JP5173026B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、MVA型液晶表示装置に関する。
MVA(Multidomain Vertical Alignment)型液晶表示装置は、TN型液晶表示装置に比べて広い視野角特性を有するので、TV用途等の液晶表示装置に広く利用されている(例えば、特許文献1および2参照)。特許文献1および2の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。
MVA型液晶表示装置では、垂直配向型液晶層を挟んで対向する一対の基板の液晶層側に、ドメイン規制構造(配向規制構造ともいわれる。)を設けることによって、ディレクタの配向方向(チルト方向)が異なる複数の液晶ドメインを形成する。ドメイン規制構造としては、電極に設けたスリット(開口部)あるいは電極の液晶層側に形成された誘電体突起(リブ)が用いられている。
典型的には、一対の基板のそれぞれに、互いに直交する2つの方向に延びる直線状のドメイン規制構造が配置され、基板に垂直な方向からみたとき、一方の基板に形成されたドメイン規制構造と他方の基板に配置されたドメイン規制構造は、平行かつ交互に配置される。その結果、任意の画素の液晶層に電圧が印加されたときに、直線状のドメイン規制構造の間に、液晶分子が倒れる方位(液晶ドメインのディレクタの方位ともいう。)が互いに約90°異なる4種類のドメインを形成する。典型的には、クロスニコルに配置された一対の偏光板の偏光軸(透過軸)に対して、液晶ドメインのディレクタの方位角が45°をなす4つの液晶ドメインが形成される。方位角の0°を一方の偏光板の偏光軸の方向(例えば表示面の水平方向(時計の文字盤の3時方向))とし、反時計回りを正の方位とすると、4つの液晶ドメインのディレクタの方位角は、45°、135°、225°、315°となる。以下、方位角の定義は、特に断らない限り、この定義による。
なお、本明細書における「画素」は、液晶表示装置が表示を行う最小単位を指し、カラー表示装置の場合は、個々の原色(典型的にはR、GまたはB)を表示する最小単位をいい、「ドット」と呼ばれることがある。
一般に、画素は、行および列を有するマトリクス状に配列されている。ここで、行方向は表示面の水平方向(方位角が0°または180°)をいい、列方向は表示面の垂直方向(方位角が90°または270°)をいう。画素は、画素電極と、液晶層と、液晶層を介して画素電極に対向する対向電極(共通電極)とを有する。画素電極は、行方向に延びるエッジ(辺)と列方向に延びるエッジとを有している。MVA型液晶表示装置が有する互いに直交する2つの方向に延びる直線状のドメイン規制構造は、上記の4つの液晶ドメインを形成するために、例えば方位角45°(225°)と135°(315°)に延びるように設けられる。すなわち、対向電極側に設けられた互いに直交する2つの方向に延びる直線状のドメイン規制構造(またその延長線)は、画素電極の行方向に延びるエッジまたは列方向に延びるエッジと交差することになる。
画素電極と対向電極との間に電位差が形成されると、画素電極のエッジの近傍には、斜め電界(フリンジフィールド)が形成される。画素電極のエッジに沿って形成される斜め電界は、液晶分子を画素電極のエッジに直交する方向に倒すように作用する。従って、対向電極側に設けられたドメイン規制構造(またその延長線)と、画素電極の行方向または列方向に延びるエッジとが交差する付近では、画素電極のエッジの近傍に形成される斜め電界が、ドメイン規制構造によって規制される液晶分子の配向を乱すように作用することになる。液晶分子の配向が乱れると、当然のことながら、表示品位が低下する。
そこで、特許文献1には、対向電極側に設けられたドメイン規制構造(またその延長線)と、画素電極の行方向または列方向に延びるエッジとが交差する付近における液晶分子の配向乱れを抑制するために、上記配向乱れが発生する、画素電極のエッジ部分に対向する位置に、当該エッジ部分に平行に延びる直線状の補助構造を設けた構成が開示されている。補助構造は、画素内に設けられることもあれば、画素外に設けられることもある。補助構造は、例えば、対向電極に形成されたスリットまたは対向電極の液晶層側に形成された誘電体突起であり、対向電極側に設けられるドメイン規制構造と同じものが用いられる。すなわち、ドメイン規制構造が対向電極に形成されたスリットの場合には、補助構造としてもスリットが採用され、ドメイン規制構造が対向電極の液晶層側に形成された誘電体突起の場合には、補助構造としても誘電体突起が採用される。
しかしながら、補助構造(スリットまたは誘電体突起)が形成された部分は表示に寄与しないので、補助構造の少なくとも一部が画素内に存在すると、透過率が低下するという問題がある。また、補助構造によって画素電極のエッジ付近の液晶分子の配向乱れは抑制されるものの、エッジ付近の液晶分子の配向方向は、ドメイン規制構造によって規定されるドメインのディレクタの方向とは異なるので、透過率のロスは避けられない。さらに、補助構造として誘電体突起を用いると、液晶層の厚さ(セルギャップ)を規定する柱状スペーサ(フォトスペーサとも呼ばれる。)の配置が制限され、設計の自由度が低下するという問題もある。
最近、MVA型液晶表示装置のγ特性の視角依存性を改善するために、本出願人は、特許文献3に、1つの画素を明るさの異なる複数の副画素に分割することによりγ特性の視角依存性を改善することができる液晶表示装置および駆動方法を開示している。特に、低階調の表示輝度が所定の輝度よりも高くなる(白っぽくなる)というγ特性の視角依存性を改善することができる。本明細書においてこのような表示あるいは駆動を、面積階調表示、面積階調駆動、マルチ画素表示またはマルチ画素駆動などと呼ぶことがある。特許文献3の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。
特許文献3には、1つの画素内の複数の副画素ごとに補助容量を設け、補助容量を構成する補助容量対向電極(CSバスラインに接続されている)を副画素ごとに電気的に独立とし、補助容量対向電極に供給する電圧(補助容量対向電圧という。)を変化させることによって、容量分割を利用して、複数の副画素の液晶層に印加される実効電圧を異ならせる液晶表示装置が開示されている。なお、現在、TV用をはじめ広視野角特性が要求される用途では、MVA型液晶表示装置は、種々の方式でマルチ画素表示が行われている。
マルチ画素構造を有する液晶表示装置においては、画素電極は、複数の副画素に対応して複数の副画素電極に分割されている。すなわち、複数の副画素電極によって1つの画素電極が構成されている。
また、マルチ画素構造とは別に、各画素に、複数の副画素電極が設けられる場合がある。例えば、画素電極と対向電極との短絡不良を修復しやすくする、あるいは、短絡不良を目立ち難くするために、画素電極を複数の副画素電極で構成することがある。この場合、各画素に含まれる複数の副画素電極には同じ電圧が供給される。
特開平11−242225号公報(米国特許第6724452号明細書) 特開2000−155317号公報(米国特許第6879364号明細書) 特開2004−62146号公報(米国特許第6958791号明細書)
上述したように、MVA型液晶表示装置において、画素電極(または副画素電極)のエッジ付近の液晶分子の配向乱れを抑制するために上述の補助構造を形成すると、例えば透過率をロスするという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、上述の補助構造を設けなくとも画素電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することが可能な、MVA型液晶表示装置を提供することにある。
第1の発明の液晶表示装置は、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれは、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、前記第1基板に形成された少なくとも1つの第1電極と、前記少なくとも1つの第1電極に前記液晶層を介して対向する第2電極と、前記第1基板に形成された第1ドメイン規制構造と、前記第2基板に形成された第2ドメイン規制構造とを有し、前記第1ドメイン規制構造は前記少なくとも1つの第1電極に形成されたスリットを含み、前記第2ドメイン規制構造は前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起であって、前記第1ドメイン規制構造は、前記第1基板に垂直な方向から見たときに第1の方向に延びる第1直線成分と、前記第1の方向と略90°異なる第2の方向に延びる第2直線成分とを有し、前記第2ドメイン規制構造は、前記第1の方向に延びる第3直線成分と、前記第2の方向に延びる第4直線成分とを有し、前記第1および第2直線成分または前記第3および第4直線成分の少なくとも一方は複数存在し、前記第1基板に垂直な方向から見たときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分とは交互に配置されており、且つ、前記第2直線成分と前記第4直線成分とは交互に配置されており、前記複数の画素の内の任意の画素の前記液晶層に電圧が印加されたときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分との間および前記第2直線成分と前記第4直線成分との間に、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインを形成するMVA型の液晶表示装置であって、前記第1の方向および前記第2の方向は、前記行および前記列方向と交差する方向であって、前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1基板に垂直な方向から見たとき、前記少なくとも1つの第1電極のエッジと前記スリットとが交差する部分、または前記少なくとも1つの第1電極のエッジとそのエッジに最も近接する前記スリットの延長線とが交差する部分である第1部分と、前記少なくとも1つの第1電極の前記第1部分に隣接し、前記少なくとも1つの第1電極のエッジと前記第2ドメイン規制構造とが交差する部分、または前記少なくとも1つの第1電極とそのエッジに最も近接する前記第2ドメイン規制構造の延長線とが交差する部分である第2部分とによって挟まれる部分が、行方向に突き出た延設部を有する。
ここで、第1電極は、基本的にはその電極を構成する導電層の外縁で規定されるものとし、電位とは関係がない(第1電極に、外縁から連続したスリット(細長い短冊状の切欠き)が形成されている場合には、スリットは第1電極内に含まれると考える。)。例えば、液晶層側から見たときに、2つの導電層(例えばITO層)の外縁が互いに独立であるとき、これら2つの導電層が1つのTFTのドレインを介して実質的に同じ電圧が供給される場合であっても、2つの導電層は2つの第1電極を構成する。もちろん、導電層に接続されるTFTの数は、第1電極の数とは無関係である。例えば、第1電極は、画素電極であり、マルチ画素構造を有する液晶表示装置など、各画素が複数の副画素電極を有する場合には、各副画素電極が第1電極に対応する。
ある実施形態において、前記第2基板はブラックマトリクスを更に有し、前記第1基板に垂直な方向から見たとき、前記延設部の行方向の先端は、前記ブラックマトリクスと重なっている。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極が有する前記延設部は、前記第1部分の前記エッジに交差する前記スリットまたは前記第1部分の前記エッジに前記延長線が交差する前記スリットの延びる方向に平行なエッジを有している。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極が有する前記延設部の前記エッジは、前記スリットのエッジと連続している。
ある実施形態において、前記延設部は、行方向または列方向に平行なエッジを有する。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、行方向に隣接する画素の前記少なくとも1つの画素電極の前記延設部に対向するエッジに切欠き部を有する。
ある実施形態において、前記延設部は、画素の角部の近傍にある。
ある実施形態において、前記延設部は、画素の列方向の中央近傍にあり、前記少なくとも1つの第1電極は、列方向の中央の行方向に平行な線を対称軸とする2等辺三角形の切欠き部を有する。
ある実施形態において、前記切欠き部は、前記第1の方向または第2の方向に平行なエッジを有する。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1の方向または前記第2の方向に平行なエッジを有する。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットを有する。
ある実施形態において、一列に配列された前記複数のスリットの間隔は8μm未満である。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、行方向に平行な第1のエッジと、列方向に平行な第2のエッジとを含む第1の角部を有し、前記第1基板は、前記第1の角部の前記第1のエッジの少なくとも一部および前記第2のエッジの少なくとも一部と重なる電極層を更に有する。すなわち、第1の発明と、後述の第2の発明とを組み合わせても良い。
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに対応する補助容量を更に有し、前記補助容量は、前記少なくとも1つの第1電極に電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、前記電極層は、前記補助容量対向電極または補助容量電極である。
ある実施形態において、前記補助容量電極上に形成された層間絶縁層をさらに有し、前記少なくとも1つの第1電極は前記補助容量電極上の前記層間絶縁層に形成されたコンタクトホール内で、前記補助容量電極と接続されている。
ある実施形態において、前記電極層は、前記第1ドメイン規制構造または前記第2ドメイン規制構造の一部と重なっている。
ある実施形態において、前記第1基板は、行ごとにCSバスラインを有し、前記少なくとも1つの第1電極は、前記CSバスライン上に境界を有し、列方向に沿って上下に配列された2つの第1電極を含み、前記2つの第1電極の少なくとも一方が、前記第1の角部を有する。
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに対応する2つの補助容量を有し、前記2つの補助容量は、それぞれ前記2つの第1電極の内の対応する1つに電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、前記電極層は、前記補助容量対向電極または補助容量電極であって、前記2つの第1電極の内の上側の第1電極の下端のエッジは下側に突き出た第1凸部を有し、前記2つの第1電極の内の下側の第1電極の上端のエッジは上側に突き出た第2凸部を有し、前記第1凸部の下端のエッジおよび前記第2凸部の上端のエッジは、前記CSバスラインまたは前記補助容量対向電極と重なっている。
ある実施形態において、前記2つの第1電極の一方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの一方だけを有し、前記2つの第1電極の他方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの他方だけを有する。
ある実施形態において、前記第2ドメイン規制構造は、前記CSバスラインまたは前記補助容量対向電極の上において、それぞれの行方向に平行なエッジを互いに対向させて配置された前記第3直線成分と前記第4直線成分とを有し、前記第3直線成分の前記エッジと前記第4直線成分の前記エッジとの間隙は8μm未満である。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、3つまたは4つの第1電極であって、前記3つまたは4つの第1電極は、前記2つの第1電極を含む。
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに対応する3つまたは4つの補助容量を有し、前記3つまたは4つの補助容量は、それぞれ前記3つまたは4つの第1電極の内の対応する1つに電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、前記電極層は、前記2つの第1電極の内の対応する1つに電気的に接続された前記補助容量電極または前記絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する前記補助容量対向電極である。
ある実施形態において、前記2つの第1電極の一方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの一方だけを有し、前記2つの第1電極の他方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの他方だけを有する。
ある実施形態において、前記第1基板に垂直な方向から見たとき、前記補助容量電極は上下方向または左右方向にくぼみを有するU字形状を有している。ここで、第1基板に垂直な方向から見たときの「上下方向」は、表示面の垂直方向を意味し、「上方向」は方位角が90°(時計の文字盤の12時方向)、「下方向」は方位角が270°(時計の文字盤の6時方向)を意味し、「左右方向」は表示面の水平方向を意味し、「右方向」は方位角が0°(時計の文字盤の3時方向)、「左方向」は方位角が180°(時計の文字盤の9時方向)を意味する。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極の前記第1の角部の前記第1のエッジおよび前記第2のエッジに対応する、前記第2の基板上の位置には、前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起は形成されていない。
第2の発明の液晶表示装置は、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれは、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、前記第1基板に形成された少なくとも1つの第1電極と、前記少なくとも1つの第1電極に前記液晶層を介して対向する第2電極と、前記第1基板に形成された第1ドメイン規制構造と、前記第2基板に形成された第2ドメイン規制構造とを有し、前記第1ドメイン規制構造は前記少なくとも1つの第1電極に形成されたスリットであり、前記第2ドメイン規制構造は前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起であって、前記第1ドメイン規制構造は、前記第1基板に垂直な方向から見たときに第1の方向に延びる第1直線成分と、前記第1の方向と略90°異なる第2の方向に延びる第2直線成分とを有し、前記第2ドメイン規制構造は、前記第1の方向に延びる第3直線成分と、前記第2の方向に延びる第4直線成分とを有し、前記第1および第2直線成分または前記第3および第4直線成分の少なくとも一方は複数存在し、前記第1基板の法線方向から見たときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分とは交互に配置されており、且つ、前記第2直線成分と前記第4直線成分とは交互に配置されており、前記複数の画素の内の任意の画素の前記液晶層に電圧が印加されたときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分との間および前記第2直線成分と前記第4直線成分との間に、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインを形成するMVA型の液晶表示装置であって、前記第1の方向および前記第2の方向は、前記行および前記列方向と交差する方向であって、前記少なくとも1つの第1電極は、行方向に平行な第1のエッジと、列方向に平行な第2のエッジとを含む第1の角部を有し、前記第1基板は、前記第1の角部の前記第1のエッジの少なくとも一部および前記第2のエッジの少なくとも一部と重なる電極層を更に有する。
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに対応する補助容量を更に有し、前記補助容量は、前記少なくとも1つの第1電極に電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、前記電極層は、前記補助容量対向電極または前記補助容量電極である。
ある実施形態において、前記補助容量電極上に形成された層間絶縁層をさらに有し、前記少なくとも1つの第1電極は前記補助容量電極上の前記層間絶縁層に形成されたコンタクトホール内で、前記補助容量電極と接続されている。
ある実施形態において、前記電極層は、前記第1ドメイン規制構造または前記第2ドメイン規制構造の一部と重なっている。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1の方向または前記第2の方向に平行なエッジを有する。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットを有する。
ある実施形態において、一列に配列された前記複数のスリットの間隔は8μm未満である。
ある実施形態において、前記第1基板は、行ごとにCSバスラインを有し、前記少なくとも1つの第1電極は、前記CSバスライン上に境界を有し、列方向に沿って上下に配列された2つの第1電極を含み、前記2つの第1電極の少なくとも一方が、前記第1の角部を有する。
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれに対応する2つの補助容量を有し、前記2つの補助容量は、それぞれ前記2つの第1電極の1つに電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、前記電極層は、前記補助容量対向電極または前記補助容量電極であって、前記2つの第1電極の内の上側の第1電極の下端のエッジは下側に突き出た第1凸部を有し、前記2つの第1電極の内の下側の第1電極の上端のエッジは上側に突き出た第2凸部を有し、前記第1凸部の下端のエッジおよび前記第2凸部の上端のエッジは、前記CSバスラインまたは前記補助容量対向電極と重なっている。
ある実施形態において、前記2つの第1電極の一方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの一方だけを有し、前記2つの第1電極の他方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの一方だけを有する。
ある実施形態において、前記第2ドメイン規制構造は、前記CSバスラインまたは前記補助容量対向電極の上において、それぞれの行方向に平行なエッジを互いに対向させて配置された前記第3直線成分と前記第4直線成分とを有し、前記第3直線成分の前記エッジと前記第4直線成分の前記エッジとの間隙は8μm未満である。
ある実施形態において、前記第1基板の法線方向から見たとき、前記補助容量電極は上下方向または左右方向にくぼみを有するU字形状を有している。
ある実施形態において、前記少なくとも1つの第1電極の前記第1の角部の前記第1のエッジおよび前記第2のエッジに対応する、前記第2の基板上の位置には、前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起は形成されていない。
第1の発明または第2の発明によると、上述の補助構造を設けなくとも画素電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することが可能なMVA型液晶表示装置が提供される。第1の発明および第2の発明の両方を適宜組み合わせることによって、上記効果を高めることができる。
本発明による実施形態のLCD100Aの構成を示す平面図である。 本発明による実施形態のLCD100Bの構成を示す平面図である。 LCD100Bの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図である。 (a)および(b)は、本発明による実施形態のLCD100Cの構成を示す平面図であり、(a)は誘電体突起および柱状スペーサにハッチングを付した図であり、(b)はゲートメタル層にハッチングを付した図である。 LCD100Cの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図である。 LCD100Cのコンタクトホール17bが形成されている部分の断面構造を示す図であり、図4(b)中のVI−VI’線に沿った断面図である。 コンタクトホールが形成されている部分の他の断面構造を示す図であり、図4(b)中のVI−VI’線に相当する断面図である。 本発明による実施形態のLCD100Dの構成を示す平面図である。 LCD100Dの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図である。 本発明による実施形態のLCD100Eの構成を示す平面図である。 LCD100Eの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図である。 (a)はLCD100Eの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図(画素の上半分)であり、(b)はLCD100Eの第1電極21a(E)の右下部の平面図であり、(c)はLCD100Cの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図(画素の上半分右下部)であり、(d)はLCD100Cの第1電極21a(C)の右下部の平面図である。 本発明による実施形態のLCD100Fの構成を示す平面図である。 LCD100Fのコンタクトホール17(F)が形成されている部分の断面構造を示す図である。 LCD100Fのコンタクトホール17(F)が形成されている部分の平面構造を示す図である。 (a)〜(d)は、本発明による実施形態のLCD100G、100H、100Iおよび100Jの第1電極のパターンを示す平面図である。 (a)〜(d)は、本発明による実施形態のLCD100Kの構成を示す平面図である。 (a)〜(d)は、本発明による実施形態のLCD100Lの構成を示す平面図である。
以下、図面を参照して、本発明による実施形態のMVA型液晶表示装置(以下、LCDと略す。)の構成を説明する。なお、本発明は、例示する実施形態に限定されるものではない。
以下に例示する実施形態のMVA型LCDは、第1基板がTFTおよび第1電極(画素電極または副画素電極)を有し、第2基板が第2電極(対向電極)を有する。また、第1基板に形成された第1ドメイン規制構造は、第1電極に形成されたスリットを含み、第2基板に形成された第2ドメイン規制構造は第2電極の液晶層側に形成された誘電体突起である。第2ドメイン規制構造としては、第2電極に形成されたスリットを用いてもよい。
まず、図1を参照して、第1の発明による実施形態のMVA型LCD100Aの構成を説明する。図1は、第1の発明による実施形態のLCD100Aの基本的な構成例を模式的に示す平面図であり、LCD100Aが有するマトリスク状に配列された複数の画素の内の、1つの画素と、行方向(水平方向)に隣接する2つの画素の一部を示している。
LCD100Aは、第1基板に形成された第1電極(副画素電極)21aおよび21bと、第1電極21aおよび21bに対向する、第2基板に形成された第2電極(対向電極、不図示)と、第1電極21aおよび21bと第2電極との間に設けられた垂直配向型液晶層(不図示)とを有する複数の画素を備える。第2電極は、複数の画素に共通に設けられており、図1中の全面に形成されている。
ここで、垂直配向型液晶層は、電圧無印加時に、誘電異方性が負の液晶分子を第1電極21a、21bおよび第2電極の面に略垂直(例えば87°以上90°以下)に配向させたものである。典型的には、第1電極21a、21bおよび第2電極(および誘電体突起)のそれぞれの液晶層側の表面に垂直配向膜(不図示)を設けることによって得られる。
LCD100Aの各画素に設けられている2つの第1電極21aおよび21bは、1つのTFT14を介してソースバスライン13に接続されている。TFT14は、ゲートバスライン12からゲートに供給されるゲート信号によって、ON/OFF制御される。第1電極21aおよび21bは、TFT14のドレインとドレイン引出し配線16の延設部である補助容量電極16cとコンタクトホール17aおよび17b内でそれぞれ接続されている。TFT14がON状態にされると、ソースバスライン13から供給されるソース信号電圧が、第1電極21aおよび21bに供給される。LCD100Aの画素構造は、マルチ画素構造ではない。
画素の列方向に沿って上下に配置されている第1電極21aと第1電極21bとの間に、CSバスライン(補助容量配線)15が設けられている。第1電極21aの下端のエッジおよび第1電極21bの上端のエッジ(いずれも行方向に平行)はCSバスライン15と重なるように配置されている。すなわち、第1電極21aと第1電極21bとの間隙はCSバスライン15上に配置されている。このような配置を採用すると、液晶分子の配向が乱れる領域はCSバスライン15で遮光されるので、表示品位を向上させることができる。なお、第1電極21aと第1電極21bとの間隙はCSバスライン15上に配置しなくてもよい。このような配置を採用すると、透過率を向上させることができる。CSバスライン15の延設部である補助容量対向電極18aおよび18b(一体に形成されている)は、絶縁層を介して対向する補助容量電極16cと、補助容量(CS)を形成している。コンタクトホール17aおよび17bは、補助容量の上に形成されている。
CSバスライン15から列方向の上側に延設されている補助容量対向電極18aは、誘電体突起44a2と重なる様に延設された部分を有しており、CSバスライン15から列方向の下側に延設されている補助容量対向電極18bは、誘電体突起44b2と重なる様に延設された部分を有している。補助容量を構成する上記電極は、光を透過しないので、画素内に配置すると、有効開口率(表示領域の面積の内で実際に表示に用いる光が透過する面積の割合)が減少する。また、誘電体突起44が形成された部分も光の透過率が低下する。これらを重ねて配置することによって、画素内の透過領域のロスを抑制することができる。当然のことながら、補助容量を構成する電極の面積は、電気的に設計される容量値に応じて適宜設定される。
なお、ソースバスライン13の下層(基板側)に半導体層33が残されている。この半導体層33は、画素が、例えばR、G、Bの三原色の内の何色を表示する画素であるかを示すための標識として設けられている。
第1電極21a、21bには第1ドメイン規制構造としてスリット22が形成されており、第2電極の液晶層側には第2ドメイン規制構造として、誘電体突起44が形成されている。図1においては、誘電体突起44および柱状スペーサ62にハッチングを付して示している。これらは、例えば、感光性樹脂を用いて第2基板の第2電極(対向電極)上に形成される。
第1ドメイン規制構造である、第1電極21a、21bが有するスリット22は、第1基板に垂直な方向から見たときに第1方向に延びる第1直線成分22aと、第1方向と略90°異なる第2方向に延びる第2直線成分22bとを有している。第1電極21aは第1直線成分22aだけを有し、第2電極21bは第2直線成分22bだけを有している。ここで、第1方向の方位角は135°(または315°)であり、第2方向の方位角は225°(または45°)である。
第2ドメイン規制構造である、第2電極の液晶層側に形成された誘電体突起44は、第1方向に延びる第3直線成分44a1および44a2(44a)と、第2方向に延びる第4直線成分44b1および44b2(44b)とを有している。第1基板に垂直な方向から見たときに、第1直線成分22aと2つの第3直線成分44a1および44a2とは交互に配置されており、且つ、第2直線成分22bと2つの第4直線成分44b1および44b2とは交互に配置されている。従って、画素の液晶層に電圧が印加されたときに、第1直線成分22aと第3直線成分44a1および44a2との間、および第2直線成分22bと第4直線成分44b1および44b2との間に、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインが形成される。直線状の第1および第2ドメイン規制構造は、それぞれの直線成分の延設方向に直交する方向に液晶分子が倒れるように配向規制力を発現するので、一定の間隔を空けて平行に配置された直線成分の間の液晶分子は、ほぼ一様に同じ方向に倒れる。
ここで例示する本発明による実施形態の液晶表示装置が有するドメイン規制構造は、LCD100Aが有するドメイン規制構造と基本的に同じであり、以下の説明において省略することがある。但し、本発明による実施形態の液晶表示装置が有するドメイン規制構造はこれに限られない。例えば、第2ドメイン規制構造はスリットであってもよい。また、ここでは、第1および第2直線成分が1つで、第3および第4直線成分が2つの場合を例示しているが、第1および第2直線成分または第3および第4直線成分の少なくとも一方が複数存在し、第1基板に垂直な方向から見たときに、第1直線成分と第3直線成分とが交互に配置されており、且つ、第2直線成分と第4直線成分とが交互に配置されていればよい。なお、第1電極21aの第1方向に平行なエッジ21ea1および21ea2を含む切欠き部(導電層がない部分)は第1ドメイン規制構造として機能し、第2電極21bの第2方向に平行なエッジ21eb1および21eb2を含む切欠き部は第2ドメイン規制構造として機能するので、第1および第2直線成分が3つで、第3および第4直線成分が2つとみなすこともできる。
ドメイン規制構造が延設されている第1方向および第2方向は、行(表示面の水平方向)および列方向(表示面の垂直方向)と交差する方向である。第1電極21a、21bは、第1基板に垂直な方向から見たとき、第1電極21a、21bのエッジとスリット22とが交差する部分、または第1電極21a、21bのエッジとそのエッジに最も近接するスリット22の延長線とが交差する部分である第1部分と、第1電極21a、21bの第1部分に隣接し、第1電極21a、21bのエッジと誘電体突起44とが交差する部分、または第1電極21a、21bのエッジとそのエッジに最も近接する誘電体突起44の延長線とが交差する部分である第2部分とによって挟まれる部分が、行方向に突き出た延設部を有している。
図1に示すように、第1電極21aは、第1電極21aの左側エッジとスリット22aの延長線とが交差する第1部分と、第1電極21aの左側エッジと誘電体突起44a1とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分が、行方向(図1中左側)に突き出た延設部21aE1を有している。
また、第1電極21aは、第1電極21aの右側エッジとスリット22aとが交差する第1部分と、第1電極21aの下側エッジと誘電体突起44a2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分が、行方向(図1中右側)に突き出た延設部21aE2を有している。
同様に、第1電極21bは、第1電極21bの左側エッジとスリット22bの延長線とが交差する第1部分と、第1電極21bの左側エッジと誘電体突起44b1とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分が、行方向(図1中左側)に突き出た延設部21bE1を有している。
また、第1電極21bは、第1電極21bの右側エッジとスリット22bとが交差する第1部分と、第1電極21bの上側エッジと誘電体突起44b2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分が、行方向(図1中右側)に突き出た延設部21bE2を有している。
延設部21aE1は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22aの延びる方向(第1方向)に平行なエッジを有している。延設部21aE1はまた列方向に平行なエッジを有している。
同様に、延設部21bE1は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22bの延びる方向(第2方向)に平行なエッジを有している。延設部21bE1はまた列方向に平行なエッジを有している。
また、延設部21aE2は、第1部分のエッジに交差するスリット22aの延びる方向(第1方向)に平行なエッジを有しており、そのエッジはスリット22aのエッジと連続している。延設部21aE2はまた行方向に平行なエッジを有している。
同様に、延設部21bE2は、第1部分のエッジに交差するスリット22bの延びる方向(第2方向)に平行なエッジを有しており、そのエッジは、スリット22bのエッジと連続している。延設部21bE2はまた行方向に平行なエッジを有している。
上述したように、延設部21aE1、21aE2、21bE1および21bE2はそれぞれ対応するスリット22aまたは22bの延びる方向と平行なエッジを有しており、そのようなエッジは対応するスリットと同様の配向規制力を発揮する。一方、延設部21aE1、21aE2、21bE1および21bE2は行方向または列方向に平行なエッジも有している。従って、延設部21aE1、21aE2、21bE1および21bE2においてこれらのエッジが交差する行方向の先端部分では、液晶分子の配向の乱れが生じる。
そこで、第1基板に垂直な方向から見たとき、延設部21aE1、21aE2、21bE1および21bE2の行方向の先端は、ブラックマトリクス52(図1中に破線で示す。)と重なるように配置されている。従って、延設部21aE1、21aE2、21bE1および21bE2の行方向の先端部において液晶分子の配向が乱れても、その部分はブラックマトリクス52によって遮光されるので、表示に悪影響を及ぼさない。なお、ブラックマトリクス52は、一般に、第2基板の液晶層側の表面に、金属層または黒色樹脂層を用いて形成されている。
すなわち、第1の発明による実施形態の液晶表示装置においては、第1電極に行方向に突き出た延設部を形成し、且つ、延設部の行方向の先端をブラックマトリクスと重ねるように配置し、第1電極のエッジ付近に形成される液晶分子の配向が乱れる領域をブラックマトリクスで遮光される領域に押し込めることによって、第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制している。
上述したように、LCD100Aは、各画素に、4つの延設部21aE1、21aE2、21bE1および21bE2を有している。この内、延設部21aE1および21bE1は、画素の角部の近傍に設けられている。ここでは、いずれも画素の左側の角部に設けられている。延設部21aE2および21bE2は、画素の右側の列方向の中央付近に設けられており、いずれも、第1電極21aまたは21bの角部の近傍に設けられている。
第1電極21aの4つの角部の内、スリット22aが延びる第1方向を対角線方向とする2つの角部の近傍には、延設部21aE1、21aE2が設けられている。これと交差する対角線方向に位置する、第1電極21aの2つの角部は、第1方向に平行なエッジ21ea1および21ea2を有している。また、第1電極21aの右上の角部のエッジ21ea1と誘電体突起44a1との間の距離は、スリット22aと誘電体突起44a1との間の距離とほぼ等しく、第1電極21aの左下の角部のエッジ21ea2と誘電体突起44a2との間の距離は、スリット22aと誘電体突起44a2との間の距離とほぼ等しい。第1電極21aの第1方向に平行なエッジ21ea1および21ea2は、スリット22aと同様の配向規制力を発揮するので、誘電体突起44a1または44a2との間に液晶ドメインを安定に形成するように作用する。
また、第1電極21bも同様に、第1電極21bが有するスリット22bが延びる第2方向の対角線方向に交差する対角線方向に位置する2つの角部が、第2方向に平行なエッジ21eb1および21eb2を有している。第1電極21bの第2方向に平行なエッジ21eb1および21eb2は、スリット22bと同様の配向規制力を発揮するので、誘電体突起44b1または44b2との間に液晶ドメインを安定に形成するように作用する。
ここで、第1電極21a、21bの左側のエッジにある、エッジ21ea2および21eb2は、当該画素の左側に隣接する画素が有する第1電極21a、21bの右側のエッジに設けられている延設部21aE2および21bE2に対向する切欠き部を形成している。左側に隣接する画素が有する第1電極21a、21bの延設部21aE2および21bE2の先端部分は、この切欠き部内に配置されている。このように、切欠き部を設けることによって、延設部21aE2および21bE2の行方向への突き出し量を大きくすることができる。
なお、柱状スペーサ62は、第1電極21bの右下のエッジ21eb1と、1行下の画素の第1電極21aの右上のエッジ21ea1との間に形成される領域に配置されている。第1電極21aおよび21bの角部の内、延設部を設けなかった角部に、それぞれが有するスリット22aまたは22bに平行なエッジ21ea1または21eb1を形成することによって、柱状スペーサ62を配置するスペースを形成することができる。例えば柱状スペーサ62を第1電極21aまたは21bと重なるように配置すると、柱状スペーサ62の配向規制を受けた液晶分子が、画素内の液晶分子の配向を乱し、表示品位が低下する場合がある。例えば、柱状スペーサ62は対向基板(第2基板)上に形成され、その太さが対向基板上からTFT基板(第1基板)に向かって小さくなっているとする。そうすると、図1中の右下の柱状スペーサ62からみて上方向(12時方向)にある液晶分子は、柱状スペーサ62に向かって傾斜する(6時方向を向く)ことになる。すなわち、柱状スペーサ62の側面による配向規制力は、ドメイン規制構造44b1や第1電極21bの右下のエッジ21eb1による配向規制力と異なる方向に液晶分子を配向させるように作用するので、透過率の低下、あるいは、表示のざらつき(不均一さ)の原因となる。LCD100Aにおいては、第1電極21a、21bが形成されていない領域に柱状スペーサ62が配置されているので、このような表示品位の低下を避けることができる。
次に、図2を参照して、第1の発明による実施形態のLCD100Bの構成を説明する。以下の説明において、LCD100Aと共通の構成要素に共通の参照符号を付し、説明を省略することがある。
LCD100Bは、LCD100Aと同様に、2つの第1電極21aおよび21bを有しており、且つ、画素内に、4つの延設部21aE1(B)、21aE2(B)、21bE1(B)および21bE2(B)を有している。
第1電極21aの左側エッジに設けられている延設部21aE1(B)および第1電極21bの左側エッジに設けられている延設部21bE1(B)は、それぞれ、LCD100Aにおける延設部21aE1および21bE1と同じである。
LCD100Bは、第1電極21aの右側エッジおよび第1電極21bの右側エッジに形成されている延設部および第1電極21a、21bが有するスリットの構成において、LCD100Aと異なる。
LCD100Bの第1電極21aは、第1電極21aの右側エッジとスリット22a(B)の延長線とが交差する第1部分と、第1電極21aの下側エッジと誘電体突起44a2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分が、行方向(図2中右側)に突き出た延設部21aE2(B)を有している。延設部21aE2(B)は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22a(B)の延びる方向(第1方向)に平行なエッジと行方向に平行なエッジとを有している。スリット22a(B)は、第1電極21a内に形成されており、LCD100Aのスリット22aと異なり、第1電極21aのエッジと連続していない。
LCD100Bの第1電極21bは、第1電極21bの右側エッジとスリット22b(B)の延長線とが交差する第1部分と、第1電極21bの上側エッジと誘電体突起44b2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分が、行方向(図2中右側)に突き出た延設部21bE2(B)を有している。延設部21bE2(B)は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22b(B)の延びる方向(第2方向)に平行なエッジと、行方向に平行なエッジとを有している。スリット22b(B)は、第1電極21b内に形成されており、LCD100Aのスリット22bと異なり、第1電極21bのエッジと連続していない。
LCD100Bにおいても、LCD100Aと同様に、第1基板に垂直な方向から見たとき、延設部21aE1(B)、21aE2(B)、21bE1(B)および21bE2(B)の行方向の先端がブラックマトリクス52(図1中に破線で示す。)と重なるように配置されている。従って、LCD100Aと同様に、上述の補助構造を設けなくとも第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することができる。
図3に、LCD100Bの画素の液晶層に白表示電圧(7.0V)を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す。シミュレーションにはExpertLCD(DAOU XILICON社製)を用いた。以下のシミュレーションも同じである。
LCD100Bにおいては、延設部21aE1(B)、21aE2(B)、21bE1(B)および21bE2(B)を設けたことによって、第1電極21a、21bのエッジ付近に生じる、液晶分子の配向が乱れた領域がブラックマトリクス52によって隠されており、その結果、画素内に存在する、液晶分子の配向が乱れた領域の面積が低減されている。このことは、後に、図9、図11および図12にシミュレーション結果を示して説明する。
しかしながら、LCD100Bにおいては、図3から分かるように、画素の列方向の中央の右側、すなわち、第1電極21aの右下の角部および第1電極21bの右上の角部の付近に、環状の暗線が発生している。第1電極21aの右下の角部および第1電極21bの右上の角部はいずれも、行方向に平行なエッジと列方向に平行なエッジとを含んでいる。また、第1電極21aの右下の角部の近傍にはスリット22aと誘電体突起44a2とが存在し、第1電極21bの右上の角部の近傍にはスリット22bと誘電体突起44b2とが存在している。したがって、このような角部の近傍の液晶分子には種々の方向からの配向規制力が働くので、液晶分子の配向は乱れ、且つ、不安定となる。暗線が発生する位置や暗線の大きさ、形は、第1電極21a、21bの角部の最終的な形状に応じて変化する。暗線によって、透過率が低下する、あるいは、表示のざらつき(不均一さ)が発生するなど、表示品位が低下する。
そこで、図4(a)および(b)に示すLCD100Cでは、補助容量対向電極18aを形成する位置をLCD100Bにおける位置から変更することによって、図3に示した環状の暗線を隠すように構成している。LCD100Cは、第1の発明による実施形態であるとともに、第2の発明による実施形態でもある。
図4(a)および(b)はLCD100Cの構成を示す平面図であり、図4(a)は誘電体突起および柱状スペーサにハッチングを付した図であり、図4(b)はゲートメタル層にハッチングを付した図である。図5に、LCD100Cの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す。
まず、図5を参照する。図5を図3と比較すると明らかなように、図3に見られていた右側エッジの中央付近の環状の暗線が、図5においては隠れている。このように、LCD100Cの構造を採用することによって、環状の暗線に起因する上記の問題を解決することができることが分かる。すなわち、上述の補助構造を設けなくとも第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することができる。
図4(a)および(b)に示すように、LCD100Cにおいて、補助容量対向電極18a(C)は、行方向に平行なエッジと列方向に平行なエッジとを含む、第1電極21aの右下の角部と重なるように形成されている。すなわち、補助容量対向電極18a(C)が、上記角部の行方向に平行なエッジの少なくとも一部と、上記角部の列方向に平行なエッジの少なくとも一部と重なっている。ゲートメタル層として形成される補助容量対向電極18a(C)や、ソースメタル層として形成される補助容量電極16c(C)は、一般に遮光性を有する膜から形成されているので、これらの電極層を遮光層として利用することができる。なお、ここでは、補助容量対向電極18a(C)を遮光層に用いた例を示したが、補助容量電極16c(C)を遮光層として用いてもよいし、他の電極層を用いてもよい。補助容量対向電極18a(C)や補助容量電極16c(C)など、TFT基板に形成される電極層を用いると、別途遮光層を形成する必要がなく、且つ、本来、表示に利用できない領域を遮光層として積極的に利用できるので、画素の有効開口率の低下を抑制することが出来る。
ここで、ゲートメタル層とは、ゲートバスラインおよびゲート電極を形成するためのメタル膜(積層膜を含む)を用いて形成される構成要素を含む層を指し、同様に、ソースメタル層とはソースバスラインおよびソース電極を形成するためのメタル膜(積層膜を含む)を用いて形成される構成要素を含む層を指す。
第1電極21aの下端のエッジは下側に突き出た第1凸部を有し、第1電極21bの上端のエッジは上側に突き出た第2凸部を有している。第1電極21aの第1凸部の下端のエッジは、CSバスライン15または補助容量対向電極18a(C)と重なっており、第1電極21bの第2凸部の上端のエッジは、CSバスライン15または補助容量対向電極18b(C)と重なっている。第1電極21aの第1凸部が補助容量対向電極18a(C)と重なる領域にコンタクトホール17a(C)が形成されており、コンタクトホール17a(C)内で、第1電極21aが補助容量電極16c(C)に接続されている。また、第1電極21bの第2凸部が補助容量対向電極18b(C)と重なる領域にコンタクトホール17b(C)が形成されており、コンタクトホール17b(C)内で、第1電極21bが補助容量電極16c(C)に接続されている。
図4(a)および(b)に示すように、第1電極21aの第1凸部と、第1電極21bの第2凸部とが、列方向において噛み合うように配置すると、図3と図5とを比較すると分かるように、補助容量によって遮光される領域の面積を小さくできるので、有効開口率を増大させることができる。
また、補助容量対向電極18a(C)は、スリット22aの端部、誘電体突起44a2および44b2の端部と重なっている。したがって、これらドメイン規制構造の端部において液晶分子の配向が乱れても、補助容量対向電極18a(C)によって遮光されるので、表示品位に影響しない。図1に示したLCD100Aにおいては、誘電体突起44a2と誘電体突起44b2とは連結されていたのに対し、LCD100Cにおいては、誘電体突起44a2と誘電体突起44b2とは、補助容量対向電極18a(C)上で分離されている。このような構成を採用すると、液晶材料を注入する際に、誘電体突起44a2と誘電体突起44b2との間隙を液晶材料が流れて拡がることできるので、液晶材料の注入を安定に行うことが出来る。また、配向膜の塗布を均一に行い易いという利点も得られる。ここで、誘電体突起44a2および誘電体突起44b2は、それぞれ行方向に平行なエッジを互いに対向させて配置させることが好ましく、これらのエッジの間隙は8μm未満であることが好ましい。誘電体突起44a2および誘電体突起44b2の上記エッジ間の間隙が8μm以上となると、液晶分子の配向が乱れる領域が不必要に大きくなる。
LCD100Cは、LCD100Bと同様に、2つの第1電極21aおよび21bを有しており、且つ、画素内に、4つの延設部21aE1(C)、21aE2(C)、21bE1(C)および21bE2(C)を有している。
第1電極21aの左側エッジに設けられている延設部21aE1(C)および第1電極21bの左側エッジに設けられている延設部21bE1(C)は、それぞれ、LCD100Bにおける延設部21aE1(B)および21bE1(B)と同じである。また、第1電極21bの右側エッジに設けられている延設部21bE2(C)は、LCD100Bにおける延設部21bE2(B)と同じである。したがって、LCD100Cも、LCD100Bについて説明したように、上述の補助構造を設けなくとも第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することができる。
なお、第1電極21aの右側のエッジに設けられている延設部21aE2(C)は、LCD100Bの延設部21aE2(B)よりも、行方向への突き出し量が小さい。これは、当該エッジは上述したように、補助容量対向電極18a(C)によって遮光されるからである。この延設部21aE2(C)を省略することも出来る。
もちろん、他の延設部を全て省略し、補助容量対向電極18a(C)などの電極層を用いて、液晶分子の配向が乱れる領域を遮光しても良い。但し、LCD100Aおよび100Bについて上述したように、延設部を設ける構成は、有効開口率の観点から有利である。
次に、図6を参照して、コンタクトホール17bが形成されている部分の断面構造を説明する。図6は、図4(b)中のVI−VI’線に沿った断面図である。
第1基板(例えばガラス基板)11上に、補助容量対向電極(ゲートメタル層)18b(C)が形成されている。補助容量対向電極18b(C)の上には、ゲート絶縁層31が形成されており、ゲート絶縁層31上に半導体層33が形成されている。半導体層33は、i層33bとn+層33aとの2層構造をとっている。第1基板11に垂直な方向から見たときの半導体層33の2次元的な形状は、図4(a)に示したように、下側にくぼみを有するU字形状である。半導体層33の上に補助容量電極16c(ソース・ドレイン層)が形成されている。補助容量電極16cはTi層16c1とAl層16c2とで構成されている。補助容量電極16cも、図4(a)に示したように、下側にくぼみを有するU字形状を有している。
補助容量電極16cを覆うように、パッシベーション層35および層間絶縁層37が形成されている。パッシベーション層35および層間絶縁層37にコンタクトホール17bが形成されている。層間絶縁層37上には、第1電極21bが形成されており、第1電極21bはコンタクトホール17b内で補助容量電極16cと接続されている。
補助容量CSは、第1電極21bと、補助容量対向電極18b(C)とが、ゲート絶縁層31を介して互いに対向する部分(CS1という。)、および、補助容量電極16cと、補助容量対向電極18b(C)とが、ゲート絶縁層31を介して互いに対向する部分(CS2という。)に形成される。さらに、補助容量電極16cの下層に半導体層33が配置された部分(CS3という。)も、補助容量CSに寄与する。この部分(CS3)は、半導体層33が配置されているため、補助容量電極16cと、補助容量対向電極18b(C)との電位の関係によって、その容量の大きさは変動する。交流駆動する液晶表示装置において、補助容量対向電極18b(C)にも共通電極と同じ交流信号を入力する場合や、補助容量対向電極18b(C)に対して極性の異なる映像信号を、ソースバスラインに入力する場合などにおいては、CS2とCS3の面積が平面視上同じであっても、補助容量としてのその大きさは異なる。
半導体層33は、5枚マスク(4枚マスク)のプロセスなどで、ゲート絶縁層31、パッシベーション層35および層間絶縁層37を、同一マスクを用いてパターニングする際に、ゲート絶縁層31のエッチング保護膜として用いられる。
図4(a)および(b)に示すように、第1電極21aおよび第1電極21bに対して、それぞれコンタクトホール17a(C)および17b(C)を設ける場合、半導体層33もそれぞれのコンタクトホールに対応して設けられる。コンタクトホール17b(C)では、上述したように、半導体層33および補助容量電極16c(C)は下側にくぼみを有するU字形状を有している。一方、コンタクトホール17a(C)では、半導体層33および補助容量電極16c(C)は上側にくぼみを有するU字形状を有している。このように、補助容量電極16c(C)の2つのくぼみ(コンタクトホール17b(C)および17a(C)に対応する部分)を、上下対称にすると、補助容量電極16c(C)に対する半導体層33の上下方向の位置ズレが互いに補償される(面積が一定に保たれる)。左右方向の位置ズレに対しては、コンタクトホール17a(C)および17b(C)のそれぞれにおいて補償するように構成されている。従って、ここで例示した構成を採用すると、上下左右4方向の位置ズレに対して、補助容量CSの容量値が変動しにくい構造になっている。この効果は、半導体層33および補助容量電極16c(C)のくぼみを左右方向に設けた場合も同様に得られる。
また、ここで例示した構成は、コンタクトホール17a(C)および17b(C)の上下方向の位置ズレに対しても、容量変動を抑制する効果を有する。
図6に示したように、補助容量CSを形成する部分は、コンタクトホール17bの位置によって決まる。この部分は、図4(a)中のU字状の半導体層33のくぼみ内の矩形の領域である。例えば、上側にくぼみを有するU字形状のコンタクトホール17bの位置が大きく下方向にずれると、半導体層33および補助容量電極16c(C)が補助容量CSを形成する矩形部分の面積は小さくなる。これに対し、コンタクトホール17a(C)では、半導体層33および補助容量電極16c(C)は下側にくぼみを有するU字形状を有しているので、コンタクトホール17a(C)の位置が下方にずれても補助容量CSを形成する矩形部分の面積は変化しない。従って、コンタクトホール17a(C)および17b(C)に対応する2つの半導体層33および補助容量電極16c(C)のくぼみを上下対称(または左右対称)にすると、コンタクトホール17a(C)および17b(C)の上下方向(左右方向)の位置ズレに対しても、容量変動を抑制する効果を得ることができる。
上述の効果は、コンタクトホールが形成されている部分の構造として、図7に示すように、半導体層33を有しない構成についても得ることができる。なお、図7も図4(b)中のVI−VI’線に相当する断面図である。
次に、図8を参照して、第1および第2の発明による実施形態のLCD100Dの構成を説明する。図8は、LCD100Dの構成を示す平面図である。
LCD100Dは、第1電極21aおよび21bの左側エッジに延設部(LCD100Cにおける21aE1(C)および21bE1(C))を有しない点において、図4(a)および(b)に示したLCD100Cと異なっている。なお、第1電極21bの右側エッジの延設部21bE2(D)は、LCD100Cの延設部21bE2(C)と同じである。
LCD100Dは、第1電極21aおよび21bの左側エッジに延設部を有しないので、第1電極21aおよび21bの左側エッジの対応する部分に液晶分子の配向が乱れる領域が形成される。これが表示に影響するのを防止するために、ブラックマトリクス52(D)は、LCD100Cのブラックマトリクス52(図4参照)よりも、画素の内側まで延設されている。
LCD100Dは、また、スリット22a(D)および22b(D)が、所定の方向にそって一列に配列された2つのスリットとして構成されている点において、LCD100Cと異なっている。スリット22a(D)および22b(D)のように、スリットを一列に配列された複数のスリットとして構成すると、(言い換えると、スリットの間に導電層が存在する部分を設けると)、スリット内の液晶分子の配向を安定化させる効果を得ることができる。スリットはそのエッジに沿って斜め電界を形成するが、スリットの直上に位置する液晶分子には配向規制力を及ぼさない、あるいは配向規制力が弱い。例えばスリットが長いと、スリットの直上に位置する液晶分子の配向が不安定になり、例えば、応答速度が遅いなどの問題が発生することがある。従って、スリットを分断する、すなわち、複数のスリットを一列に配列することによって、液晶分子の配向を安定にすることができる(図9参照)。一列に配列されたスリットとスリットとの間隙は8μm未満であることが好ましい。間隙が8μm以上になると、スリットとスリットとの間隙を構成する導電層が存在する部分における液晶分子の配向が表示に与える影響が大きくなり過ぎる結果、表示輝度が低下することがある。
なお、スリットは、LCD100Dに示すように、一列のスリットに沿った線上において、導電層が存在する部分を2箇所以上設けることが好ましい。第1電極21aまたは21bが、スリットが形成されている部分で、切断される危険を低減するためである。例えば、図1に示したLCD100Aのように、第1電極21aのエッジと連続する1つのスリット(細長い)22aを形成すると、スリット22aに沿った線上には1箇所しか導電層が存在しない。従って、当該箇所で断線が生じると、第1電極21aの約半分は電極として機能しなくなる。
図9に、LCD100Dの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す。
図9を図5と比較すると分かるように、画素の左上角部において、ブラックマトリクス52(D)によって遮光されている面積がLCD100Cよりも大きい。また、画素の左下角部において、延設部21bE1(C)を設けていない分だけ、黒い領域が広がっている。また、図9には、スリット22a(D)および22b(D)に対応する部分に、十字状の黒いパターンが形成されている。これは、一列に配列された2つのスリットの間隙において液晶分子の配向が安定化されている結果生じている。
次に、図10を参照して、第1および第2の発明による実施形態のLCD100Eの構成を説明する。図10は、LCD100Eの構成を示す平面図である。
LCD100Eは、第1電極21a(E)および21b(E)の左側エッジに延設部21aE1(E)および21bE1(E)を有する点において、LCD100Dと異なっている。なお、この延設部21aE1(E)および21bE1(E)の形状は、LCD100Cの延設部21aE1(C)および21bE1(C)と異なっている。これは、延設部の形状のバリエーションを示しているに過ぎない。LCD100Eが有するブラックマトリクス52(E)は、LCD100Cのブラックマトリクス52と同様のパターンを有しており、LCD100Dのブラックマトリクス52(D)よりも、画素の左上角部の開口が大きい。また、第1電極21b(E)の延設部21bE2(E)の形状がLCD100Dの延設部21bE2(D)と僅かに異なっているが、液晶分子の配向に対する影響はほとんどない。
図11に、LCD100Eの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す。
図11を図9と比較すると分かるように、画素の左上角部において、ブラックマトリクス52(E)によって遮光されている面積がLCD100Dよりも小さい。また、画素の左下角部において、延設部21bE1(E)を設けている分だけ、黒い領域が小さくなっている。
次に、図12(a)〜(d)を参照して、LCD100EとLCD100Cとについて、画素の右側エッジの列方向の中央部の構成について説明する。図12(a)はLCD100Eの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図(画素の上半分)であり、図12(b)はLCD100Eの第1電極21a(E)の右下部の平面図であり、図12(c)はLCD100Cの画素の液晶層に白表示電圧を印加した状態の透過率分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図(画素の上半分右下部)であり、図12(d)はLCD100Cの第1電極21a(C)の右下部の平面図である。
LCD100Eは、図12(b)に示すように、第1電極21a(E)の右側に延設部を有しないのに対し、LCD100Cは、図12(d)に示すように、第1電極21a(C)の右側に延設部21aE2(C)を有している。
図12(a)と図12(c)とを比べると分かるように、わずかではあるが、LCD100Cの方が黒い領域が減少している。このように、延設部21aE2(C)を設けることによって、上述の補助構造を設けなくとも第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することができる。
上記で例示した液晶表示装置100A〜100Eは何れも画素に2つの第1電極21aおよび21bを有していたが、これに限られない。1つの画素に形成される第1電極の数は3以上でもよいし、1つでもよい。また、1つの画素に複数の第1電極を設ける場合、マルチ画素構造としても良い。マルチ画素構造として、例えば特許文献3に記載の構成を採用することが出来る。
次に、図13〜15を参照して、第1および第2の発明による実施形態のLCD100Fの構成を説明する。図13は、LCD100Fの構成を示す平面図であり、図14はコンタクトホール17(F)が形成されている部分の断面構造を示す図であり、図15はコンタクトホール17(F)が形成されている部分の平面構造を示す図である。
図13に示すように、LCD100Fは、画素に1つの第1電極21(画素電極)を有する。第1電極21は、第1および第2方向に延びるスリット22a(F)を有している。1つの画素におけるドメイン規制構造の配置は先の実施形態の液晶表示装置と同じである。
第1電極21は、左側のエッジに、延設部21E1aおよび21E1bを有し、右側のエッジに延設部21E2を有している。延設部21E1aおよび21E1bは、画素の角部に形成されており、延設部21E2は画素の列方向の中央近傍に形成されている。
また、第1電極21の左側のエッジは、当該画素の左側に隣接する画素が有する第1電極21の右側のエッジに設けられている延設部21E2に対向するエッジに切欠き部21e2(F)を有している。左側に隣接する画素が有する第1電極21の延設部21E2の先端部分は、切欠き部21e2(F)内に配置されている。切欠き部21e2(F)を設けることによって、延設部の突き出し量を大きくすることができる。
この切欠き部21e2(F)は、画素の列方向の中央の行方向に平行な線を対称軸とする2等辺三角形の切欠き部であり、切欠き部21e2(F)は第1方向に平行なエッジと第2方向に平行なエッジとを有している。第1方向に平行なエッジおよび第2方向に平行なエッジは、それぞれ、隣接する誘電体突起44aおよび44bとの間に液晶ドメインを安定に形成するように作用する。
図14に、LCD100Fのコンタクトホール17(F)が形成されている部分の断面構造を示す。第1基板11上に、補助容量対向電極(ゲートメタル層)18が形成されており、その上に、ゲート絶縁層31、補助容量電極(ソースメタル層)16c(F)が形成されている。これらを覆って形成されているパッシベーション層35および層間絶縁層37に、コンタクトホール17(F)が形成されている。層間絶縁層37上には第1電極21が例えば、ITOやIZOなどの透明導電層で形成されており、コンタクトホール17(F)内において、第1電極21が補助容量電極16c(F)と接続されている。
図15に、LCD100Fのコンタクトホール17(F)が形成されている部分の平面構造を示す。第1電極21の延設部21E1bのエッジは図15に示すように、補助容量電極(ソースメタル層)16c(F)によって遮光されている。先の実施形態の液晶表示装置においては、補助容量対向電極(ゲートメタル層)18a、18bを用いて遮光していたが、ここで例示したように、補助容量電極(ソースメタル層)16c(F)によって遮光してもよい。
第1の発明による延設部を設ける構成、および第2の発明による電極層(例えば、ゲートメタル層またはソースメタル層)を用いる構成は、上記の例に限られず、それぞれ単独で採用してもよいし、種々組み合わせて用いることもできる。
例えば、図16(a)〜(d)に示すLCD100G、100H、100Iおよび100Jのような第1電極のパターンを例示することができる。
LCD100Gは、LCD100C、100Dの変形例であり、図16(a)に示すパターンの第1電極21a(G)および21b(G)を有している。なお、スリットに沿った線上に1箇所しか導電層が存在しないので、製造歩留まりを考慮すると、スリットのパターンはLCD100Dのスリット22a(D)のように改変することが好ましい。
LCD100Hが有する第1電極21(H)は、LCD100Gの第1電極21a(G)および21b(G)を一体化したパターンを有している。
LCD100Iは、LCD100C、100Dの変形例であり、図16(c)に示すパターンの第1電極21a(I)および21b(I)を有している。スリットに沿った線上の2箇所において導電層が存在する点において、LCD100Gよりも好ましい。
LCD100Jが有する第1電極21(J)は、LCD100Iの第1電極21a(I)および21b(I)を一体化したパターンを有している。
次に、図17および図18を参照して、1つの画素に形成される第1電極の数が3以上の液晶表示装置の例を説明する。図17に示す液晶表示装置100Kおよび図18に示す液晶表示装置100Lは、いずれも第1の発明の実施形態でもあり、第2の発明の実施形態でもある。
図17(a)〜(d)に示す液晶表示装置100Kは、1つの画素に3つの第1電極21a(K)、21b(K)および21c(K)を有している。図17(a)および(b)はTFT基板(第1基板)およびCF基板(第2基板)の平面図であり、図17(a)は第1基板のゲートメタル層およびソースメタル層にハッチングを付した図であり、図17(b)は第2基板の誘電体突起および柱状スペーサにハッチングを付した図である。図17(c)および(d)は、TFT基板(第1基板)の平面図であり、図17(c)はTFT基板のゲートメタル層およびソースメタル層を示す図であり、図17(d)はTFT基板の第1電極を示す図である。
LCD100Kの各画素に設けられている3つの第1電極21a(K)、21b(K)および21c(K)は、1つのTFT14を介してソースバスライン13に接続されている。TFT14は、ゲートバスライン12からゲートに供給されるゲート信号によって、ON/OFF制御される。第1電極21a(K)、21b(K)および21c(K)は、TFT14のドレインとドレイン引出し配線16の延設部である補助容量電極16cとコンタクトホール17a、17bおよび17c内でそれぞれ接続されている。TFT14がON状態にされると、ソースバスライン13から供給されるソース信号電圧が、第1電極21a(K)、21b(K)および21c(K)に供給される。LCD100Kの画素構造は、マルチ画素構造ではない。
第1電極21a(K)および第1電極21b(K)は、図2に示した液晶表示装置100Bの第1電極21aおよび21bと同様に、画素の列方向に沿って上下に配置されており、且つ、第1電極21a(K)と第1電極21b(K)との間に、CSバスライン(補助容量配線)15が設けられている。第1電極21a(K)の下端のエッジおよび第1電極21b(K)の上端のエッジ(いずれも行方向に平行)はCSバスライン15と重なるように配置されている。すなわち、第1電極21a(K)と第1電極21b(K)との間隙はCSバスライン15上に配置されている。このような配置を採用すると、液晶分子の配向が乱れる領域はCSバスライン15で遮光されるので、表示品位を向上させることができる。なお、第1電極21a(K)と第1電極21b(K)との間隙はCSバスライン15上に配置しなくてもよい。このような配置を採用すると、透過率を向上させることができる。
第1電極21a(K)は、第1基板に垂直な方向から見たときに第1方向に延びるスリット(第1直線成分)22a(K)を有するとともに、第1方向に平行な一対のエッジを有している。第1電極21b(K)は、第1方向と略90°異なる第2方向に延びるスリット(第2直線成分)22b(K)と、第2方向に平行な一対のエッジを有している。第1方向の方位角は135°(または315°)であり、第2方向の方位角は225°(または45°)である。
液晶表示装置100Kは、さらに第1電極21c(K)を有し、第1電極21c(K)は、第1方向に平行なエッジと、第2方向に平行なエッジとを有している。第1電極21c(K)の第1方向に平行なエッジは、第1電極21a(K)の第1方向に平行な一対のエッジの内の一方と一定の間隙を開けて配置されており、同様に、第1電極21c(K)の第2方向に平行なエッジは第1電極21b(K)の第2方向に平行な一対のエッジの一方と一定の間隙を開けて配置されている。これらの間隙は、それぞれ、スリット22a(K)および22b(K)と同様に、第1ドメイン規制構造として機能する。第1電極21a(K)の第1方向に平行な一対のエッジの内の他方を含む切欠き部(導電層がない部分)および第1電極21b(K)の第2方向に平行な一対のエッジの内の他方を含む切欠き部も、それぞれ、第1電極21a(K)と21c(K)との間隙および第1電極21b(K)と21c(K)との間隙と同様に、第1ドメイン規制構造として機能する。すなわち、液晶表示装置100Kの画素が有する第1ドメイン規制構造は、CSバスライン15よりも上側に、第1方向に平行な3本の第1直線成分を有し、CSバスライン15よりも下側に、第2方向に平行な3本の第2直線成分を有することになる。
液晶表示装置100Kは、図17(b)に示すように、第2電極の液晶層側には第2ドメイン規制構造として、誘電体突起44を有している。図17(b)においては、誘電体突起44および柱状スペーサ62にハッチングを付して示している。
誘電体突起44は、第1方向に延びる3本の第3直線成分44a1、44a2、44a3(44a)と、第2方向に延びる3本の第4直線成分44b1、44b2、44b3(44b)とを有している。第1基板に垂直な方向から見たときに、3本の第3直線成分は3本の第1直線成分と交互に配置されており、3本の第4直線成分は、3本の第2直線成分と交互に配置されている。このように配置された第1ドメイン規制構造および第2ドメイン規制構造によって、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインが形成される。
CSバスライン15から列方向の上側に延設されている補助容量対向電極18aは、誘電体突起44a2と重なる様に延設された部分を有しており、CSバスライン15から列方向の下側に延設されている補助容量対向電極18bは、誘電体突起44b2と重なる様に延設された部分を有している。補助容量を構成する上記電極は、光を透過しないので、画素内に配置すると、有効開口率(表示領域の面積の内で実際に表示に用いる光が透過する面積の割合)が減少する。また、誘電体突起44が形成された部分も光の透過率が低下する。これらを重ねて配置することによって、画素内の透過領域のロスを抑制することができる。当然のことながら、補助容量を構成する電極の面積は、電気的に設計される容量値に応じて適宜設定される。
CSバスライン15の延設部である補助容量対向電極18a、18bおよび18cは、絶縁層を介して対向する補助容量電極16cと、補助容量(CS)を形成している。コンタクトホール17a、17bおよび17cは、補助容量の上に形成されている。コンタクトホール17a、17bおよび17cは、図4および図6を参照して説明したコンタクトホール17a(C)または17b(C)と同様の構造を有している。
液晶表示装置100Kでは、上述した液晶表示装置100Cと同様に、液晶表示装置100Bにおいて第1電極21a、21bの右側エッジ付近に見られた環状の暗線(図3参照)を隠すように、補助容量対向電極18aおよび18bが配置されている。ここでは、補助容量対向電極18a、18bを遮光層に用いた例を示すが、補助容量電極16cを遮光層として用いてもよいし、他の電極層を用いてもよい。
LCD100Kにおいて、補助容量対向電極18aは、行方向に平行なエッジと列方向に平行なエッジとを含む、第1電極21aの右下の角部(延設部21aE2(K))と重なるように形成されている。また、補助容量対向電極18bは、行方向に平行なエッジと列方向に平行なエッジとを含む、第1電極21b(K)の右上の角部(延設部21bE2(K))と重なるように形成されている。すなわち、補助容量対向電極18a、18bはそれぞれ対応する角部の行方向に平行なエッジの少なくとも一部および列方向に平行なエッジの少なくとも一部と重なっている。従って、LCD100Kにおいては、図3に示した環状の暗線が、補助容量対向電極18a、18bによって隠される。
また、補助容量対向電極18aは誘電体突起44a2の端部と重なり、補助容量対向電極18bは誘電体突起44b2の端部と重なっている。したがって、これらドメイン規制構造の端部において液晶分子の配向が乱れても、補助容量対向電極18a、18bによって遮光されるので、表示品位に影響しない。なお、他のドメイン規制構造(スリット22a(K)、22b(K)、誘電体突起44a1、44a3、44b1、44b3)の端部は、ブラックマトリクス52(K)またはCSバスライン15などによって遮光されている。
さらに、LCD100Kは、LCD100Bおよび100Cと同様に、第1電極21aおよび21bが4つの延設部21aE1(K)、21aE2(K)、21bE1(K)および21bE2(K)を有している。
行方向(図17中左側)に突き出た延設部21aE1(K)は、第1電極21aの左側エッジとスリット22a(K)の延長線とが交差する第1部分と、第1電極21a(K)の左側エッジと誘電体突起44a2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に形成されている。
また、行方向(図17中右側)に突き出た延設部21aE2(K)は、第1電極21a(K)の右側エッジとスリット22a(K)とが交差する第1部分と、第1電極21a(K)の下側エッジと誘電体突起44a2の延長線とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に形成されている。
同様に、第1電極21b(K)は、第1電極21b(K)の左側エッジとスリット22b(K)の延長線とが交差する第1部分と、第1電極21b(K)の左側エッジと誘電体突起44b2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に、行方向(図17中左側)に突き出た延設部21bE1(K)を有している。また、第1電極21b(K)は、第1電極21b(K)の右側エッジとスリット22b(K)とが交差する第1部分と、第1電極21b(K)の上側エッジと誘電体突起44b2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に、行方向(図17中右側)に突き出た延設部21bE2(K)を有している。
延設部21aE1(K)は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22a(K)の延びる方向(第1方向)に平行なエッジを有している。延設部21aE1(K)はまた列方向に平行なエッジを有している。同様に、延設部21bE1(K)は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22b(K)の延びる方向(第2方向)に平行なエッジを有している。延設部21bE1(K)はまた列方向に平行なエッジを有している。
また、延設部21aE2(K)は、第1部分のエッジに交差するスリット22a(K)の延びる方向(第1方向)に平行なエッジを有しており、そのエッジはスリット22a(K)のエッジと連続している。延設部21aE2(K)はまた行方向に平行なエッジを有している。同様に、延設部21bE2(K)は、第1部分のエッジに交差するスリット22b(K)の延びる方向(第2方向)に平行なエッジを有しており、そのエッジは、スリット22b(K)のエッジと連続している。延設部21bE2(K)はまた行方向に平行なエッジを有している。
これらの延設部21aE1(K)、21aE2(K)、21bE1(K)および21bE2(K)の行方向の先端は、第1基板に垂直な方向から見たとき、ブラックマトリクス52(K)と重なるように配置されている。従って、延設部21aE1(K)、21aE2(K)、21bE1(K)および21bE2(K)の行方向の先端部において液晶分子の配向が乱れても、その部分はブラックマトリクス52によって遮光されるので、表示に悪影響を及ぼさない。したがって、LCD100Kも、LCD100Bおよび100Cについて説明したように、上述の補助構造を設けなくとも第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することができる。
もちろん、上述したように、延設部を全て省略し、補助容量対向電極18a(C)などの電極層を用いて、液晶分子の配向が乱れる領域を遮光してもよいが、上述したように、延設部を設けることによって、有効開口率を増大させることができる。
次に、図18(a)〜(d)を参照して、液晶表示装置100Lの構成を説明する。液晶表示装置100Lは、1つの画素に4つの第1電極21a1(L)、21a2(L)、21b1(L)および21b2(L)を有している。図18(a)および(b)はTFT基板(第1基板)およびCF基板(第2基板)の平面図であり、図18(a)は第1基板のゲートメタル層およびソースメタル層にハッチングを付した図であり、図18(b)は第2基板の誘電体突起および柱状スペーサにハッチングを付した図である。図18(c)および(d)は、TFT基板(第1基板)の平面図であり、図18(c)はTFT基板のゲートメタル層およびソースメタル層を示す図であり、図18(d)はTFT基板の第1電極を示す図である。
LCD100Lの各画素に設けられている4つの第1電極21a1(L)、21a2(L)、21b1(L)および21b2(L)は、1つのTFT14を介してソースバスライン13に接続されている。TFT14は、ゲートバスライン12からゲートに供給されるゲート信号によって、ON/OFF制御される。第1電極21a1(L)、21a2(L)、21b1(L)および21b2(L)は、TFT14のドレインとドレイン引出し配線16の延設部である補助容量電極16cとコンタクトホール17a1、17a2、17b1、17b2内でそれぞれ接続されている。TFT14がON状態にされると、ソースバスライン13から供給されるソース信号電圧が、第1電極21a1(L)、21a2(L)、21b1(L)および21b2(L)に供給される。LCD100Lの画素構造は、マルチ画素構造ではない。
第1電極21a2(L)および第1電極21b2(L)は、図2に示した液晶表示装置100Bの第1電極21aおよび21bと同様に、画素の列方向に沿って上下に配置されており、且つ、第1電極21a2(L)と第1電極21b2(L)との間に、CSバスライン(補助容量配線)15が設けられている。第1電極21a2(L)の下端のエッジおよび第1電極21b2(L)の上端のエッジ(いずれも行方向に平行)はCSバスライン15と重なるように配置されている。すなわち、第1電極21a2(L)と第1電極21b2(L)との間隙はCSバスライン15上に配置されている。このような配置を採用すると、液晶分子の配向が乱れる領域はCSバスライン15で遮光されるので、表示品位を向上させることができる。なお、第1電極21a2(L)と第1電極21b2(L)との間隙はCSバスライン15上に配置しなくてもよい。このような配置を採用すると、透過率を向上させることができる。
第1電極21a1(L)および21a2(L)は、それぞれ、第1基板に垂直な方向から見たときに第1方向に延びるスリット(第1直線成分)22a(L)を有するとともに、第1方向に平行な一対のエッジを有している。第1電極21b1(L)および21b2(L)は、それぞれ、第1方向と略90°異なる第2方向に延びるスリット(第2直線成分)22b(L)と、第2方向に平行な一対のエッジを有している。第1方向の方位角は135°(または315°)であり、第2方向の方位角は225°(または45°)である。
第1電極21a1(L)の第1方向に平行な一対のエッジの内の一方は第1電極21a2(L)の第1方向に平行な一対のエッジの一方と一定の間隙を開けて配置されており、同様に、第1電極21b1(L)の第2方向に平行な一対のエッジの一方は第1電極21b2(L)の第2方向に平行な一対のエッジの一方と一定の間隙を開けて配置されている。これらの間隙は、それぞれ、スリット22a(L)および22b(L)と同様に、第1ドメイン規制構造として機能する。第1電極21a1(L)の第1方向に平行な一対のエッジの内の他方を含む切欠き部(導電層がない部分)、第1電極21a2(L)の第1方向に平行な一対のエッジの内の他方を含む切欠き部、第1電極21b1(L)の第2方向に平行な一対のエッジの内の他方を含む切欠き部、および第1電極21b2(L)の第2方向に平行な一対のエッジの内の他方を含む切欠き部も、それぞれ、第1電極21a1(L)と21a2(L)との間隙および第1電極21b1(L)と21b2(L)との間隙と同様に、第1ドメイン規制構造として機能する。すなわち、液晶表示装置100Lの画素が有する第1ドメイン規制構造は、CSバスライン15よりも上側に、第1方向に平行な5本の第1直線成分を有し、CSバスライン15よりも下側に、第2方向に平行な5本の第2直線成分を有することになる。
液晶表示装置100Lは、図18(b)に示すように、第2電極の液晶層側には第2ドメイン規制構造として、誘電体突起44を有している。図18(b)においては、誘電体突起44および柱状スペーサ62にハッチングを付して示している。
誘電体突起44は、第1方向に延びる4本の第3直線成分44a1、44a2、44a3、44a4(44a)と、第2方向に延びる4本の第4直線成分44b1、44b2、44b3、44b4(44b)とを有している。第1基板に垂直な方向から見たときに、4本の第3直線成分は5本の第1直線成分と交互に配置されており、4本の第4直線成分は、5本の第2直線成分と交互に配置されている。このように配置された第1ドメイン規制構造および第2ドメイン規制構造によって、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインが形成される。
CSバスライン15から列方向の上側に延設されている補助容量対向電極18aは、誘電体突起44a2と重なる様に延設された部分と誘電体突起44a3と重なる様に延設された部分とを有しており、CSバスライン15から列方向の下側に延設されている補助容量対向電極18bは、誘電体突起44b2と重なる様に延設された部分と誘電体突起44b3と重なる様に延設された部分を有している。
また、CSバスライン15の延設部である補助容量対向電極18aおよび18bは、絶縁層を介して対向する補助容量電極16cと、補助容量(CS)を形成している。コンタクトホール17a1、17a2、17b1および17b2は、補助容量の上に形成されている。コンタクトホール17a1、17a2、17b1および17b2は、図4および図6を参照して説明したコンタクトホール17a(C)または17b(C)と同様の構造を有している。
液晶表示装置100Lでは、上述した液晶表示装置100Kと同様に、液晶表示装置100Bにおいて第1電極の右側エッジ付近に見られた環状の暗線(図3参照)を隠すように、補助容量対向電極18aおよび18bが配置されている。ここでは、補助容量対向電極18a、18bを遮光層に用いた例を示すが、補助容量電極16cを遮光層として用いてもよいし、他の電極層を用いてもよい。
LCD100Lにおいて、補助容量対向電極18aは、行方向に平行なエッジと列方向に平行なエッジとを含む、第1電極21aの右下の角部(延設部21a2E2(L))と重なるように形成されている。また、補助容量対向電極18bは、行方向に平行なエッジと列方向に平行なエッジとを含む、第1電極21b(L)の右上の角部(延設部21b2E2(L))と重なるように形成されている。すなわち、補助容量対向電極18a、18bはそれぞれ対応する角部の行方向に平行なエッジの少なくとも一部および列方向に平行なエッジの少なくとも一部と重なっている。従って、LCD100Lにおいても、図3に示した環状の暗線が、補助容量対向電極18a、18bによって隠される。
また、補助容量対向電極18aは誘電体突起44a2、44a3の端部と重なり、補助容量対向電極18bは誘電体突起44b2、44b3の端部と重なっている。したがって、これらドメイン規制構造の端部において液晶分子の配向が乱れても、補助容量対向電極18a、18bによって遮光されるので、表示品位に影響しない。なお、他のドメイン規制構造(スリット22a(L)、22b(L)、誘電体突起44a1、44a4、44b1、44b4)の端部は、ブラックマトリクス52(L)またはCSバスライン15などによって遮光されている。
さらに、LCD100Lは、LCD100Kと同様に、第1電極21a1(L)、21a2(L)、21b1(L)および21b2(L)が4つの延設部21a1E1(L)、21a2E2(L)、21b1E1(L)および21b2E2(L)を有している。
行方向(図18中左側)に突き出た延設部21a1E1(L)は、第1電極21a1(L)の左側エッジとスリット22a(L)の延長線とが交差する第1部分と、第1電極21aの左側エッジと誘電体突起44a2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に形成されている。
また、行方向(図18中右側)に突き出た延設部21a2E2(L)は、第1電極21a2(L)の右側エッジとスリット22a(L)とが交差する第1部分と、第1電極21a2(L)の下側エッジと誘電体突起44a3とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に形成されている。
同様に、第1電極21b1(L)は、第1電極21b(L)の左側エッジとスリット22b(L)の延長線とが交差する第1部分と、第1電極21b1(L)の左側エッジと誘電体突起44b2とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に、行方向(図18中左側)に突き出た延設部21b1E1(L)を有している。また、第1電極21b2(L)は、第1電極21b2(L)の右側エッジとスリット22b(L)とが交差する第1部分と、第1電極21b2(L)の上側エッジと誘電体突起44b3とが交差する部分である第2部分とで挟まれる部分に、行方向(図18中右側)に突き出た延設部21b2E2(L)を有している。
延設部21a1E1(L)は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22a(L)の延びる方向(第1方向)に平行なエッジを有している。延設部21a1E1(L)はまた列方向に平行なエッジを有している。同様に、延設部21b1E1(L)は、第1部分のエッジに延長線が交差するスリット22b(L)の延びる方向(第2方向)に平行なエッジを有している。延設部21b1E1(L)はまた列方向に平行なエッジを有している。
また、延設部21a2E2(L)は、第1部分のエッジに交差するスリット22a(L)の延びる方向(第1方向)に平行なエッジを有しており、そのエッジはスリット22a(L)のエッジと連続している。延設部21a2E2(L)はまた行方向に平行なエッジを有している。同様に、延設部21b2E2(L)は、第1部分のエッジに交差するスリット22b(L)の延びる方向(第2方向)に平行なエッジを有しており、そのエッジは、スリット22b(L)のエッジと連続している。延設部21b2E2(L)はまた行方向に平行なエッジを有している。
これらの延設部21a1E1(L)、21a2E2(L)、21b1E1(L)および21b2E2(L)の行方向の先端は、第1基板に垂直な方向から見たとき、ブラックマトリクス52(L)と重なるように配置されている。従って、延設部21a1E1(L)、21a2E2(L)、21b1E1(L)および21b2E2(L)の行方向の先端部において液晶分子の配向が乱れても、その部分はブラックマトリクス52(L)によって遮光されるので、表示に悪影響を及ぼさない。したがって、LCD100Lも、LCD100Kについて説明したように、上述の補助構造を設けなくとも第1電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することができる。
もちろん、上述したように、延設部を全て省略し、補助容量対向電極18a(C)などの電極層を用いて、液晶分子の配向が乱れる領域を遮光しても良いが、上述したように、延設部を設けることによって、有効開口率を増大させることができる。
上述したように、第1の発明および/または第2の発明によると、特許文献1に記載されている上述の補助構造を設けなくとも画素電極のエッジの近傍における液晶分子の配向乱れに起因する表示品位の低下を抑制することが可能なMVA型液晶表示装置が提供される。
本発明は、MVA型液晶表示装置に広く適用される。
12 ゲートバスライン
13 ソースバスライン
14 TFT
15 CSバスライン
16 ドレイン引き出し配線
16c 補助容量電極
17a、17b コンタクトホール
18a、18b 補助容量対向電極
21 第1電極(画素電極)
21a、21b 第1電極(副画素電極)
21aE1、21aE2、21bE1、21bE2 延設部
22 スリット(開口部)、第1ドメイン規制構造
22a 第1直線成分(スリット)
22b 第2直線成分(スリット)
33 半導体層
44 誘電体突起(リブ)、第2ドメイン規制構造
44a、44a1、44a2 第3直線成分(誘電体突起)
44b、44b1、44b2 第4直線成分(誘電体突起)
52 ブラックマトリクス
62 柱状スペーサ
100A〜100L 液晶表示装置

Claims (12)

  1. 行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、
    前記複数の画素のそれぞれは、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、前記第1基板に形成された少なくとも1つの第1電極と、前記少なくとも1つの第1電極に前記液晶層を介して対向する第2電極と、前記第1基板に形成された第1ドメイン規制構造と、前記第2基板に形成された第2ドメイン規制構造とを有し、前記第1ドメイン規制構造は前記少なくとも1つの第1電極に形成されたスリットを含み、前記第2ドメイン規制構造は前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起であって、
    前記第1ドメイン規制構造は、前記第1基板に垂直な方向から見たときに第1の方向に延びる第1直線成分と、前記第1の方向と略90°異なる第2の方向に延びる第2直線成分とを有し、前記第2ドメイン規制構造は、前記第1の方向に延びる第3直線成分と、前記第2の方向に延びる第4直線成分とを有し、前記第1および第2直線成分または前記第3および第4直線成分の少なくとも一方は複数存在し、前記第1基板の法線方向から見たときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分とは交互に配置されており、且つ、前記第2直線成分と前記第4直線成分とは交互に配置されており、
    前記複数の画素の内の任意の画素の前記液晶層に電圧が印加されたときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分との間および前記第2直線成分と前記第4直線成分との間に、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインを形成するMVA型の液晶表示装置であって、
    前記第1の方向および前記第2の方向は、前記行および前記列方向と交差する方向であって、
    前記少なくとも1つの第1電極は、行方向に平行な第1のエッジと、列方向に平行な第2のエッジとを含む第1の角部を有し、
    前記第1基板は、前記第1の角部の前記第1のエッジの少なくとも一部および前記第2のエッジの少なくとも一部と重なる電極層を更に有し、
    前記第1基板は、行ごとにCSバスラインを有し、
    前記少なくとも1つの第1電極は、前記CSバスライン上に境界を有し、列方向に沿って上下に配列された2つの第1電極を含み、前記2つの第1電極の少なくとも一方が、前記第1の角部を有し、
    前記複数の画素のそれぞれに対応する2つの補助容量を有し、前記2つの補助容量は、それぞれ前記2つの第1電極の内の対応する1つに電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、前記電極層は、前記補助容量対向電極または前記補助容量電極であって、
    前記2つの第1電極の内の上側の第1電極の下端のエッジは下側に突き出た第1凸部を有し、前記2つの第1電極の内の下側の第1電極の上端のエッジは上側に突き出た第2凸部を有し、前記第1凸部の下端のエッジおよび前記第2凸部の上端のエッジは、前記CSバスラインまたは前記補助容量対向電極と重なっている、液晶表示装置。
  2. 行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、
    前記複数の画素のそれぞれは、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、前記第1基板に形成された少なくとも1つの第1電極と、前記少なくとも1つの第1電極に前記液晶層を介して対向する第2電極と、前記第1基板に形成された第1ドメイン規制構造と、前記第2基板に形成された第2ドメイン規制構造とを有し、前記第1ドメイン規制構造は前記少なくとも1つの第1電極に形成されたスリットを含み、前記第2ドメイン規制構造は前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起であって、
    前記第1ドメイン規制構造は、前記第1基板に垂直な方向から見たときに第1の方向に延びる第1直線成分と、前記第1の方向と略90°異なる第2の方向に延びる第2直線成分とを有し、前記第2ドメイン規制構造は、前記第1の方向に延びる第3直線成分と、前記第2の方向に延びる第4直線成分とを有し、前記第1および第2直線成分または前記第3および第4直線成分の少なくとも一方は複数存在し、前記第1基板の法線方向から見たときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分とは交互に配置されており、且つ、前記第2直線成分と前記第4直線成分とは交互に配置されており、
    前記複数の画素の内の任意の画素の前記液晶層に電圧が印加されたときに、前記第1直線成分と前記第3直線成分との間および前記第2直線成分と前記第4直線成分との間に、液晶分子が倒れる方位が互いに約90°異なる4種類のドメインを形成するMVA型の液晶表示装置であって、
    前記第1の方向および前記第2の方向は、前記行および前記列方向と交差する方向であって、
    前記少なくとも1つの第1電極は、行方向に平行な第1のエッジと、列方向に平行な第2のエッジとを含む第1の角部を有し、
    前記第1基板は、前記第1の角部の前記第1のエッジの少なくとも一部および前記第2のエッジの少なくとも一部と重なる電極層を更に有し、
    前記第1基板は、行ごとにCSバスラインを有し、
    前記少なくとも1つの第1電極は、前記CSバスライン上に境界を有し、列方向に沿って上下に配列された2つの第1電極を含み、前記2つの第1電極の少なくとも一方が、前記第1の角部を有し、
    前記少なくとも1つの第1電極は、3つまたは4つの第1電極であって、前記3つまたは4つの第1電極は、前記2つの第1電極を含み、
    前記複数の画素のそれぞれに対応する3つまたは4つの補助容量を有し、前記3つまたは4つの補助容量は、それぞれ前記3つまたは4つの第1電極の内の対応する1つに電気的に接続された補助容量電極と、絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する補助容量対向電極を有し、
    前記電極層は、前記2つの第1電極の内の対応する1つに電気的に接続された前記補助容量電極または前記絶縁層を介して前記補助容量電極に対向する前記補助容量対向電極である、液晶表示装置。
  3. 前記補助容量電極上に形成された層間絶縁層をさらに有し、前記少なくとも1つの第1電極は前記補助容量電極上の前記層間絶縁層に形成されたコンタクトホール内で、前記補助容量電極と接続されている、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記電極層は、前記第1ドメイン規制構造または前記第2ドメイン規制構造の一部と重なっている、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1の方向または前記第2の方向に平行なエッジを有する、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記少なくとも1つの第1電極は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットを有する、請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 一列に配列された前記複数のスリットの間隔は8μm未満である、請求項6に記載の液晶表示装置。
  8. 前記2つの第1電極の一方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの一方だけを有し、前記2つの第1電極の他方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの他方だけを有する、請求項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第2ドメイン規制構造は、前記CSバスラインまたは前記補助容量対向電極の上において、それぞれの行方向に平行なエッジを互いに対向させて配置された前記第3直線成分と前記第4直線成分とを有し、前記第3直線成分の前記エッジと前記第4直線成分の前記エッジとの間隙は8μm未満である、請求項に記載の液晶表示装置。
  10. 前記2つの第1電極の一方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの一方だけを有し、前記2つの第1電極の他方は、前記第1の方向に一列に配列された複数のスリットまたは前記第2の方向に一列に配列された複数のスリットの他方だけを有する、請求項に記載の液晶表示装置。
  11. 前記第1基板の法線方向から見たとき、前記補助容量電極は上下方向または左右方向にくぼみを有するU字形状をしている、請求項1から10のいずれかに記載の液晶表示装置。
  12. 前記少なくとも1つの第1電極の前記第1の角部の前記第1のエッジおよび前記第2のエッジに対応する、前記第2の基板上の位置には、前記第2電極に形成されたスリットまたは前記第2電極の前記液晶層側に形成された誘電体突起は形成されていない、請求項1から11のいずれかに記載の液晶表示装置。
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