JP2004077698A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチドメイン型VANモードを採用した場合であっても、高い透過率を実現可能な液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表示装置1は、互いに対向した第1及び第2基板7,15と、前記第1基板7の前記第2基板15との対向面に設けられた画素電極10と、前記第1基板7の前記第2基板15との対向面に設けられた配線と、前記第2基板15の前記第1基板7との対向面に設けられた共通電極16と、前記画素電極10と前記共通電極16との間に介在した液晶層4とを具備し、前記画素電極10は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、前記配線の少なくとも一部は、前記複数の櫛形導電層の隣り合う2つの間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明の液晶表示装置1は、互いに対向した第1及び第2基板7,15と、前記第1基板7の前記第2基板15との対向面に設けられた画素電極10と、前記第1基板7の前記第2基板15との対向面に設けられた配線と、前記第2基板15の前記第1基板7との対向面に設けられた共通電極16と、前記画素電極10と前記共通電極16との間に介在した液晶層4とを具備し、前記画素電極10は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、前記配線の少なくとも一部は、前記複数の櫛形導電層の隣り合う2つの間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型であり且つ低消費電力であるなどの様々な特徴を有しており、ワープロ、ノート型パソコン、携帯電話、及びカーナビゲーションシステムなどのディスプレイとして広く使用されている。このような液晶表示装置では、現在、薄膜トランジスタ(以下、TFTという)などの能動素子をスイッチング素子として使用するとともにネマチック液晶を用いたTFT−TNモードを主に利用している。この表示モードを利用した液晶表示装置では、10インチ程度の画面サイズとフルカラー表示とが実現されており、そのような液晶表示装置は情報端末用ディスプレイなどとして利用されている。
【0003】
しかしながら、TNモードの液晶表示装置にフルカラー表示可能な構成を採用した場合、視野角が極めて狭くなるという問題を生じる。また、動画を表示した際に尾引き現象を生じ、動画表示品位が低いという問題がある。このような理由から、ネマチック液晶を用いた液晶表示装置の用途は制限されている。
【0004】
近年、液晶表示装置は、デスクトップコンピュータやワークステーションなどのモニタに加え、テレビなどへの応用が要求され始めている。上述したTNモードでは、そのような用途に要求される視野角特性と応答速度とを実現することができず、そのため、ネマチック液晶を用いたOCBモード、VAN(Vertical Aligned Nematic)モード、及びIPSモードや、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶(Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal)モード及び反強誘電性液晶モードを採用することが検討されている。
【0005】
これら表示モードのうち、VANモードでは、従来のTN(Twisted Nematic)モードよりも速い応答速度を得ることができ、しかも、垂直配向のため静電気破壊などの不良を発生させるラビング処理が不要である。なかでも、各画素領域を液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインへと分割したマルチドメイン型VANモードは、視野角の補償設計が比較的容易なことから特に注目を集めている。
【0006】
しかしながら、マルチドメイン型VANモードの液晶表示装置は、ドメイン分割によって誘起されるディスクリネーションなどにより、TNモードの液晶表示装置に比べて透過率が低い傾向にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、マルチドメイン型VANモードを採用した場合であっても、高い透過率を実現可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の側面によると、互いに対向した第1及び第2基板と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた配線と、前記第2基板の前記第1基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電極と前記共通電極とに挟まれた領域である画素領域内に、面内方向で隣り合う複数の縞状領域を形成する液晶表示装置であって、前記複数の縞状領域のそれぞれは、電界の強さが互いに異なる第1及び第2帯状領域を面内方向に交互に及び繰り返し配列してなり、前記第1領域の長手方向は前記複数の縞状領域の隣り合う2つの間で互いに異なり、前記配線の少なくとも一部は前記2つの縞状領域間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0009】
また、本発明の第2の側面によると、互いに対向した第1及び第2基板と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた配線と、前記第2基板の前記第1基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、前記配線の少なくとも一部は、前記複数の櫛形導電層の隣り合う2つの間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図1に示す液晶表示装置1は、VAN型の液晶表示装置であって、アクティブマトリクス基板(或いは、アレイ基板)2と対向基板3との間に液晶層4を挟持させた構造を有している。これらアクティブマトリクス基板2と対向基板3との間隔は図示しないスペーサによって一定に維持されている。また、この液晶表示装置1の両面には、偏光フィルム5が貼り付けられている。
【0012】
アクティブマトリクス基板2は、ガラス基板のような透明基板7を有している。透明基板7の一方の主面上には配線及びスイッチング素子8が形成されている。また、それらの上には、カラーフィルタ層9、画素電極10、及び配向膜11が順次形成されている。
【0013】
透明基板7上に形成する配線は、アルミニウム、モリブデン、及び銅などからなる走査線、信号線、及び補助容量線などである。また、スイッチング素子8は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、及びタンタルなどをメタル層としたTFTであり、走査線及び信号線などの配線並びに画素電極10と接続されている。アクティブマトリクス基板2では、このような構成により、所望の画素電極10に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。
【0014】
カラーフィルタ層9は、青、緑、赤色の着色層9a〜9cで構成されている。カラーフィルタ層9には、コンタクトホールが設けられており、画素電極10は、このコンタクトホールを介してスイッチング素子8と接続されている。着色層9a〜9cは、着色染料や着色顔料を含有した感光性樹脂を用いて形成することができる。
【0015】
画素電極10は、ITOのような透明導電材料で構成され得る。画素電極10は、例えばスパッタリング法などにより薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてその薄膜をパターニングすることにより形成することができる。
【0016】
画素電極10上に形成する配向膜11は、ポリイミドなどの透明樹脂からなる薄膜で構成されている。なお、本実施形態では、この配向膜11には、ラビング処理は施さずに垂直配向性を付与している。
【0017】
対向基板3は、ガラス基板のような透明基板15上に、共通電極16及び配向膜17を順次形成した構造を有している。これら共通電極16及び配向膜17は、アクティブマトリクス基板2に設けた画素電極10及び配向膜11と同様の材料で形成され得る。なお、本実施形態では、共通電極16は平坦な連続膜として形成されている。
【0018】
図2は、図1に示す液晶表示装置1で利用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図2に示す構造では、1つの画素電極10は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された4つ櫛形導電層10a〜10dで構成されている。画素電極10を構成するそれぞれの櫛形導電層10a〜10dは、櫛歯部10−1とスリット部10−2とを交互に及び繰り返し配列した構造を有している。図1に示す液晶表示装置1では、このような構成を採用することにより、画素領域を、画素電極10を構成する櫛形導電層10a〜10dに対応して、液晶分子のチルト方向が互いに異なる4つのドメインへと分割することができる。これについては、図3(a)〜(d)を参照しながら説明する。
【0019】
図3(a)〜(d)は、図1に示す液晶表示装置1に図2に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図3(a),(c)は平面図であり、図3(b),(d)は図3(a),(c)に示す構造を図中下側から見た側面図である。また、図3(a)〜(d)では、簡略化のため、幾つかの構成要素を省略している。
【0020】
画素電極10と共通電極16との間に電圧を印加していない場合、配向膜11,17は、液晶層4を構成する液晶分子25,具体的には誘電率異方性が負の液晶分子,にそれらを垂直配向させるように作用する。そのため、液晶分子25は、それらの長軸が配向膜11の膜面に対してほぼ垂直となるように配向する。
【0021】
画素電極10と共通電極16との間に比較的低い第1電圧を印加すると、画素電極10に設けたスリット部10−2の上方には漏れ電界が生じる。そのため、そこでは、電気力線は図3(b)に示すように傾く。
【0022】
画素電極10と共通電極16との間に電圧を印加することによって生じる電界はその電気力線に垂直な方向に液晶分子25を配向させるように作用する。したがって、液晶分子25は、配向膜11,17及び電界からの作用によって、図3(a)に示すように配向しようとする。
【0023】
しかしながら、図3(a)に示す状態では、右側の液晶分子25の配向状態と左側の液晶分子25の配向状態とが干渉し合う。そのため、液晶分子25は、図中、上向きまたは下向きにチルト方向を変化させて、より安定な配向状態をとろうとする。
【0024】
ここで、図3(a)に示すように、櫛歯部10−1及びその近傍が、図中、上下方向に関して対称的な(或いは、等方的な)形状を有しているとする。この場合、液晶分子25が、矢印31で示すように上向きにチルト方向を変化させる確率と、矢印32で示すように下向きにチルト方向を変化させる確率とは等しくなる。
【0025】
これに対し、図3(c)に示すように、櫛歯部10−1及びその近傍が、図中、上下方向に関して非対称な(或いは、異方的な)形状を有している場合、画素電極10の両端部間で電気力線が非対称となり、同様に、スリット部10−2の両端部間でも電気力線が非対称になる。そのため、液晶分子25が矢印32で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子25が矢印31で示す方向に配向した配向状態に比べてより安定となる。その結果、液晶分子25の平均的なチルト方向(ディレクタ)は、図3(c)に矢印32で示すように下向きとなる。
【0026】
画素電極10と共通電極16との間に印加する電圧を第1電圧よりも高い第2電圧にまで高めると、配向膜11,17が液晶分子25を垂直配向させようとする作用に対して、電界が液晶分子25をその電気力線に垂直な方向に配向させようとする作用がより大きくなる。したがって、液晶分子25は、水平配向に近づく方向にチルト角を変化させる。
【0027】
ここで、電極10,16間に印加する電圧を第2電圧とした場合でも、電極10,16間に印加する電圧を第1電圧とした場合と同様に、液晶分子25が矢印32で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子25が矢印31で示す方向に配向した配向状態に比べてより安定である。そのため、電極10,16間に印加する電圧を第1及び第2電圧間で変化させた場合、液晶分子25のディレクタは櫛歯部10−1やスリット部10−2の配列方向に垂直な面内で変化することとなる。すなわち、電極10,16間に印加する電圧を第1及び第2電圧間で変化させた場合、液晶分子25は、その平均的なチルト方向を櫛歯部10−1やスリット部10−2の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させる。
【0028】
したがって、画素電極10を構成する4つの櫛形導電層10a〜10d間で櫛歯部10−1やスリット部10−2の長手方向を異ならしめることにより、液晶分子25のチルト方向を図2に示すように維持したまま、そのチルト角を変化させることができる。すなわち、アクティブマトリクス基板2に設けた構造のみで、1つの画素領域内に液晶分子25のチルト方向が互いに異なる4つのドメインを形成することができる。また、本実施形態では、液晶分子25の平均的なチルト方向を櫛歯部10−1やスリット部10−2の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させることができるため、より速い応答速度を実現することができるのに加え、配向不良が発生し難く、良好な配向分割が可能である。
【0029】
このように、本実施形態では、画素領域内に平面波状の電界の強さの分布を形成するとともにその強さを変化させて液晶層4の光学特性を制御することにより表示を行う。上述したような制御を行う場合、液晶層4中の櫛歯部10−1上の部分には、スリット部10−2上の部分に比べてより強い電界が形成される。そのため、櫛歯部10−1上の部分では、スリット部10−2上の部分に比べて、液晶分子25はより大きく倒れる。すなわち、液晶層4の櫛歯部10−1上の部分とスリット部10−2上の部分とでは、液晶分子25の平均的なチルト角は互いに異なる。このようなチルト角の違いは、光学的な違いとして観察可能である。
【0030】
図4は、図1に示す液晶表示装置1に図2に示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例を示す図である。なお、図4は、電極10,16間に第1電圧乃至第2電圧の範囲内の第3電圧を印加した場合に観察される平面波状の透過率分布を示している。このように、本実施形態によると、図1乃至図3を参照して説明した特徴は、光学的特徴として観察することも可能である。
【0031】
ところで、アクティブマトリクス基板には、通常、走査線や信号線に加え、補助容量線を形成する。以下、一般的なアクティブマトリクス基板の配線構造について説明する。
【0032】
図5は、一般的なアクティブマトリクス基板の配線構造を概略的に示す平面図である。図5において、走査線21は横方向に延在しており、信号線22は走査線21に対して略直交するように縦方向に延在している。また、補助容量線23は、隣り合う走査線21間に位置するように横方向に延在している。走査線21はTFT8のゲートを兼ねており、TFT8のソース・ドレインの一方は信号線22に接続され、他方は画素電極10に接続されている。
【0033】
走査線21、信号線22、及び補助容量線23には、一般に、遮光性の材料を使用している。そのため、それら配線21〜23が設けられた領域は表示に寄与しない。
【0034】
図6は、図1に示す液晶表示装置1で採用可能な配置の一例を概略的に示す平面図である。なお、図6に示す画素電極10は、図2に示す画素電極10を縦方向に引き伸ばした形状を有している。また、図6では、複雑化を避けるため、TFT8などは省略している。さらに、図6では参照符号を付していないが、以下の説明では、画素電極10を構成している4つの部分を櫛形導電層10a〜10dと呼ぶこととする。
【0035】
図6に示すように、本実施形態では、配線21〜23の少なくとも1種と櫛形導電層10a〜10dの隣り合う2つの間の境界とが重なり合うように画素電極10を配置する。ここでは、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10dの隣り合う2つの間の境界とが重なり合うように画素電極10を配置している。
【0036】
図4に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1では、明表示時に、櫛形導電層10a〜10d間の境界位置に略十字型の暗部を生じる。また、画素電極10の周囲にも暗部を生じる。これら暗部は表示には寄与しないので、例えば、図6のように画素電極10を配置すると、暗部と配線21〜23とが重なり合う。すなわち、配線構造に由来して表示に寄与し得ない領域と液晶配向に由来して表示への寄与が小さい領域とを重ね合わせることができる。したがって、本実施形態によると、高い透過率を実現可能である。
【0037】
また、櫛形導電層10a〜10d間の境界領域では、液晶分子25のチルト方向が安定化するまでに比較的長い時間を要するため、電圧印加から透過率が安定化するまでに要する時間が長い。したがって、例えば、図6のように画素電極10を配置することにより、電圧印加から透過率が安定化するまでに要する時間を短縮することができる。
【0038】
本実施形態では、配線21〜23及び画素電極10に様々な配置を採用可能である。
図7(a)は図1に示す液晶表示装置1で採用可能な配置の他の例を概略的に示す平面図であり、図7(b)は図1に示す液晶表示装置1で採用可能な配置のさらに他の例を概略的に示す平面図である。図7(a),(b)に示す画素電極10は、それぞれ図2に示す画素電極10と同様の形状を有するサブ画素電極10A〜10Cを縦に並べて互いに電気的に接続した構造を有している。なお、図7(a),(b)には参照符号を付していないが、以下の説明では、サブ画素電極10A〜10Cのそれぞれを構成している4つの部分を櫛形導電層10a〜10dと呼ぶこととする。
【0039】
図7(a)では、画素電極10は、補助容量線23がサブ画素電極10Bの櫛形導電層10a,10b間の境界及び櫛形導電層10c,10d間の境界に重なるように,すなわち、補助容量線がサブ画素電極10B内で横方向に延在している櫛形導電層10a〜10d間の境界に重なるように,配置されている。他方、図7(b)では、画素電極10は、補助容量線23がサブ画素電極10Aの櫛形導電層10bとサブ画素電極10Bの櫛形導電層10aとの境界及びサブ画素電極10Aの櫛形導電層10dとサブ画素電極10Bの櫛形導電層10cとの境界に重なるように,すなわち、補助容量線がサブ画素電極10A,10B間の境界に重なるように,配置されている。
【0040】
サブ画素電極10B内で横方向に延在している櫛形導電層10a〜10d間の境界領域では、第3電圧を印加することにより、液晶分子25のチルト角は十分に変化させることができるが、チルト方向の制御性が低い。他方、サブ画素電極10A,10B間の境界領域では、第3電圧を印加しても、液晶分子25のチルト角を十分に変化させることは難しく、また、チルト方向の制御性も低い。したがって、透過率の観点では、通常、図7(a)に示す配置を採用するよりも、図7(b)に示す配置を採用したほうが有利である。なお、補助容量線23と画素電極10とそれらの間に介在する誘電体層とが形成する容量の観点からは、通常、図7(b)に示す配置を採用するよりも、図7(a)に示す配置を採用したほうが有利である。
【0041】
以上、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせることについて説明したが、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせる代わりに、走査線21及び/または信号線22と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせてもよい。また、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせるとともに、走査線21及び/または信号線22と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせてもよい。
【0042】
図2乃至図7を参照して説明した構造では、櫛歯部10−1やスリット部10−2の幅を一定としたが、櫛歯部10−1やスリット部10−2の幅をそれらの長手方向に沿って変化させてもよい。
【0043】
図8は、図1に示す液晶表示装置1で利用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図である。また、図9は、図1に示す液晶表示装置1に図8に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図8では、画素電極10を構成する4つの櫛形導電層10a〜10dのうち導電層10aのみが描かれており、図9では、図8に示す導電層10aの一部のみが描かれている。
【0044】
図8及び図9に示す構造では、櫛歯部10−1の幅は画素電極10の中央部から周縁部に向けて連続的に減少し、スリット部10−2の幅は画素電極10の中央部から周縁部に向けて連続的に増加している。このような構造によると、図9に示すように、櫛歯部10−1の上端における液晶配向及びスリット部10−2の下端における液晶配向に加え、櫛歯部10−1やスリット部10−2の両側端における液晶配向も、ディレクタの方向が矢印32で示す方向となるように作用する。したがって、図8及び図9に示す構造によると、透過率や応答速度をさらに向上させることができる。
【0045】
上記の説明では、画素電極10を櫛歯部10−1とスリット部10−2とを備えた櫛形導電層10a〜10dで構成することにより、各ドメイン内に、電界の強さが弱い領域と電界の強さが強い領域とを交互に及び周期的に配列した電界分布を生じさせた。このように櫛形導電層10a〜10dを利用した場合、比較的高い自由度で設計を行うことが可能である。しかしながら、そのような電界分布は他の方法で生じさせることもできる。
【0046】
例えば、スリット部10−2が設けられていない一般的な形状の画素電極10上に、スリット部10−2と同様のパターンで誘電体層を設けてもよい。この場合、誘電体層の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などのように液晶材料よりも誘電率が低いものであれば、誘電体層の上方に電界の強さがより弱い領域を形成することができる。したがって、スリット部10−2を設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【0047】
また、スリット部10−2が設けられていない一般的な形状の画素電極10上に、透明絶縁体層を介して配線を設けてもよい。この配線は、例えば、信号線、ゲート線、補助容量配線などであり、スリット部10−2と同様のパターンで配列する。このような構造によると、配線の上方に電界の強さがより強い領域を形成することができる。したがって、この場合も、スリット部10−2を形成した場合と同様の効果を得ることができる。
【0048】
なお、液晶表示装置1が透過型である場合、上述した誘電体層及び配線の材料は、透過率の観点から、透明な材料であることが好ましい。また、液晶表示装置1が反射型である場合、上述した誘電体層及び配線の材料として、透明な材料に加え、金属材料のように不透明な材料を用いてもよい。
【0049】
以上説明した実施形態において、液晶層4中の電界の強さがより強い領域の幅W1と電界の強さがより弱い領域の幅W2との和W12は20μm以下であることが好ましい。通常、和W12が20μm以下であれば、液晶分子の配向を上述したように制御することができ、十分な透過率を実現することができる。また、和W12は6μm以上であることが好ましい。一般に、和W12が6μm以上であれば、液晶層4中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせるための構造を十分に高い精度で形成することができるのに加え、上述した液晶配向を安定に生じさせることができる。
【0050】
なお、和W12は、画素電極10の櫛歯部10−1の幅とスリット部10−2の幅との和、画素電極10上の誘電体層に挟まれた領域の幅と誘電体層の幅との和、画素電極10上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅との和、第3電圧印加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅との和、第3電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域の幅との和などとほぼ等しい。したがって、これら幅も20μm以下であること及び6μm以上であることが好ましい。
【0051】
本実施形態において、幅W1及び幅W2は、それぞれ、8μm以下であることが好ましい。また、幅W1及び幅W2は、それぞれ、4μm以上であることが好ましい。この範囲においては、応答速度及び透過率に関して実用上十分な性能を期待することができる。
【0052】
なお、幅W1と幅W2とは、画素電極10の櫛歯部10−1の幅とスリット部10−2の幅、画素電極10上の誘電体層に挟まれた領域の幅と誘電体層の幅、画素電極10上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅、第3電圧印加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅、第3電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域の幅などに対応している。したがって、これら幅も8μm以下であること及び4μm以上であることが好ましい。
【0053】
本実施形態において、液晶層4中の電界の強さがより強い領域の長さ及び電界の強さがより弱い領域の長さは、それぞれ、幅W1及び幅W2よりも長ければよいが、それらの和である幅W12に対して2倍以上であることが好ましい。この場合、より多くの液晶分子をそれら領域の長さ方向に配向させることができる。
【0054】
上記実施形態では、液晶層4中の電界の強さがより強い領域及びより弱い領域の双方を、図3(c)に示すように上下方向に関して非対称としたが、図3(a)に示すように上下方向に関して対称としてもよい。但し、前者の場合、応答速度などの点で有利である。
【0055】
本実施形態では、誘電率異方性が負のネマチック液晶を垂直配向させたVANモードを採用したが、誘電率異方性が正のネマチック液晶を用いることも可能である。特に、高いコントラストが望まれる場合は、VANモードを採用し且つノーマリブラックとすることにより、例えば、400:1以上の高いコントラストと高透過率設計による明るい画面設計とが可能である。
【0056】
本実施形態において、見掛け上、液晶の光学応答を速めるために、偏光フィルム5の光透過容易軸或いは光吸収軸と電界の強い領域と弱い領域との配列方向とが為す角度を45°から所定の角度θだけずらしてもよい。この角度θは、視野角などに応じて設定することもできるが、応答時間を短縮するには22.5°とすることが最も効果的である。
【0057】
本実施形態において、画素電極10を構成する櫛形導電層10a〜10dの形状に特に制限はなく、例えば、矩形や扇形とすることができる。また、本実施形態では、画素電極10またはサブ画素電極10A〜10Cのそれぞれを4つの櫛形導電層10a〜10dで構成したが、画素電極またはサブ画素電極10A〜10Cのそれぞれを構成する櫛形導電層の数は2以上であれば特に制限はない。
【0058】
本実施形態では、第3電圧印加時に液晶層中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせる構造を、アクティブマトリクス基板2のみに設けたが、アクティブマトリクス基板2及び対向基板3の双方に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせてセルを形成する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる。
【0059】
また、本実施形態では、カラーフィルタ層9をアクティブマトリクス基板2に設けた構造を採用したが、カラーフィルタ層9は対向基板3に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせてセルを形成する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる。
【0060】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
本例では、以下に説明する方法により図1に示す液晶表示装置1を作製した。なお、本例では、画素電極10や配線21〜23に、図6に示す構造及び配置を採用した。
【0061】
まず、通常のTFT形成プロセスと同様に成膜とパターニングとを繰返し、ガラス基板7上に、走査線21や信号線22や補助容量線23等の配線並びにTFT8を形成した。次に、ガラス基板7のTFT8等を形成した面に、常法によりカラーフィルタ層9を形成した。
【0062】
次いで、ガラス基板7の透明絶縁膜9を形成した面に対し、所定のパターンのマスクを介してITOをスパッタリングした。その後、このITO膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして用いてITO膜の露出部をエッチングした。以上のようにして、図6に示すように画素電極10を形成した。なお、ここでは、櫛歯部10−1の幅及びスリット部10−2の幅は何れも5μmとした。
【0063】
その後、ガラス基板7の画素電極10を形成した面の全面に熱硬化性樹脂を塗布し、この塗膜を焼成することにより、垂直配向性を示す厚さ70nmの配向膜11を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板2を作製した。
【0064】
次に、別途用意したガラス基板15の一方の主面上に、共通電極16として、スパッタリング法を用いてITO膜を形成した。続いて、この共通電極16の全面に、アクティブマトリクス基板2に関して説明したのと同様の方法により配向膜17を形成した。以上のようにして、対向基板3を作製した。
【0065】
次いで、アクティブマトリクス基板2と対向基板3の対向面周縁部とを、それらの配向膜11,17が形成された面が対向するように及び液晶材料を注入するための注入口が残されるように接着剤を介して貼り合わせることにより液晶セルを形成した。なお、この液晶セルのセルギャップは、アクティブマトリクス基板2と対向基板3との間にスペーサとして高さ4μmの樹脂を介在させることにより一定に維持した。また、それら基板2,3を貼り合わせる際、基板2,3の位置合わせはそれらの端面位置を揃えることにより行い、アライメントマークなどを利用する高精度な位置合わせは行わなかった。
【0066】
次いで、この空の液晶セル中に誘電率異方性が負である液晶材料を通常の方法により注入して液晶層4を形成した。その後、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、液晶セルの両面に偏光フィルム5を貼り付けることにより図1に示す液晶表示装置1を得た。
【0067】
次に、以上のようにして作製した液晶表示装置1を、画素電極10と共通電極16との間に所定の電圧を印加した状態で観察した。その結果、画素電極10の櫛歯部10−1とスリット部10−2とに対応した透過率分布が見られた。
【0068】
(実施例2)
本実施例では、画素電極10や配線21〜23に図7(b)に示す構造及び配置を採用したこと以外は実施例1で説明したのと同様の方法により図1に示す液晶表示装置1を作製した。この液晶表示装置1を、画素電極10と共通電極16との間に所定の電圧を印加した状態で観察したところ、画素電極10の櫛歯部10−1とスリット部10−2とに対応した透過率分布が見られた。
【0069】
(比較例)
図10は、本比較例に係る液晶表示装置で採用した配置を概略的に示す平面図である。本比較例では、画素電極10や配線21〜23に図10に示す構造及び配置を採用したこと以外は実施例1で説明したのと同様の方法により図1に示す液晶表示装置1を作製した。すなわち、本比較例では、補助容量線23と櫛形導電層10a,10b間の境界や櫛形導電層10c,10d間の境界とを重ね合わせずに、補助容量線23が櫛形導電層10a,10cを横切るように画素電極10や配線21〜23を配置した。
【0070】
この液晶表示装置1を、画素電極10と共通電極16との間に所定の電圧を印加した状態で観察したところ、画素電極10の櫛歯部10−1とスリット部10−2とに対応した透過率分布が見られた。
次に、実施例1及び2並びに比較例に係る液晶表示装置1について、透過率及び応答速度を測定した。その結果を以下の表に示す。
【0071】
【表1】
【0072】
上記表に示すように、実施例1及び2に係る液晶表示装置1では、比較例に係る液晶表示装置1に比べ、より高い透過率を実現することができた。また、実施例2に係る液晶表示装置1では、比較例に係る液晶表示装置1に比べ、より高い応答速度を実現することができた。なお、実施例1及び2並びに比較例に係る液晶表示装置1の何れにおいても、ドメイン間の境界位置を設計通りに生じさせることができ、良好な配向分割均一性を実現することができた。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、配線構造に由来して表示に寄与し得ない領域と液晶配向に由来して表示への寄与が小さい領域とを重ね合わせるため、高い透過率を実現可能である。
すなわち、本発明によると、マルチドメイン型VANモードを採用した場合であっても、高い透過率を実現可能な液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図2】図1に示す液晶表示装置で利用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図3】(a)〜(d)は、図1に示す液晶表示装置に図2に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図。
【図4】図1に示す液晶表示装置で図2に示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例を示す画像。
【図5】一般的なアクティブマトリクス基板の配線構造を概略的に示す平面図。
【図6】図1に示す液晶表示装置で採用可能な配置の一例を概略的に示す平面図。
【図7】(a)は図1に示す液晶表示装置で採用可能な配置の他の例を概略的に示す平面図、(b)は図1に示す液晶表示装置で採用可能な配置のさらに他の例を概略的に示す平面図。
【図8】図1に示す液晶表示装置で利用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図。
【図9】図1に示す液晶表示装置に図8に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図。
【図10】比較例に係る液晶表示装置で採用した配置を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
1…液晶表示装置
2…アクティブマトリクス基板
3…対向基板
4…液晶層
5…偏光板
7…透明基板
8…スイッチング素子
9…カラーフィルタ層
9a〜9c…着色層
10…画素電極
10A〜10C…サブ画素電極
10a〜10d…櫛形導電層
10−1…櫛歯部
10−2…スリット部
11…配向膜
15…透明基板
16…共通電極
17…配向膜
21…走査線
22…信号線
23…補助容量線
25…液晶分子
31,32…矢印
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型であり且つ低消費電力であるなどの様々な特徴を有しており、ワープロ、ノート型パソコン、携帯電話、及びカーナビゲーションシステムなどのディスプレイとして広く使用されている。このような液晶表示装置では、現在、薄膜トランジスタ(以下、TFTという)などの能動素子をスイッチング素子として使用するとともにネマチック液晶を用いたTFT−TNモードを主に利用している。この表示モードを利用した液晶表示装置では、10インチ程度の画面サイズとフルカラー表示とが実現されており、そのような液晶表示装置は情報端末用ディスプレイなどとして利用されている。
【0003】
しかしながら、TNモードの液晶表示装置にフルカラー表示可能な構成を採用した場合、視野角が極めて狭くなるという問題を生じる。また、動画を表示した際に尾引き現象を生じ、動画表示品位が低いという問題がある。このような理由から、ネマチック液晶を用いた液晶表示装置の用途は制限されている。
【0004】
近年、液晶表示装置は、デスクトップコンピュータやワークステーションなどのモニタに加え、テレビなどへの応用が要求され始めている。上述したTNモードでは、そのような用途に要求される視野角特性と応答速度とを実現することができず、そのため、ネマチック液晶を用いたOCBモード、VAN(Vertical Aligned Nematic)モード、及びIPSモードや、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶(Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal)モード及び反強誘電性液晶モードを採用することが検討されている。
【0005】
これら表示モードのうち、VANモードでは、従来のTN(Twisted Nematic)モードよりも速い応答速度を得ることができ、しかも、垂直配向のため静電気破壊などの不良を発生させるラビング処理が不要である。なかでも、各画素領域を液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインへと分割したマルチドメイン型VANモードは、視野角の補償設計が比較的容易なことから特に注目を集めている。
【0006】
しかしながら、マルチドメイン型VANモードの液晶表示装置は、ドメイン分割によって誘起されるディスクリネーションなどにより、TNモードの液晶表示装置に比べて透過率が低い傾向にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、マルチドメイン型VANモードを採用した場合であっても、高い透過率を実現可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の側面によると、互いに対向した第1及び第2基板と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた配線と、前記第2基板の前記第1基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電極と前記共通電極とに挟まれた領域である画素領域内に、面内方向で隣り合う複数の縞状領域を形成する液晶表示装置であって、前記複数の縞状領域のそれぞれは、電界の強さが互いに異なる第1及び第2帯状領域を面内方向に交互に及び繰り返し配列してなり、前記第1領域の長手方向は前記複数の縞状領域の隣り合う2つの間で互いに異なり、前記配線の少なくとも一部は前記2つの縞状領域間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0009】
また、本発明の第2の側面によると、互いに対向した第1及び第2基板と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた配線と、前記第2基板の前記第1基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、前記配線の少なくとも一部は、前記複数の櫛形導電層の隣り合う2つの間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図1に示す液晶表示装置1は、VAN型の液晶表示装置であって、アクティブマトリクス基板(或いは、アレイ基板)2と対向基板3との間に液晶層4を挟持させた構造を有している。これらアクティブマトリクス基板2と対向基板3との間隔は図示しないスペーサによって一定に維持されている。また、この液晶表示装置1の両面には、偏光フィルム5が貼り付けられている。
【0012】
アクティブマトリクス基板2は、ガラス基板のような透明基板7を有している。透明基板7の一方の主面上には配線及びスイッチング素子8が形成されている。また、それらの上には、カラーフィルタ層9、画素電極10、及び配向膜11が順次形成されている。
【0013】
透明基板7上に形成する配線は、アルミニウム、モリブデン、及び銅などからなる走査線、信号線、及び補助容量線などである。また、スイッチング素子8は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、及びタンタルなどをメタル層としたTFTであり、走査線及び信号線などの配線並びに画素電極10と接続されている。アクティブマトリクス基板2では、このような構成により、所望の画素電極10に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。
【0014】
カラーフィルタ層9は、青、緑、赤色の着色層9a〜9cで構成されている。カラーフィルタ層9には、コンタクトホールが設けられており、画素電極10は、このコンタクトホールを介してスイッチング素子8と接続されている。着色層9a〜9cは、着色染料や着色顔料を含有した感光性樹脂を用いて形成することができる。
【0015】
画素電極10は、ITOのような透明導電材料で構成され得る。画素電極10は、例えばスパッタリング法などにより薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてその薄膜をパターニングすることにより形成することができる。
【0016】
画素電極10上に形成する配向膜11は、ポリイミドなどの透明樹脂からなる薄膜で構成されている。なお、本実施形態では、この配向膜11には、ラビング処理は施さずに垂直配向性を付与している。
【0017】
対向基板3は、ガラス基板のような透明基板15上に、共通電極16及び配向膜17を順次形成した構造を有している。これら共通電極16及び配向膜17は、アクティブマトリクス基板2に設けた画素電極10及び配向膜11と同様の材料で形成され得る。なお、本実施形態では、共通電極16は平坦な連続膜として形成されている。
【0018】
図2は、図1に示す液晶表示装置1で利用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図2に示す構造では、1つの画素電極10は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された4つ櫛形導電層10a〜10dで構成されている。画素電極10を構成するそれぞれの櫛形導電層10a〜10dは、櫛歯部10−1とスリット部10−2とを交互に及び繰り返し配列した構造を有している。図1に示す液晶表示装置1では、このような構成を採用することにより、画素領域を、画素電極10を構成する櫛形導電層10a〜10dに対応して、液晶分子のチルト方向が互いに異なる4つのドメインへと分割することができる。これについては、図3(a)〜(d)を参照しながら説明する。
【0019】
図3(a)〜(d)は、図1に示す液晶表示装置1に図2に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図3(a),(c)は平面図であり、図3(b),(d)は図3(a),(c)に示す構造を図中下側から見た側面図である。また、図3(a)〜(d)では、簡略化のため、幾つかの構成要素を省略している。
【0020】
画素電極10と共通電極16との間に電圧を印加していない場合、配向膜11,17は、液晶層4を構成する液晶分子25,具体的には誘電率異方性が負の液晶分子,にそれらを垂直配向させるように作用する。そのため、液晶分子25は、それらの長軸が配向膜11の膜面に対してほぼ垂直となるように配向する。
【0021】
画素電極10と共通電極16との間に比較的低い第1電圧を印加すると、画素電極10に設けたスリット部10−2の上方には漏れ電界が生じる。そのため、そこでは、電気力線は図3(b)に示すように傾く。
【0022】
画素電極10と共通電極16との間に電圧を印加することによって生じる電界はその電気力線に垂直な方向に液晶分子25を配向させるように作用する。したがって、液晶分子25は、配向膜11,17及び電界からの作用によって、図3(a)に示すように配向しようとする。
【0023】
しかしながら、図3(a)に示す状態では、右側の液晶分子25の配向状態と左側の液晶分子25の配向状態とが干渉し合う。そのため、液晶分子25は、図中、上向きまたは下向きにチルト方向を変化させて、より安定な配向状態をとろうとする。
【0024】
ここで、図3(a)に示すように、櫛歯部10−1及びその近傍が、図中、上下方向に関して対称的な(或いは、等方的な)形状を有しているとする。この場合、液晶分子25が、矢印31で示すように上向きにチルト方向を変化させる確率と、矢印32で示すように下向きにチルト方向を変化させる確率とは等しくなる。
【0025】
これに対し、図3(c)に示すように、櫛歯部10−1及びその近傍が、図中、上下方向に関して非対称な(或いは、異方的な)形状を有している場合、画素電極10の両端部間で電気力線が非対称となり、同様に、スリット部10−2の両端部間でも電気力線が非対称になる。そのため、液晶分子25が矢印32で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子25が矢印31で示す方向に配向した配向状態に比べてより安定となる。その結果、液晶分子25の平均的なチルト方向(ディレクタ)は、図3(c)に矢印32で示すように下向きとなる。
【0026】
画素電極10と共通電極16との間に印加する電圧を第1電圧よりも高い第2電圧にまで高めると、配向膜11,17が液晶分子25を垂直配向させようとする作用に対して、電界が液晶分子25をその電気力線に垂直な方向に配向させようとする作用がより大きくなる。したがって、液晶分子25は、水平配向に近づく方向にチルト角を変化させる。
【0027】
ここで、電極10,16間に印加する電圧を第2電圧とした場合でも、電極10,16間に印加する電圧を第1電圧とした場合と同様に、液晶分子25が矢印32で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子25が矢印31で示す方向に配向した配向状態に比べてより安定である。そのため、電極10,16間に印加する電圧を第1及び第2電圧間で変化させた場合、液晶分子25のディレクタは櫛歯部10−1やスリット部10−2の配列方向に垂直な面内で変化することとなる。すなわち、電極10,16間に印加する電圧を第1及び第2電圧間で変化させた場合、液晶分子25は、その平均的なチルト方向を櫛歯部10−1やスリット部10−2の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させる。
【0028】
したがって、画素電極10を構成する4つの櫛形導電層10a〜10d間で櫛歯部10−1やスリット部10−2の長手方向を異ならしめることにより、液晶分子25のチルト方向を図2に示すように維持したまま、そのチルト角を変化させることができる。すなわち、アクティブマトリクス基板2に設けた構造のみで、1つの画素領域内に液晶分子25のチルト方向が互いに異なる4つのドメインを形成することができる。また、本実施形態では、液晶分子25の平均的なチルト方向を櫛歯部10−1やスリット部10−2の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させることができるため、より速い応答速度を実現することができるのに加え、配向不良が発生し難く、良好な配向分割が可能である。
【0029】
このように、本実施形態では、画素領域内に平面波状の電界の強さの分布を形成するとともにその強さを変化させて液晶層4の光学特性を制御することにより表示を行う。上述したような制御を行う場合、液晶層4中の櫛歯部10−1上の部分には、スリット部10−2上の部分に比べてより強い電界が形成される。そのため、櫛歯部10−1上の部分では、スリット部10−2上の部分に比べて、液晶分子25はより大きく倒れる。すなわち、液晶層4の櫛歯部10−1上の部分とスリット部10−2上の部分とでは、液晶分子25の平均的なチルト角は互いに異なる。このようなチルト角の違いは、光学的な違いとして観察可能である。
【0030】
図4は、図1に示す液晶表示装置1に図2に示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例を示す図である。なお、図4は、電極10,16間に第1電圧乃至第2電圧の範囲内の第3電圧を印加した場合に観察される平面波状の透過率分布を示している。このように、本実施形態によると、図1乃至図3を参照して説明した特徴は、光学的特徴として観察することも可能である。
【0031】
ところで、アクティブマトリクス基板には、通常、走査線や信号線に加え、補助容量線を形成する。以下、一般的なアクティブマトリクス基板の配線構造について説明する。
【0032】
図5は、一般的なアクティブマトリクス基板の配線構造を概略的に示す平面図である。図5において、走査線21は横方向に延在しており、信号線22は走査線21に対して略直交するように縦方向に延在している。また、補助容量線23は、隣り合う走査線21間に位置するように横方向に延在している。走査線21はTFT8のゲートを兼ねており、TFT8のソース・ドレインの一方は信号線22に接続され、他方は画素電極10に接続されている。
【0033】
走査線21、信号線22、及び補助容量線23には、一般に、遮光性の材料を使用している。そのため、それら配線21〜23が設けられた領域は表示に寄与しない。
【0034】
図6は、図1に示す液晶表示装置1で採用可能な配置の一例を概略的に示す平面図である。なお、図6に示す画素電極10は、図2に示す画素電極10を縦方向に引き伸ばした形状を有している。また、図6では、複雑化を避けるため、TFT8などは省略している。さらに、図6では参照符号を付していないが、以下の説明では、画素電極10を構成している4つの部分を櫛形導電層10a〜10dと呼ぶこととする。
【0035】
図6に示すように、本実施形態では、配線21〜23の少なくとも1種と櫛形導電層10a〜10dの隣り合う2つの間の境界とが重なり合うように画素電極10を配置する。ここでは、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10dの隣り合う2つの間の境界とが重なり合うように画素電極10を配置している。
【0036】
図4に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1では、明表示時に、櫛形導電層10a〜10d間の境界位置に略十字型の暗部を生じる。また、画素電極10の周囲にも暗部を生じる。これら暗部は表示には寄与しないので、例えば、図6のように画素電極10を配置すると、暗部と配線21〜23とが重なり合う。すなわち、配線構造に由来して表示に寄与し得ない領域と液晶配向に由来して表示への寄与が小さい領域とを重ね合わせることができる。したがって、本実施形態によると、高い透過率を実現可能である。
【0037】
また、櫛形導電層10a〜10d間の境界領域では、液晶分子25のチルト方向が安定化するまでに比較的長い時間を要するため、電圧印加から透過率が安定化するまでに要する時間が長い。したがって、例えば、図6のように画素電極10を配置することにより、電圧印加から透過率が安定化するまでに要する時間を短縮することができる。
【0038】
本実施形態では、配線21〜23及び画素電極10に様々な配置を採用可能である。
図7(a)は図1に示す液晶表示装置1で採用可能な配置の他の例を概略的に示す平面図であり、図7(b)は図1に示す液晶表示装置1で採用可能な配置のさらに他の例を概略的に示す平面図である。図7(a),(b)に示す画素電極10は、それぞれ図2に示す画素電極10と同様の形状を有するサブ画素電極10A〜10Cを縦に並べて互いに電気的に接続した構造を有している。なお、図7(a),(b)には参照符号を付していないが、以下の説明では、サブ画素電極10A〜10Cのそれぞれを構成している4つの部分を櫛形導電層10a〜10dと呼ぶこととする。
【0039】
図7(a)では、画素電極10は、補助容量線23がサブ画素電極10Bの櫛形導電層10a,10b間の境界及び櫛形導電層10c,10d間の境界に重なるように,すなわち、補助容量線がサブ画素電極10B内で横方向に延在している櫛形導電層10a〜10d間の境界に重なるように,配置されている。他方、図7(b)では、画素電極10は、補助容量線23がサブ画素電極10Aの櫛形導電層10bとサブ画素電極10Bの櫛形導電層10aとの境界及びサブ画素電極10Aの櫛形導電層10dとサブ画素電極10Bの櫛形導電層10cとの境界に重なるように,すなわち、補助容量線がサブ画素電極10A,10B間の境界に重なるように,配置されている。
【0040】
サブ画素電極10B内で横方向に延在している櫛形導電層10a〜10d間の境界領域では、第3電圧を印加することにより、液晶分子25のチルト角は十分に変化させることができるが、チルト方向の制御性が低い。他方、サブ画素電極10A,10B間の境界領域では、第3電圧を印加しても、液晶分子25のチルト角を十分に変化させることは難しく、また、チルト方向の制御性も低い。したがって、透過率の観点では、通常、図7(a)に示す配置を採用するよりも、図7(b)に示す配置を採用したほうが有利である。なお、補助容量線23と画素電極10とそれらの間に介在する誘電体層とが形成する容量の観点からは、通常、図7(b)に示す配置を採用するよりも、図7(a)に示す配置を採用したほうが有利である。
【0041】
以上、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせることについて説明したが、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせる代わりに、走査線21及び/または信号線22と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせてもよい。また、補助容量線23と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせるとともに、走査線21及び/または信号線22と櫛形導電層10a〜10d間の境界とを重ね合わせてもよい。
【0042】
図2乃至図7を参照して説明した構造では、櫛歯部10−1やスリット部10−2の幅を一定としたが、櫛歯部10−1やスリット部10−2の幅をそれらの長手方向に沿って変化させてもよい。
【0043】
図8は、図1に示す液晶表示装置1で利用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図である。また、図9は、図1に示す液晶表示装置1に図8に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図8では、画素電極10を構成する4つの櫛形導電層10a〜10dのうち導電層10aのみが描かれており、図9では、図8に示す導電層10aの一部のみが描かれている。
【0044】
図8及び図9に示す構造では、櫛歯部10−1の幅は画素電極10の中央部から周縁部に向けて連続的に減少し、スリット部10−2の幅は画素電極10の中央部から周縁部に向けて連続的に増加している。このような構造によると、図9に示すように、櫛歯部10−1の上端における液晶配向及びスリット部10−2の下端における液晶配向に加え、櫛歯部10−1やスリット部10−2の両側端における液晶配向も、ディレクタの方向が矢印32で示す方向となるように作用する。したがって、図8及び図9に示す構造によると、透過率や応答速度をさらに向上させることができる。
【0045】
上記の説明では、画素電極10を櫛歯部10−1とスリット部10−2とを備えた櫛形導電層10a〜10dで構成することにより、各ドメイン内に、電界の強さが弱い領域と電界の強さが強い領域とを交互に及び周期的に配列した電界分布を生じさせた。このように櫛形導電層10a〜10dを利用した場合、比較的高い自由度で設計を行うことが可能である。しかしながら、そのような電界分布は他の方法で生じさせることもできる。
【0046】
例えば、スリット部10−2が設けられていない一般的な形状の画素電極10上に、スリット部10−2と同様のパターンで誘電体層を設けてもよい。この場合、誘電体層の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などのように液晶材料よりも誘電率が低いものであれば、誘電体層の上方に電界の強さがより弱い領域を形成することができる。したがって、スリット部10−2を設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【0047】
また、スリット部10−2が設けられていない一般的な形状の画素電極10上に、透明絶縁体層を介して配線を設けてもよい。この配線は、例えば、信号線、ゲート線、補助容量配線などであり、スリット部10−2と同様のパターンで配列する。このような構造によると、配線の上方に電界の強さがより強い領域を形成することができる。したがって、この場合も、スリット部10−2を形成した場合と同様の効果を得ることができる。
【0048】
なお、液晶表示装置1が透過型である場合、上述した誘電体層及び配線の材料は、透過率の観点から、透明な材料であることが好ましい。また、液晶表示装置1が反射型である場合、上述した誘電体層及び配線の材料として、透明な材料に加え、金属材料のように不透明な材料を用いてもよい。
【0049】
以上説明した実施形態において、液晶層4中の電界の強さがより強い領域の幅W1と電界の強さがより弱い領域の幅W2との和W12は20μm以下であることが好ましい。通常、和W12が20μm以下であれば、液晶分子の配向を上述したように制御することができ、十分な透過率を実現することができる。また、和W12は6μm以上であることが好ましい。一般に、和W12が6μm以上であれば、液晶層4中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせるための構造を十分に高い精度で形成することができるのに加え、上述した液晶配向を安定に生じさせることができる。
【0050】
なお、和W12は、画素電極10の櫛歯部10−1の幅とスリット部10−2の幅との和、画素電極10上の誘電体層に挟まれた領域の幅と誘電体層の幅との和、画素電極10上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅との和、第3電圧印加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅との和、第3電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域の幅との和などとほぼ等しい。したがって、これら幅も20μm以下であること及び6μm以上であることが好ましい。
【0051】
本実施形態において、幅W1及び幅W2は、それぞれ、8μm以下であることが好ましい。また、幅W1及び幅W2は、それぞれ、4μm以上であることが好ましい。この範囲においては、応答速度及び透過率に関して実用上十分な性能を期待することができる。
【0052】
なお、幅W1と幅W2とは、画素電極10の櫛歯部10−1の幅とスリット部10−2の幅、画素電極10上の誘電体層に挟まれた領域の幅と誘電体層の幅、画素電極10上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅、第3電圧印加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅、第3電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域の幅などに対応している。したがって、これら幅も8μm以下であること及び4μm以上であることが好ましい。
【0053】
本実施形態において、液晶層4中の電界の強さがより強い領域の長さ及び電界の強さがより弱い領域の長さは、それぞれ、幅W1及び幅W2よりも長ければよいが、それらの和である幅W12に対して2倍以上であることが好ましい。この場合、より多くの液晶分子をそれら領域の長さ方向に配向させることができる。
【0054】
上記実施形態では、液晶層4中の電界の強さがより強い領域及びより弱い領域の双方を、図3(c)に示すように上下方向に関して非対称としたが、図3(a)に示すように上下方向に関して対称としてもよい。但し、前者の場合、応答速度などの点で有利である。
【0055】
本実施形態では、誘電率異方性が負のネマチック液晶を垂直配向させたVANモードを採用したが、誘電率異方性が正のネマチック液晶を用いることも可能である。特に、高いコントラストが望まれる場合は、VANモードを採用し且つノーマリブラックとすることにより、例えば、400:1以上の高いコントラストと高透過率設計による明るい画面設計とが可能である。
【0056】
本実施形態において、見掛け上、液晶の光学応答を速めるために、偏光フィルム5の光透過容易軸或いは光吸収軸と電界の強い領域と弱い領域との配列方向とが為す角度を45°から所定の角度θだけずらしてもよい。この角度θは、視野角などに応じて設定することもできるが、応答時間を短縮するには22.5°とすることが最も効果的である。
【0057】
本実施形態において、画素電極10を構成する櫛形導電層10a〜10dの形状に特に制限はなく、例えば、矩形や扇形とすることができる。また、本実施形態では、画素電極10またはサブ画素電極10A〜10Cのそれぞれを4つの櫛形導電層10a〜10dで構成したが、画素電極またはサブ画素電極10A〜10Cのそれぞれを構成する櫛形導電層の数は2以上であれば特に制限はない。
【0058】
本実施形態では、第3電圧印加時に液晶層中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせる構造を、アクティブマトリクス基板2のみに設けたが、アクティブマトリクス基板2及び対向基板3の双方に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせてセルを形成する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる。
【0059】
また、本実施形態では、カラーフィルタ層9をアクティブマトリクス基板2に設けた構造を採用したが、カラーフィルタ層9は対向基板3に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを貼り合わせてセルを形成する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる。
【0060】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
本例では、以下に説明する方法により図1に示す液晶表示装置1を作製した。なお、本例では、画素電極10や配線21〜23に、図6に示す構造及び配置を採用した。
【0061】
まず、通常のTFT形成プロセスと同様に成膜とパターニングとを繰返し、ガラス基板7上に、走査線21や信号線22や補助容量線23等の配線並びにTFT8を形成した。次に、ガラス基板7のTFT8等を形成した面に、常法によりカラーフィルタ層9を形成した。
【0062】
次いで、ガラス基板7の透明絶縁膜9を形成した面に対し、所定のパターンのマスクを介してITOをスパッタリングした。その後、このITO膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして用いてITO膜の露出部をエッチングした。以上のようにして、図6に示すように画素電極10を形成した。なお、ここでは、櫛歯部10−1の幅及びスリット部10−2の幅は何れも5μmとした。
【0063】
その後、ガラス基板7の画素電極10を形成した面の全面に熱硬化性樹脂を塗布し、この塗膜を焼成することにより、垂直配向性を示す厚さ70nmの配向膜11を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板2を作製した。
【0064】
次に、別途用意したガラス基板15の一方の主面上に、共通電極16として、スパッタリング法を用いてITO膜を形成した。続いて、この共通電極16の全面に、アクティブマトリクス基板2に関して説明したのと同様の方法により配向膜17を形成した。以上のようにして、対向基板3を作製した。
【0065】
次いで、アクティブマトリクス基板2と対向基板3の対向面周縁部とを、それらの配向膜11,17が形成された面が対向するように及び液晶材料を注入するための注入口が残されるように接着剤を介して貼り合わせることにより液晶セルを形成した。なお、この液晶セルのセルギャップは、アクティブマトリクス基板2と対向基板3との間にスペーサとして高さ4μmの樹脂を介在させることにより一定に維持した。また、それら基板2,3を貼り合わせる際、基板2,3の位置合わせはそれらの端面位置を揃えることにより行い、アライメントマークなどを利用する高精度な位置合わせは行わなかった。
【0066】
次いで、この空の液晶セル中に誘電率異方性が負である液晶材料を通常の方法により注入して液晶層4を形成した。その後、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、液晶セルの両面に偏光フィルム5を貼り付けることにより図1に示す液晶表示装置1を得た。
【0067】
次に、以上のようにして作製した液晶表示装置1を、画素電極10と共通電極16との間に所定の電圧を印加した状態で観察した。その結果、画素電極10の櫛歯部10−1とスリット部10−2とに対応した透過率分布が見られた。
【0068】
(実施例2)
本実施例では、画素電極10や配線21〜23に図7(b)に示す構造及び配置を採用したこと以外は実施例1で説明したのと同様の方法により図1に示す液晶表示装置1を作製した。この液晶表示装置1を、画素電極10と共通電極16との間に所定の電圧を印加した状態で観察したところ、画素電極10の櫛歯部10−1とスリット部10−2とに対応した透過率分布が見られた。
【0069】
(比較例)
図10は、本比較例に係る液晶表示装置で採用した配置を概略的に示す平面図である。本比較例では、画素電極10や配線21〜23に図10に示す構造及び配置を採用したこと以外は実施例1で説明したのと同様の方法により図1に示す液晶表示装置1を作製した。すなわち、本比較例では、補助容量線23と櫛形導電層10a,10b間の境界や櫛形導電層10c,10d間の境界とを重ね合わせずに、補助容量線23が櫛形導電層10a,10cを横切るように画素電極10や配線21〜23を配置した。
【0070】
この液晶表示装置1を、画素電極10と共通電極16との間に所定の電圧を印加した状態で観察したところ、画素電極10の櫛歯部10−1とスリット部10−2とに対応した透過率分布が見られた。
次に、実施例1及び2並びに比較例に係る液晶表示装置1について、透過率及び応答速度を測定した。その結果を以下の表に示す。
【0071】
【表1】
【0072】
上記表に示すように、実施例1及び2に係る液晶表示装置1では、比較例に係る液晶表示装置1に比べ、より高い透過率を実現することができた。また、実施例2に係る液晶表示装置1では、比較例に係る液晶表示装置1に比べ、より高い応答速度を実現することができた。なお、実施例1及び2並びに比較例に係る液晶表示装置1の何れにおいても、ドメイン間の境界位置を設計通りに生じさせることができ、良好な配向分割均一性を実現することができた。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、配線構造に由来して表示に寄与し得ない領域と液晶配向に由来して表示への寄与が小さい領域とを重ね合わせるため、高い透過率を実現可能である。
すなわち、本発明によると、マルチドメイン型VANモードを採用した場合であっても、高い透過率を実現可能な液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図2】図1に示す液晶表示装置で利用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図3】(a)〜(d)は、図1に示す液晶表示装置に図2に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図。
【図4】図1に示す液晶表示装置で図2に示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例を示す画像。
【図5】一般的なアクティブマトリクス基板の配線構造を概略的に示す平面図。
【図6】図1に示す液晶表示装置で採用可能な配置の一例を概略的に示す平面図。
【図7】(a)は図1に示す液晶表示装置で採用可能な配置の他の例を概略的に示す平面図、(b)は図1に示す液晶表示装置で採用可能な配置のさらに他の例を概略的に示す平面図。
【図8】図1に示す液晶表示装置で利用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図。
【図9】図1に示す液晶表示装置に図8に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図。
【図10】比較例に係る液晶表示装置で採用した配置を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
1…液晶表示装置
2…アクティブマトリクス基板
3…対向基板
4…液晶層
5…偏光板
7…透明基板
8…スイッチング素子
9…カラーフィルタ層
9a〜9c…着色層
10…画素電極
10A〜10C…サブ画素電極
10a〜10d…櫛形導電層
10−1…櫛歯部
10−2…スリット部
11…配向膜
15…透明基板
16…共通電極
17…配向膜
21…走査線
22…信号線
23…補助容量線
25…液晶分子
31,32…矢印
Claims (6)
- 互いに対向した第1及び第2基板と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた配線と、前記第2基板の前記第1基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、
前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電極と前記共通電極とに挟まれた領域である画素領域内に、面内方向で隣り合う複数の縞状領域を形成する液晶表示装置であって、
前記複数の縞状領域のそれぞれは、電界の強さが互いに異なる第1及び第2帯状領域を面内方向に交互に及び繰り返し配列してなり、
前記第1領域の長手方向は前記複数の縞状領域の隣り合う2つの間で互いに異なり、
前記配線の少なくとも一部は前記2つの縞状領域間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向した第1及び第2基板と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第1基板の前記第2基板との対向面に設けられた配線と、前記第2基板の前記第1基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、
前記画素電極は、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、
前記配線の少なくとも一部は、前記複数の櫛形導電層の隣り合う2つの間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記複数の櫛形導電層のそれぞれは複数の櫛歯部と前記複数の櫛歯部をそれらの一端側で互いに電気的に接続した接続部とを備え、
前記複数の櫛形導電層の2つは前記複数の櫛歯部の他端側同士を対向させるとともに互いに離間し、
前記配線の少なくとも一部は前記2つの櫛形導電層間の境界と重なり合うように延在していることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記境界に沿って延在した前記配線は、走査線、信号線、及び補助容量線の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶材料を含有したことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極及び前記共通電極のそれぞれの上に垂直配向性を有する配向膜をさらに具備したことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
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CN100432762C (zh) * | 2005-07-05 | 2008-11-12 | 中华映管股份有限公司 | 液晶显示面板与液晶显示装置 |
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JP2011257774A (ja) * | 2004-09-30 | 2011-12-22 | Chimei Innolux Corp | 液晶表示装置 |
CN113169130A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-23 | 京瓷株式会社 | 布线基板、电子部件搭载用封装件以及电子装置 |
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2002
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011257774A (ja) * | 2004-09-30 | 2011-12-22 | Chimei Innolux Corp | 液晶表示装置 |
US7453086B2 (en) | 2005-01-14 | 2008-11-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film transistor panel |
WO2006114933A1 (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | 液晶表示装置 |
CN100432762C (zh) * | 2005-07-05 | 2008-11-12 | 中华映管股份有限公司 | 液晶显示面板与液晶显示装置 |
CN113169130A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-23 | 京瓷株式会社 | 布线基板、电子部件搭载用封装件以及电子装置 |
CN113169130B (zh) * | 2018-11-30 | 2023-10-17 | 京瓷株式会社 | 布线基板、电子部件搭载用封装件以及电子装置 |
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