WO2019159552A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、液晶の駆動速度を上げることである。この課題を実現するために、本発明は、コモン電極１１０と画素電極１１２が形成された画素を有するＴＦＴ基板と、対向基板の間に液晶３０１が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極１１２は第１の方向に延在する線状電極を有し、前記対向基板には、平面で視て、前記線状電極と重複して、前記第１の方向に延在するリブ２０４が形成されている構成をとることを特徴とする。

Description

液晶表示装置

　本発明は表示装置に係り、特に高速応答を可能にする液晶表示装置に関する。

　液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

　液晶表示装置は、軽量であり、画面を高精細にも出来ることから色々な分野で用途が広がっている。しかし、液晶表示装置は種々の課題もある。その一つは、いわゆる混色の問題である。すなわち、液晶表示装置は、バックライトを使用するために、バックライトから斜めに入射する光が隣接する画素を通過する問題である。この問題は、画面が高精細になると顕著になる。特許文献１には、画素境界のオーバーコート膜を厚くすることによって、隣の画素に向かう光をストップする構成が記載されている。

　液晶表示装置は、視野角が問題である。ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式は、従来から使用されてきたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）方式に比較して視野角が優れている。ＶＡ方式は、ネガティブ液晶を用い、電界が印加されない場合は、液晶分子を基板に垂直方法に配向させ、液晶層に電界が印加された場合に、液晶分子を傾けさせることによって、画素を通過する光を制御するものである。特許文献２には、液晶層に電界を印加した場合に、液晶分子の傾きの方向を制御するために、対向基板側に突起（リベット）を形成する構成が記載されている。

特開２０１５－１０２６８３号公報 国際公開第２０１３／０２１９２６号

　ＩＰＳ（Ｉｎ　Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は、液晶を基板と平行に配向させ、ＴＦＴ基板に形成されたコモン電極と画素電極との間に電界を印加した時に、液晶分子を回転させることによって、液晶層の光の透過を制御するものであり、優れた視野角特性を有している。

　液晶表示装置では、動画対応あるいは高精細化等の要請から、高速駆動が求められている。液晶分子は、高電界であると、より早く応答する。ＩＰＳ方式は、画素電極とコモン電極の両方がＴＦＴ基板側に形成されているので、対向基板側での電界が弱く、対向基板側における液晶の応答が遅くなるために、高速駆動の対応に問題が生ずることを発明者は発見した。

　本発明は、特に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、対向基板における液晶の応答速度を改善し、高速駆動が可能な液晶表示装置を実現することである。

　本発明は上記課題を克服するものであり、主な具体的な手段は次のとおりである。

　（１）コモン電極と画素電極が形成された画素を有するＴＦＴ基板と、対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極は第１の方向に延在する線状電極を有し、前記対向基板には、平面で視て、前記線状電極と重複して、前記第１の方向に延在するリブが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

　（２）コモン電極の上に絶縁膜を挟んで画素電極が形成された画素を有するＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスを有する対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、平面で視て、前記画素電極は、前記ブラックマトリクスの開口部に形成され、前記画素電極は第１の方向に延在する３個以上の線状電極を有し、前記３個以上の線状電極の間には前記第１の方向に延在するスリットが存在し、前記対向基板には、平面で視て、前記線状電極と重複して、前記第１の方向に延在するリブが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

液晶表示装置の平面図である。 本発明が適用される液晶表示装置のＴＦＴ基板の表示領域の平面図である。 本発明が適用される液晶表示装置の表示領域の断面図である。 本発明による液晶表示装置の対向基板の表示領域の平面図である。 図４のＡ－Ａ断面図である。 図４のＢ－Ｂ断面図である。 本発明の原理を示す断面図である。 本発明における、ＴＦＴ基板と対向基板を重ねた場合の表示領域の平面図である。 本発明の構成を示す画素部分の拡大図である。 実施例２における、ＴＦＴ基板と対向基板を重ねた場合の表示領域の平面図である。 実施例２の構成を示す画素部分の拡大図である。 実施例３の原理を示す断面図である。 実施例３における、ＴＦＴ基板と対向基板を重ねた場合の表示領域の平面図である。 実施例３の構成を示す画素部分の拡大図である。 実施例４の第１の例を示すＴＦＴ基板の表示領域の平面図である。 実施例４の第１の例における、ＴＦＴ基板と対向基板を重ねた場合の表示領域の平面図である。 実施例４の第２の例を示すＴＦＴ基板の表示領域の平面図である。 実施例４の第２の例における、ＴＦＴ基板と対向基板を重ねた場合の表示領域の平面図である。

　以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。ＩＰＳ方式においても、液晶の誘電率異方性が正（ポジ型）のものを使用する場合と、液晶の誘電率異方性が負（ネガ型）のものを使用する場合とがある。ポジ型は、ネガ型に比べて応答速度が速い。一方ネガ型は、ポジ型に比べ透過率が高い。以下の実施例では、液晶の誘電率異方性がネガ型のものを例にとって説明する。ただし、本実施例はポジ型であっても良い。

　図１は本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１は携帯電話あるいはタブレット等に使用される液晶表示装置の例である。図１において、ＴＦＴや画素電極等を含む画素がマトリクス状に配置したＴＦＴ基板１０と、ブラックマトリクス等が形成された対向基板２０がシール材５０によって接着し、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０の間に液晶が挟持されている。

　ＴＦＴ基板１０と対向基板２０がオーバーラップしている部分に表示領域３０が形成されている。表示領域３０においてＴＦＴ基板１０には走査線１１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１１と映像信号線１２で囲まれた領域に画素１３が形成されている。

　図１において、ＴＦＴ基板１０は対向基板２０よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０がオーバーラップしていない部分に端子領域４０が形成されている。端子領域４０には、液晶表示パネルに信号や電力を供給するためにフレキシブル配線基板５００が接続している。

　図２は、本発明における液晶表示装置の表示領域の平面図である。図２において、走査線１１と映像信号線１２に囲まれた領域に画素電極１１２が形成されている。画素電極１１２は、２個のスリットを有し、３本の線状電極によって形成されている。各線状電極は中央付近で屈曲している。視野角特性をより均一にするためである。

　液晶分子の初期配向方向を規定する配向膜の配向軸ＡＬはネガ型の場合、配向膜の配向軸ALは横方向（x方向）となる。線状電極は、y方向に対して角度θだけ傾いている。画素電極１１２とコモン電極１１０の間に電圧が印加されたときの液晶分子の回転方向を規定するためである。また、液晶分子の初期配向方向を規定する配向膜の配向軸は、ポジ型の場合は縦方向（ｙ方向）となる。

　θの角度は、７度乃至１５度である。画素電極１１２を屈曲させることによって、画素の上側と下側とで液晶の回転方向を異ならせ、視野角をより均一にしている。しかし、線状電極の屈曲部では、液晶分子の回転方向が定まらず、いわゆるドメイン境界が発生する。ドメイン境界の部分では、透過率が低下する。

　画素電極１１２内のスリットの幅ｄ１は、平面で視た場合の、画素電極１１２と映像信号線１２との間隔ｄ２よりも大きい。これが本発明の特徴の一つになっている。

　図２において、半導体層１０３がスルーホール１３１において映像信号線と接続し、走査線１１の下を２回通過して、スルーホール１３２においてコンタクト電極１０７と接続している。半導体層１０３が走査線１１の下を通過する場所においてＴＦＴが形成されるので、図２では、ＴＦＴが直列に２個形成されている。あるいは、ダブルゲートのＴＦＴが形成されているということが出来る。

　コンタクト電極１０７は、有機パッシベーション膜１０９に形成されたスルーホール１３０において、画素電極１１２と接続している。有機パッシベーション膜１０９の上には、スルーホール１３０部分を除いてコモン電極１１０が平面状に形成されている。コモン電極１１０を覆って形成された容量絶縁膜１１１の上に画素電極１１２が形成されている。

　図３は図２に対応する表示領域の断面図である。図３におけるＴＦＴは、いわゆるトップゲートタイプのＴＦＴであり、使用される半導体としては、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｏｌｉ－Ｓｉ）が使用されている。一方、ａ－Ｓｉ半導体を使用した場合は、いわゆるボトムゲート方式のＴＦＴが多く用いられる。以後の説明では、トップゲート方式のＴＦＴを用いた場合を例にして説明するが、ボトムゲート方式のＴＦＴを用いた場合についても、本発明を適用することが出来る。

　図３において、第1絶縁基板であるガラス基板１００の上に酸化シリコン（以後ＳｉＯで代表させる）からなる第１下地膜１０１および窒化シリコン（以後ＳｉＮで代表させる）からなる第２下地膜１０２がＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される。第１下地膜１０１および第２下地膜１０２の役割はガラス基板１００からの不純物が半導体層１０３を汚染することを防止することである。

　第２下地膜１０２の上には半導体層１０３が形成される。この半導体層１０３は第２下地膜１０２に上にＣＶＤによってａ－Ｓｉ膜を形成し、これをレーザアニールすることによってｐｏｌｙ－Ｓｉ膜に変換したものである。このｐｏｌｙ－Ｓｉ膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。

　半導体膜１０３の上にはゲート絶縁膜１０４が形成される。このゲート絶縁膜１０４はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ　Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とするＳｉＯ膜である。この膜もＣＶＤによって形成される。その上にゲート電極１０５が形成される。ゲート電極１０５は図１に示す走査線１１が兼ねている。ゲート電極１０５は例えば、ＭｏＷ膜によって形成される。ゲート電極１０５あるいは走査線１１の抵抗を小さくする必要があるときはＡｌ合金をＴｉ等でサンドイッチしたものが使用される。

　ゲート電極１０５はフォトリソグラフィによってパターニングされるが、このパターニングの際に、イオンインプランテーションによって、リンあるいはボロン等の不純物をｐｏｌｙ－Ｓｉ層にドープしてｐｏｌｙ－Ｓｉ層にソースＳあるいはドレインＤを形成する。

　その後、ゲート電極１０５を覆って層間絶縁膜１０６をＳｉＯあるいはＳｉＮで形成する。層間絶縁膜１０６はゲート電極１０５とコンタクト電極１０７、あるいは、走査線１１と映像信号線１２を絶縁するためである。層間絶縁膜１０６およびゲート絶縁膜１０４には、映像信号線１２と半導体層１０３とを接続するためにスルーホール１３１が形成され、また、半導体層１０３とコンタクト電極１０７を接続するためのスルーホール１３２が形成される。

　映像信号線１２とコンタクト電極１０７の間には、半導体層１０３が走査線１１の下を２回通過することによって形成される、ダブルゲートのＴＦＴが形成されている。層間絶縁膜１０６とゲート絶縁膜１０４にスルーホール１３１、１３２を形成するためのフォトリソグラフィは同時に行われる。

　層間絶縁膜１０６の上にコンタクト電極１０７が形成される。コンタクト電極１０７は、スルーホール１３０を介して画素電極１１２と接続する。コンタクト電極１０７および映像信号線１２は、同層で、同時に形成される。コンタクト電極１０７および映像信号線（以後コンタクト電極１０７で代表させる）は、抵抗を小さくするために、例えば、ＡｌＳｉ合金が使用される。ＡｌＳｉ合金はヒロックを発生したり、Ａｌが他の層に拡散したりするので、例えば、ＴｉあるいはＭｏＷ等によるバリア層、およびキャップ層によってＡｌＳｉをサンドイッチする構造がとられている。

　コンタクト電極１０７を覆って無機パッシベーション膜（絶縁膜）１０８を被覆し、ＴＦＴ全体を保護する。無機パッシベーション膜１０８は第１下地膜１０１と同様にＣＶＤによって形成される。無機パッシベーション膜１０８を覆って有機パッシベーション膜１０９が形成される。有機パッシベーション膜１０９は、透明な感光性のアクリル樹脂で形成される。有機パッシベーション膜１０９は、アクリル樹脂の他、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等でも形成することが出来る。有機パッシベーション膜１０９は平坦化膜としての役割を持っているので、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０９の膜厚は１．５～４．５μｍであるが、多くの場合は２μｍ程度である。

　画素電極１１２とコンタクト電極１０７との導通を取るために、有機パッシベーション膜１０９にスルーホール１３０が形成される。その後コモン電極１１０となる透光性の導電材料であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリングによって形成し、スルーホール１３０およびその周辺からＩＴＯを除去するようにパターニングする。コモン電極１１０は各画素共通に平面状に形成することが出来る。

　その後、容量絶縁膜１１１となるＳｉＮをＣＶＤによって全面に無機絶縁膜として形成する。その後、スルーホール１３０内において、コンタクト電極１０７と画素電極１１２の導通をとるためのスルーホールを容量絶縁膜１１１および無機パッシベーション膜１０８に形成する。容量絶縁膜１１１は、コモン電極１１０と画素電極１１２の間に保持容量を形成するものであるから、容量絶縁膜と呼ばれる。

　その後、ＩＴＯをスパッタリングによって形成し、パターニングして画素電極１１２を形成する。画素電極１１２の形状は図２に示したとおりである。画素電極１１２の上に配向膜材料をフレキソ印刷あるいはインクジェット等によって塗布し、焼成して配向膜１１３を形成する。配向膜１１３の配向処理にはラビング法のほか偏光紫外線による光配向が用いられる。

　画素電極１１２とコモン電極１１０の間に電圧が印加されると図３に示すような電気力線が発生する。この電界によって液晶分子３０１を回転させ、液晶層３００を通過する光の量を画素毎に制御することによって画像を形成する。図３に示すように、画素電極１１２とコモン電極１１０との間に形成される電界は、ＴＦＴ基板１０側で強く、対向基板２０で弱い。したがって、対向基板２０側における液晶分子３０１の応答速度が遅くなる。本発明は、後で説明するように、対向基板２０側に平面で視てストライプ状のリブ２０４を形成することによって対向基板２０側における液晶分子３０１の応答速度の低下を防止している。

　図３において、液晶層３００を挟んで第2絶縁基板であるガラス基板２００を有する対向基板２０が配置されている。対向基板２０の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタが形成されており、これによってカラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。

　カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。本発明の特徴は、オーバーコート膜２０３にリブ２０４を形成し、このリブ２０４によって、対向基板２０側における液晶分子３０１の応答速度の低下を防止していることである。

　オーバーコート膜２０３の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜２０５が形成される。配向膜２０５の配向処理はＴＦＴ基板１０側の配向膜１１３と同様、ラビング法あるいは光配向法が用いられる。

　図４は対向基板２０の平面図であり、図２の画素部分に対応している。図４において、ブラックマトリクス２０２に開口部が形成され、この部分にカラーフィルタが形成されている。開口部２０２は、ＴＦＴ基板１０に形成された画素電極１１２に対応して、屈曲した長方形の形となっている。

　図４において、図２の画素電極１１２の櫛歯電極に対応して、平面で視てストライプ状のリブ２０４が形成されている。リブ２０４は、櫛歯電極の直線部に沿って形成され、櫛歯電極の屈曲部には形成されない。この範囲は、櫛歯電極の屈曲部を挟んでｙ方向にｈ４である。ｈ４の範囲にはドメイン境界が発生するので、リブ２０４による高速駆動の効果が期待できないからである。

　図５は、リブ２０４の形状を示す図４のＡ－Ａ断面図である。図５において、リブ２０４の高さｔｈは０．０５μｍ乃至０．５μｍであり、典型的には０．１μｍ乃至０．２μｍである。リブ２０４の幅ｗ２は、櫛歯電極の幅の１／２程度である。櫛歯電極の幅が例えば２μｍとした場合、リブ２０４の幅ｔｗは例えば１μｍである。リブ２０４の幅ｗ２は櫛歯電極の幅ｗ１の２０％乃至８０％に選定される。

　図６は図４のＢ－Ｂ断面図である。リブ２０４の長さｈ２は櫛歯電極の直線部の長さにしたがって、変化するが、櫛歯電極の屈曲部には形成されない分、リブ２０４は櫛歯電極よりも短い。

　リブ２０４は、オーバーコート膜２０３と同時に形成される。すなわち、オーバーコート膜２０３をリブ２０４の分、厚く形成し、その後、ハーフエッチング技術を用いてリブ２０４の部分をｔｈの高さで形成する。通常は、オーバーコート膜２０３の表面は、レベリング効果によって平坦となっている。オーバーコート膜２０３の表面が、ブラックマトリクスあるいはカラーフィルタの凹凸にしたがって、凹凸となっている場合もあるが、この凹凸の周期は、本発明によるリブ２０４の幅に比べればはるかに大きいので、区別は可能である。

　図７は、本発明の原理を示す断面図である。図７は原理図であるから、詳細断面構造は省略されている。図７において、ＴＦＴ基板側には、平面状にコモン電極１１０が形成され、その上に容量絶縁膜１１１が形成されている。容量絶縁膜１１１の上に画素電極１１２が形成され、画素電極１１２を覆って配向膜１１３が形成されている。

　対向基板側には、カラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成され、カラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の、ＴＦＴ基板側の画素電極１１２と対応する部分にリブ２０４が形成されている。図７においては、リブ２０４の断面は３角形であるが、これは、リブ２０４の作用をわかり易くするためであり、実際のリブ２０４の断面形状は図５のようになることが多い。リブ２０４及びオーバーコート膜２０３を覆って配向膜２０５が形成されている。

　図７において、液晶分子３０１はホモジニアス配向をしており、基板と平行に配向している。しかし、対向基板側において、リブ２０４が存在する部分は、リブ２０４の影響によって液晶分子３０１が傾いている。この傾きの方向は、櫛歯電極の延在方向と直角方向である。すなわち、画素電極１１２に電圧が印加された場合の液晶３０１の動きを補助する方向に傾いている。したがって、画素電極１１２に電界が印加された場合、液晶分子３０１は、電界の方向に迅速に配向する。つまり、応答速度を上げることが出来る。

　しかし、リブ２０４の部分では、電界が印加されない場合でも液晶分子３０１が傾いているので、黒のレベルが上昇する。すなわち、コントラストが低下する。本発明では、リブ２０４の高さ及び幅を所定の範囲に設定することによって、液晶の傾きを制御し、コントラストの低下を許容範囲内に抑えている。

　図８は、図２に示すＴＦＴ基板１０側の構成に、図４に示す対向基板２０側の構成を重ねあわせた状態を示す平面図である。図８において、画素電極１１２等が形成されたＴＦＴ基板１０側の構成は図２で説明したとおりである。画素電極１１２は対向基板２０に形成されたブラックマトリクス２０２の窓部分（開口部）に存在している。ＴＦＴ基板１０において、画素電極１１２が形成された領域以外は、対向基板２０に形成されたブラックマトリクス２０２によって覆われ、コントラストの向上を図っている。

　図８において、画素電極１１２の櫛歯電極に対応して対向基板２０に形成されたリブ２０４が配置している。リブ２０４は各櫛歯電極に対応して形成されている。リブ２０４部分には、図７に示すように、液晶分子３０１が基板平面に対して傾いて配向し、画素電極１１２とコモン電極１１０の間に電圧が印加された場合に、対向基板２０側における液晶分子３０１の応答が迅速になるようにしている。

　図９は、画素電極１１２付近のＴＦＴ基板１０と対向基板２０の関係を示す拡大図である。図９では、わかり易くするために、画素電極１１２、ブラックマトリクス２０２、リブ２０４等以外の要素は省略されている。図９において、櫛歯電極の直線部分に沿ってリブ２０４が形成されている。リブ２０４の長さｈ２は、櫛歯電極の長さｈ１よりもｈ３だけ短い。櫛歯電極の屈曲部分にはドメイン境界が形成されるので、リブ２０４を形成すると、ドメイン境界でのコントラストをさらに低下させるからである。

　図４において、ｈ４は、２×ｈ３×ＣＯＳθである。θは櫛歯電極のｙ方向に対する傾きである。ｈ４の値は、設計によって変化するが、例えば、櫛歯電極の幅が２μm、リブの幅が１μm、θが１０度の場合は、１μm程度でよい。ｈ４の値も、液晶の応答速度とコントラストの兼ね合いで決めることが出来る。

　図９において、リブ２０４の幅ｗ２は櫛歯電極の幅ｗ１よりも小さく、ｗ２/ｗ１は２０％から８０％である。また、リブ２０４の高さは０．１μｍ乃至０．２μｍである。この程度のリブ２０４であれば、コントラストを大幅に劣化させることは無い。一方、このリブ２０４によって、対向基板付近における液晶の応答速度を向上させることが出来る。

　図１０は、本実施例における実施例２の形態を示す平面図である。図１０が図８と異なる点は、３本の櫛歯電極の内、真ん中の櫛歯電極に対応する部分には、対向基板２０にリブ２０４が形成されていないことである。すなわち、リブ２０４が存在すると、コントラストの低下が若干生ずるために、図８は、中央の櫛歯電極にはリブ２０４を形成しないことによって、コントラストの低下を最小限に抑えた構成である。

　図１１は、図１０の画素電極１１２付近の拡大図である。図１１では、わかり易くするために、画素電極１１２、ブラックマトリクス２０２、リブ２０４等以外の要素は省略されている。図１１が図９と異なる点は、中央の櫛歯電極に対応する部分には、リブ２０４が形成されていないことである。つまり、櫛歯電極の幅、長さと、リブ２０４の幅、長さ等の関係は図９と同じである。

　図１１において、画素電極１１２のスリットの幅ｄ１は、画素電極１１２とブラックマトリクス２０２の間隔ｄ３よりも大きい。つまり、仮に、リブ２０４によってコントラストが低下するような場合であっても、リブ２０４付近には、ブラックマトリクス２０２が形成されているので、コントラストの低下を抑えることが出来る。

　一方、中央の櫛歯電極に対応する部分には、リブ２０４が形成されていないので、コントラストの低下は無い。つまり、図１１のような構成によって、液晶分子３０１の応答速度を上げることが出来るとともに、コントラストの低下を最小限に抑えることが出来る。

　なお、ｄ３を小さくするということは、画素の透過率が小さくなるという懸念が生ずる。本発明では、図２に示すように、画素電極１１２のスリットの間隔ｄ１を画素電極１１２と映像信号線１２との間隔ｄ２よりも大きくすることによって、図１１において、ｄ３を小さくしても、画素の透過率が大きく低下しないようにしている。

　このように、本発明によれば、コントラストの低下を防止しつつ、応答速度の向上を図ることが出来る。また、必要な液晶分子の応答速度に合わせて、コントラストの低下を抑制するような種々の構成を実現することが出来る。

　図１２は、本発明の実施例３の動作を示す断面図である。図１２が実施例２における図１０と異なる点は、ブラックマトリクス２０２が画素の両脇に形成されたリブ２０４を覆うように形成されていることである。リブ２０４の存在によって、対向基板２０付近の液晶分子３０１の応答速度が改善される。一方、リブ２０４付近は液晶分子３０１の配向が乱れるので、コントラストを低下させる。したがって、この領域をブラックマトリクス２０２によって覆うことにより、コントラストの低下を抑制することが出来る。

　図１２において、平面で視て、ブラックマトリクス２０２の端部はリブ２０４の端部と一致している。一方、画素電極１１２の櫛歯電極の幅は、リブ２０４の幅よりも大きいので、平面で視て、画素電極２０４の櫛歯電極の一方の端部がブラックマトリクス２０２よりも画素の内側に突出している。

　図１３は、本発明の実施例３を示す平面図である。図１３においても、３本の櫛歯電極の内、中央部の櫛歯電極と対応する部分にはリブ２０４が形成されていない。一方、両側の櫛歯電極に対応してリブ２０４が形成されている。しかし、このリブは、対向基板２０に形成されたブラックマトリクス２０２によって覆われている。この点が実施例２における図１０と異なる。

　図１４は、平面で視た場合の、画素電極１１２付近のＴＦＴ基板１０と対向基板２０の関係を示す拡大図である。図１４では、わかり易くするために、画素電極１１２、ブラックマトリクス２０２、リブ２０４等以外の要素は省略されている。図１４の基本的な構成は図１１と同様であるが、対向基板２０に形成されたブラックマトリクス２０２がリブ２０４を覆っている。言い換えると、対向基板２０において、リブ２０４の下にブラックマトリクス２０２が形成されている。

　図１４において、リブ２０４の端部とブラックマトリクス２０２の端部は略一致している。ブラックマトリクス２０２のパターニングもリブ２０４のパターニングもフォトリソグラフィによって行われるので、比較的正確にパターニング出来る。一方、画素の透過率は、分布があり、画素電極１１２の櫛歯電極の端部において最も大きい。したがって、ブラックマトリクス２０２は、画素電極１１２の櫛歯電極の内側の端部は覆わないほうが、透過率には有利である。

　このためには、例えば、両側の櫛歯電極と対応して形成されるリブ２０４は、図１４のｘ方向において、櫛歯電極の中心よりもリブ２０４の中心が外側に存在したほうが良い。このような構成によって、駆動速度は高速を保ったまま、透過率の低下を小さくすることが出来る。

　図１４では、リブ２０４による液晶の配向の乱れによるコントラストへの影響はブラックマトリクス２０２の存在によって半減されている。一方、液晶の応答速度は、実施例２と同様である。但し、図１４では、ブラックマトリクス２０２がリブ２０４を覆うように、大きな面積で形成されているので、画素の透過率が低下する。

　実施例１の構成は、液晶の応答速度の改善には、最も効果があるが、コントラストの低下に注意が必要な場合がある。図３は、コントラストへの影響は最も少ないが、画素の透過率、すなわち、明るさの低下を伴う。実施例２はその中間である。このように、実施例１乃至３のいずれを使用するかは、液晶の応答速度、コントラスト、明るさを勘案して、液晶表示装置の用途によって決めればよい。

　実施例１乃至３は、画素電極１１２で櫛歯電極が３本の場合について説明した。本発明は、櫛歯電極が３本以外の場合についても同様に適用することが出来る。また、実施例１乃至３では、１画素内において、櫛歯電極１１２が屈曲することによって、視野角の均一化を図る、いわゆるデュアルドメイン方式について説明した。本発明は、デュアルドメインに限らず適用することが出来る。

　図１５は、画素電極１１２に櫛歯電極が２本存在する場合の例である。また、図１５は、いわゆる疑似デュアルドメインと呼ばれる方式である。図１５において、上側の画素における櫛歯電極はｙ軸に対して反時計回りに傾いており、下側の画素における櫛歯電極はｙ軸方向に対して時計回りに傾いている。これによって、視野角特性を均一にしている。

　実施例１乃至３では、１画素内に２個のドメインを形成することによって視野角を均一化しているのに対して、図１５では、２個の画素間で液晶の配向が異なる領域を形成するので、疑似デュアルドメイン方式とよばれている。図１５の構成においては、実施例１乃至３における櫛歯電極の屈曲部に形成されるようなドメイン境界が発生しないので、画素の透過率には有利である。

　図１５は、図をわかり易くするために、画素電極１１２、走査線１１、映像信号線１２以外は省略している。図１５において、走査線１１が横方向（ｘ方向）に延在し、映像信号線１２が縦方向（ｙ方向）に延在し、走査線１１と映像信号線１２とで囲まれた領域に画素電極１１２が形成されている。図１５において、画素電極１１２の櫛歯電極は、液晶の配向軸方向ＡＬに対してθだけ傾いている。θの向きが画素の上側と下側とで異なっていることによって、視野角を均一にしている。

　図１５において、スリットのｘ方向の幅ｄ１は、画素電極１１２と映像信号線１２との間のｘ方向の間隔ｄ２よりも大きい。この関係は、実施例１の図２と同様であり、本発明の特徴の一つである。

　図１６は、ブラックマトリクス２０２及びリブ２０４が形成された対向基板２０をＴＦＴ基板１０と重ね合わせた場合の平面図である。図１６において、対向基板２０に形成されたブラックマトリクス２０２の開口部に対応してＴＦＴ基板１０に形成された画素電極１１２が存在している。画素電極１１２は２本の櫛歯電極を有しており、櫛歯電極に対応して、対向基板２０にリブ２０４が形成されている。

　リブ２０４の断面形状は図５及び図６で説明したのと同様である。また、リブ２０４の幅と、画素電極１１２の幅の関係も実施例１で説明したのと同様である。図１６において、リブの長さｈ２は櫛歯電極の長さｈ１と同じである。図１６では、実施例１等とは異なり、櫛歯電極が屈曲していないので、櫛歯電極に沿ったドメイン境界は発生しない、したがって、櫛歯電極の全長にわたって本発明のリブ２０４を形成し、液晶の応答速度を向上させることが出来る。ただし、リブ２０４の長さｈ１は、櫛歯電極の長さｈ２の範囲内で任意に形成することが出来る。

　図１６において、画素電極１１２に形成されたスリットのｘ方向の幅ｄ１は、ブラックマトリクス２０２と画素電極１１２とのｘ方向の間隔ｄ３よりも大きい。これによって、液晶の高速応答を実現しつつ、コントラストの低下を抑えることが出来る。このような構成は、図１５に示すような画素電極１１２のスリット幅ｄ１と画素電極１１２と映像信号線１２との間隔ｄ２を、ｄ１＞ｄ２とするように設定することによってよりより容易に実現することが出来る。

　図１６のような構成において、画素の透過率を若干犠牲にしても、コントラストを維持し、かつ、液晶の応答速度を早くしたい場合は、実施例３で説明したように、両側の櫛歯電極に対応するリブ２０４をブラックマトリクス２０２で覆うことが出来る。

　画面が高精細になると、画素の幅が小さくなり、スリットを形成できないほど、画素電極１１２の幅が小さくなる場合がある。このような場合、画素電極１１２が１本の櫛歯電極で構成される。すなわち、画素電極１１２が１本のストライプ状の電極になっている場合がある。本発明は、このような画素構成に対しても適用することが出来る。

　図１７は画素電極１１２が１本の櫛歯の場合の画素構成を示す平面図である。図１７は説明を簡単にするために、画素電極１１２、走査線１１、映像信号線１２以下は記載されていない。なお、画素電極１１２の下方には、平面状にコモン電極１１０が形成されている。

　図１７において、走査線と映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成されている。画素電極１１２は１本櫛歯（ストライプ状）である。図１７において、画素電極１１２がｙ方向に延在している。その代り、液晶の配向方向を決める配向軸ＡＬは、ｙ軸に対してθだけ傾いている。図１７では、画素電極１１２の延在方向がｙ方向で、配向方向ＡＬを傾けているが、逆に、配向方向ＡＬをｙ方向にして、画素電極１１２を傾けても良い。

　図１８は、ブラックマトリクス２０２及びリブ２０４が形成された対向基板２０をＴＦＴ基板１０と重ねあわせた状態における平面図である。平面で視て、対向基板２０に形成されたブラックマトリクス２０２の開口部に、ストライプ状の画素電極１１２が存在している。リブ２０４の断面形状は図５及び図６で説明したのと同様である。平面で視た、画素電極１１２の横方向（ｘ方向）の幅ｗ１とリブ２０４の幅ｗ２の関係は実施例１で説明したのと同様である。

　図１８において、リブ２０４の縦方向（ｙ方向）の長さは、画素電極１１２の縦方向の長さよりも短い。画素電極１１２の縦方向の先端付近には、ドメイン境界が発生するので、この部分には、リブ２０４が存在しない方が良い。したがって、画素電極１１２の先端からｈ５の距離にはリブは存在しない。つまり、画素電極１１２の長さｈ１はリブの長さｈ２よりも短い。ｈ５は１μm程度でもよい。

　図１８の構成においても、対向基板２０のリブ２０４付近では、電界を印加する前にあらかじめ液晶分子３０１が電界の印加方向に傾いているので、応答速度は速い。一方、コントラストの低下を抑えるように、リブ２０４の形状を制御しておく必要がある。

　以上で、櫛歯が２本の場合と１本の場合について説明したが、櫛歯が４本以上の場合は、櫛歯が３本の場合に準じて構成すればよい。例えば、ブラックマトリクス２０２に最も近い櫛歯のみにリブ２０４を対応させ、中央部分の櫛歯にはリブ２０４を対応させないようにして、液晶分子３０１の応答速度とコントラストのバランスを取る等を行うことが出来る。このような構成は、実施例２及び実施例３の構成に準じて行えばよい。

　また、本実施例に用いる液晶分子３０１はネガ液晶・ポジ液晶でも何れでも良く、ネガ液晶を用いた場合は高い透過率を低下させることなく、応答速度を向上させることができる。ポジ液晶を用いた場合はより応答速度を高めることができる。

　さらに、本実施例ではコモン電極１１０と画素電極１１２は容量絶縁膜１１１を間に挟んで配置されているが、コモン電極と画素電極とが共通の絶縁膜上に形成されるものであっても良い。この場合、ブラックマトリクス２０２の開口部にコモン電極と画素電極があり、この場合のリブ２０４はコモン電極と画素電極の直上に形成される構成となる。

　１１…走査線、　１２…映像信号線、　３０…表示領域、　４０…端子領域、　５０…シール材、　１０…ＴＦＴ基板、　１００…第1絶縁基板、　１０１…第１下地膜、　１０２…第２下地膜、　１０３…半導体層、　１０４…ゲート絶縁膜、　１０５…ゲート電極、　１０６…層間絶縁膜、　１０７…コンタクト電極、　１０８…無機パッシベーション膜、　１０９…有機パッシベーション膜、　１１０…コモン電極、　１１１…容量絶縁膜、　１１２…画素電極、　１１３…配向膜、　１３０…スルーホール、　１３１…スルーホール、　１３２…スルーホール、　２０…対向基板、　２００…第2絶縁基板、　２０１…カラーフィルタ、　２０２…ブラックマトリクス、　２０３…オーバーコート膜、　２０４…リブ、　２０５…配向膜、　３００…液晶層、　３０１…液晶分子、　５００…フレキシブル配線基板、　ＡＬ…配向方向、　Ｄ…ドレイン、　Ｓ…ソース

Claims (18)

1. 　コモン電極と画素電極と、が形成された画素を有するＴＦＴ基板と、対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、　
   　　前記画素電極は第１の方向に延在する線状電極を有し、
   　前記対向基板には、平面で視て、前記線状電極と重複して、前記第１の方向に延在するリブが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 　前記リブの幅は、前記線状電極の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 　前記リブの前記第１の方向の長さは、前記線状電極の前記第１の方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 　前記リブの高さは、前記０．１μｍ乃至０．２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 　前記リブはオーバーコート膜にオーバーコート膜と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 　前記線状電極は屈曲部を有しており、前記屈曲部に対応する部分には、前記リブは形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 　前記画素電極は前記線状電極を複数有し、前記複数の線状電極の間には前記第１の方向に延在するスリットが存在していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 　コモン電極の上に絶縁膜を挟んで画素電極が形成された画素を有するＴＦＴ基板と、ブラックマトリクスを有する対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   　平面で視て、前記画素電極は、前記ブラックマトリクスの開口部に形成され、
   　前記画素電極は第１の方向に延在する３個以上の線状電極を有し、
   　前記３個以上の線状電極の間には前記第１の方向に延在するスリットが存在し、
   　前記対向基板には、平面で視て、前記線状電極と重複して、前記第１の方向に延在するリブが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
9. 　前記線状電極は３個存在していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 　前記スリットの前記第１の方向と直角の方向の幅は、平面で視た場合に、前記線状電極と前記ブラックマトリクスの開口部の端部との前記第１の方向と直角方向の距離よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 　前記３個の線状電極において、平面で視て、外側の2個の線状電極と重複して前記リブが存在し、前記外側の2個の線状電極よりも内側の線状電極とは前記リブは重複していないことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 　前記３個以上の線状電極において、平面で視て、外側の線状電極と重複して前記リブか存在し、平面で視て、前記外側の線状電極と重複した前記リブと重複してブラックマトリクスが存在していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
13. 　前記外側の線状電極よりも内側の線状電極には、平面で視て、前記リブは重複していないことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 　前記リブはオーバーコート膜にオーバーコート膜と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
15. 　前記リブの幅は、前記線状電極の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 　前記リブの前記第１の方向の長さは、前記線状電極の前記第１の方向の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 　前記リブの高さは、前記０．１μｍ乃至０．２μｍであることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 　前記線状電極は屈曲部を有しており、前記屈曲部に対応する部分には、前記リブは形成されていないことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。

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