ）は、従来の液晶表示装置の原理を説明する図である。 （Ａ），（Ｂ）は、従来の液晶表示装置の原理を説明する別の図である。 従来の液晶表示装置の原理を説明する別の図である。 従来の液晶表示装置の構成を示す図である。 従来の液晶表示装置の構成を示す別の図である。 （Ａ），（Ｂ）は、従来の液晶表示装置中における液晶分子の配向を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の課題を説明する図である。 本発明の課題を説明する図である。 本発明第１実施例による液晶表示装置の構成を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図９の液晶表示装置の一部を示す平面図および断面図である。 本発明第１実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 本発明第２実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 本発明第３実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 本発明第４実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 本発明第５実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 本発明第６実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 本発明第７実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明第８実施例による液晶表示装置における画素の構成を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，３０Ａ，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０ 液晶表示装置
１１Ａ,１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ 基板
１２，２２，３１ 液晶層
１３Ａ，１３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，３４Ａ，３８ 構造物
２１Ｔ，３１Ｔ ＴＦＴ
２２Ａ，２２Ｘ 液晶分子
２２Ｓ，３３ 走査電極
２２Ｄ，３２ データ電極
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ 電極
２４ 微細構造物
２５Ａ，３４Ａ カットアウト
２５ＭＡ，２５ＭＢ，３５，３７ 分子配向膜
２６Ａ，２６Ｂ，３１ａ，３１ｂ ポラライザ、アナライザ
３１Ｃ シール
３１Ｆ カラーフィルタ
３２Ａ，３３Ａ 電極パッド
３３ａ〜３３ｃ 絶縁膜
３４ 画素電極
３９，３９Ａ，３９Ｂ 柱状スペーサ

Claims (5)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板に対向する第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、液晶分子より構成される液晶層と、
   前記第１の基板上に形成された複数の画素電極とよりなり、
   前記液晶分子は、前記液晶層に駆動電界が印加されない非駆動状態において前記第１おおよび第２の基板に略直交する方向に配向し、前記液晶層に前記駆動電界が印加される駆動状態において前記第１および第２の基板に略平行な面内において第１の方向に配向し、
   前記第１および第２の基板の少なくとも一方には、前記駆動状態において前記液晶分子を前記第１の方向に配向させる構造物が、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在するように形成されており、
   前記構造物は、前記第１の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第１の配向制御パターンと前記第２の基板上に形成され前記第２の方向に延在する第２の配向制御パターンとよりなり、
   前記第１および第２の基板の間には、前記第１の基板から前記第２の基板までの間隙距離を一定に保つスペーサが形成されており、
   前記スペーサは、前記画素電極の少なくとも一部を覆うように形成され、
   前記スペーサは、隣接する液晶分子を、略前記第１の方向に配向させ、
   前記第１の基板上には走査電極が延在し、
   前記スペーサは前記走査電極上に、前記画素電極の端部に部分的に重複するように形成されており、
   前記スペーサは、前記第１および第２の基板に垂直方向から見て、前記第１の配向制御パタ―ンを隔てて前記第２の配向制御パタ―ンと対向することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記スペーサは、前記第１および第２の基板に垂直な方向から見た場合、前記各々の画素電極上において前記第１の配向制御パターンを挟んで前記第２の配向制御パターンと対向することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記スペーサは、前記第２の方向に延在する斜辺を有する配向制御パターンを形成することを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記スペーサは、前記走査電極に沿って延在する形状を有することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の配向制御パターンは、前記第１の基板上に形成された凹パターンよりなり、前記第２の配向制御パターンは、前記第２の基板上に形成された凸パターンよりなることを特徴とする請求項２〜４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。

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