JP2008197493A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学特性の劣化および表示画面品位の低下を抑制する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】アレイ基板１０１と、アレイ基板１０１上に設けられた複数の信号線Ｘと、複数の信号線Ｘに直交する複数の走査線Ｙと、信号線Ｘと走査線Ｙとの交差部に設けられ信号線Ｘと走査線Ｙに接続されているスイッチング素子１４０と、アレイ基板１０１上にマトリクス状に配置された画素電極１３１及び補助容量電極１５１と、スイッチング素子１４０と画素電極１３１及び補助容量電極１５１のそれぞれに接続するためのコンタクトホール１３４と、アレイ基板１０１に対向配置されている対向基板１０２と、対向基板１０２上に形成されている対向電極１７３と、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間に挟持され負の誘電率異方性液晶からなる液晶層１０６と、を備え、対向電極１７３は、コンタクトホール１３４に対向する位置に配置された電極欠落部２１０を有している液晶表示装置。
【選択図】 図１４

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、垂直配向モードの液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力である等の様々な特徴を有しており、ＯＡ機器、情報端末、時計、およびテレビ等の様々な用途に応用されている。特に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を有する液晶表示装置は、その高い応答性から、テレビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモニタとして用いられている。

この表示速度の高速化に関しては、従来の表示モードの代わりに、ネマティック液晶を用いたＯＣＢモード、ＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モード、ＨＡＮモード、およびπ配列モードや、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶モードおよ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。

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、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（例えば、特許文献１参照）。

また、液晶表示装置の表示方法には、外光を利用した反射型液晶表示装置とバックライトを利用した透過型液晶表示装置がある。また、これら反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置との両方の構造を取り入れた半透過型液晶表示装置がある。

この半透過型液晶表示は、透過表示領域と反射表示領域において、液晶層を通る光に位相差が生じるが、この位相差を無くす手段として様々な提案がある（例えば、特許文献２参照）。
特許第２５６５６３９号 特開２００６−７８７４２号公報

しかし、上述の液晶表示装置において、画素電極の短辺の幅が約５０μm以下の液晶表示装置では、透過表示領域に配置された突起物による開口率ロスや、突起物による絶縁層分で光漏れが生じる場合があった。

また、配向を制御する為の対向基板上に設けられる対向電極の欠落パターンは、この領域近傍には対向電極が無いため、その他の領域よりも電界が低下する。このため、電圧印加時でも欠落パターン領域内の透過率は、領域外よりも低くなる。

さらに、電極欠落部の中心部近傍は、電圧を印加した際に、液晶分子の配向的に特異点となる為に光学的に暗状態となる。すなわち、電極欠落部の中心部近傍では、透過率が低下し、明るさロスを生じる場合があった。

一方、画素電極に設けられるコンタクトホールが配置される部分では、くぼみにより所望とする液晶層厚と異なる。このため、コンタクトホールが配置された部分とそれ以外の部分とでは、光に位相差が生じるため、コンタクトホールが配置された部分では正しい光学特性が得られない。

また、コンタクトホールが配置される部分は、くぼみの影響により液晶分子の配向状態が不安定になる場合があった。この結果、画像を表示させた際に残像やざらつきなどの画面品位低下を生じる場合があった。

さらに、電極欠落パターンの中心部とコンタクトホールが配置される部分とがずれて配置されると、それぞれの光学ロスが合計され、液晶表示装置の光学特性が劣化する場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、光学特性の劣化および表示画面品位の低下を抑制する液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の態様による液晶表示装置は、アレイ基板と、このアレイ基板上に設けられた複数の信号線と、これら複数の信号線に直交する複数の走査線と、前記信号線と走査線の交差部に設けられ前記信号線と走査線に接続されているスイッチング素子と、前記アレイ基板上にマトリクス状に配置された画素電極及び補助容量電極と、前記スイッチング素子と前記画素電極及び補助容量電極のそれぞれに接続するためのコンタクトホールと、前記アレイ基板にギャップを形成するように対向配置されている対向基板と、前記対向基板上に形成されている対向電極と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持され負の誘電率異方性液晶からなる液晶層と、を備え、前記対向電極は、前記コンタクトホールに対向する位置に配置された電極欠落部を有していることを特徴としている。

この発明によれば、光学特性の劣化および表示画面品位の低下を抑制する液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明に係る液晶表示装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１は、図１に示すように、アレイ基板１０１と、このアレイ基板１０１にギャップを形成するように対向配置された対向基板１０２と、これらの基板間に挟持された液晶層１０６とを有する液晶表示パネル１００を備える。

液晶表示パネル１００は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示領域１１０と、表示領域１１０を囲む周辺領域１２０とを有している。図１に示すように、表示領域１１０は、外縁シール部材１０３によって囲まれた領域内に形成され、その外周に沿って周辺領域１２０が配置されている。

表示領域１１０には、図２に示すように、複数の信号線Ｘ１〜Ｘｎと複数の走査線Ｙ１〜Ｙｍが交差するように配置されている。図１に示す周辺領域１２０において、アレイ基板１０１は、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路１２１と、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１２２とを備えている。

表示領域１１０において、アレイ基板１０１は、各表示画素ＰＸに配置され、マトリクス状に配置されたｍ×ｎ個の画素電極１３１を備える。一方、対向基板１０２は、液晶１０４を挟んで全ての画素電極１３１に対向する対向電極１７３を備える。

ここで、液晶層１０６の液晶１０４は、負の誘電率異方性を有している。この液晶１０４は、画素電極１３１と対向電極１７３との間に電圧を印加していない状態、あるいは、しきい値未満の電圧を印加した状態では、アレイ基板１０１もしくは対向基板１０２に対し概略垂直に配列する。

一方、画素電極１３１と対向電極１７３との間にしきい値以上の電圧を印加した状態では、液晶１０４は、アレイ基板１０１もしくは対向基板１０２に対し傾斜あるいは概略平行に配列する。このとき、液晶１０４は、その傾斜する方位が、電気力線１０５の向きに概略規定される性質を持つ。

また、アレイ基板１０１は、ｍ×ｎ個の画素電極１３１に対応して走査線Ｙおよび信号線Ｘの交差箇所近傍に、スイッチング素子１４０として配置されたｍ×ｎ個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備える。

スイッチング素子１４０のソース電極１４５（図４に示す）は、対応する信号線Ｘに接続されている（あるいは一体となっている）。スイッチング素子１４０のゲート電極１４３（図４に示す）は、対応する走査線Ｙに接続されている（あるいは一体となっている）。スイッチング素子１４０のドレイン電極１４４（図４に示す）は、画素電極に接続されている（あるいは一体となっている）。

また、アレイ基板１０１は、各画素電極１３１と同電位となる補助容量電極１５１を備えている。さらに、アレイ基板１０１は、各補助容量電極１５１と対向して配置され、補助容量電極１５１との間で補助容量を形成する補助容量線１５２と、各補助容量線１５２および対向電極１７３に接続された対向電極駆動回路１２３を備えている。

対向電極駆動回路１２３は、各補助容量線１５２および対向電極１７３を所定の電位に制御する。補助容量は、各補助容量電極１５１とそれに接続された補助容量線１５２によって構成される。

図３は、周辺領域１２０と表示領域１１０の境界近傍における液晶表示パネル１００の断面図である。また、図４は、図２に示す走査線Ｙと信号線Ｘとの交差箇所近傍におけるアレイ基板１０１の断面図である。以下に、図３および図４に示す各構成部を説明する。

図３および図４に示すように、アレイ基板１０１は、ガラス基板などの透明な絶縁性基板１１１を有し、その背面側に取り付けられた偏光板ＰＬ１を有している。表示領域１１０においては、絶縁性基板１１１上に、アンダーコート層１１２が配置されている。このアンダーコート層１１２上には、スイッチング素子１４０が配置されている。

このスイッチング素子１４０は、アンダーコート層１１２上にポリシリコン膜によって形成された半導体層１４１を有している。半導体層１４１は、チャネル領域１４１Ｃならびに、その両側にそれぞれ不純物をドープすることによって形成されたドレイン領域１４１Ｄ及びソース領域１４１Ｓから構成されている。また、アンダーコート層１１２上には、不純物ドープされたポリシリコン膜からなる補助容量電極１５１が配置されている。

アンダーコート層１１２、半導体層１４１および補助容量電極１５１の上には、ゲート絶縁膜１４２が形成される。このゲート絶縁膜１４２上には、ゲート電極１４３と、それと一体の走査線Ｙと、補助容量線１５２が形成される。補助容量線１５２の一部は補助容量電極１５１に対向している。補助容量線１５２は、走査線Ｙと同一の材料によって形成され、走査線Ｙに対して略平行に延びている。

ゲート絶縁膜１４２、ゲート電極１４３、走査線Ｙおよび補助容量線１５２の上には、層間絶縁膜１１３が配置されている。この層間絶縁膜１１３上には、ドレイン電極１４４と、信号線Ｘと、ソース電極１４５と、コンタクト電極１５３が配置されている。

信号線Ｘは、走査線Ｙおよび補助容量線１５２に対して略直交するように配置されている。また、信号線Ｘ、走査線Ｙ、及び補助容量線１５２は、遮光性を有する低抵抗材料によって形成される。

例えば、走査線Ｙ及び補助容量線１５２は、モリブデンータングステンによって形成され、信号線Ｘは、多くの場合、アルミニウムによって形成されたドレイン電極１４４およびソース電極１４５は、ゲート絶縁膜１４２及び層間絶縁膜１１３を貫通するコンタクトホール１１４Ａおよび１１４Ｂをそれぞれ介して、ドレイン領域１４１Ｄおよびソース領域１４１Ｓにそれぞれ接続されている。

また、コンタクト電極１５３は、ゲート絶縁膜１４２及び層間絶縁膜１１３を貫通するコンタクトホール１５４を介して、補助容量電極１５１に接続される。コンタクト電極１５３は、ドレイン電極１４４およびソース電極１４５と同一材料によって形成されている。

表示領域１１０では、層間絶縁膜１１３、ドレイン電極１４４、ソース電極１４５、走査線Ｙ、信号線Ｘおよびコンタクト電極１５３の上に、透明樹脂層１１５がさらに配置されている。周辺領域１２０では、遮光層１１６がさらに配置されている。

この透明樹脂層１１５上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過性導電部材によって画素電極１３１が配置されている。画素電極１３１は、透明樹脂層１１５を貫通するコンタクトホール１１７を介して、スイッチング素子１４０のソース電極１４５に接続されている。また、透明樹脂層１１５上には、例えば、高さ２．０μｍの柱状スペーサー１１８が配置されている。

透明樹脂層１１５および画素電極１３１の上には、柱状スペーサー１１８も覆うように、配向膜１１９が配置される。配向膜１１９は、液晶層１０６の液晶１０４を、アレイ基板１０１の基板面に対して略垂直な方向に配向させるものである。

一方、対向基板１０２は、ガラス基板などの透明な絶縁性基板１７１を有し、その前面側には、偏光板ＰＬ２が取り付けられている。表示領域１１０において、対向基板１０２は、絶縁性基板１７１上に、赤のカラーフィルタ層１７２Ｒ、緑のカラーフィルタ層１７２Ｇ、青のカラーフィルタ層１７２Ｂが配置されている。これらのカラーフィルタ層上には、全ての画素電極１３１に対向するように対向電極１７３が配置されている。

対向電極１７３は、ＩＴＯ等の光透過性導電部材によって形成されている。対向電極１７３上には、液晶層１０６の液晶１０４を対向基板１０２の基板面に対して略垂直な方向に配向させる配向膜１７４が配置されている。アレイ基板１０１と対向基板１０２とは、外縁シール部材１０３で貼り合わせられている。

なお、ここでは、画素電極１３１上には配向膜１１９を、対向電極１７３上には配向膜１７４を、それぞれ直接形成している。また、液晶分子を配向させる手段として絶縁膜による突起等を形成してもよい。この絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶など有機系薄膜などである。

なお、絶縁膜が無機系薄膜の場合には、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法、あるいは溶液塗布法などによって形成すればよい。また、絶縁膜が有機系薄膜の場合には、有機物質の溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＬＢ(Langumuir-Blodgett)法などで形成すればよい。

また、本実施形態に係る液晶表示装置１は、液晶表示パネル１００の背面側に配置された面光源装置（図示せず）を有している。面光源装置は、例えば、光源として冷陰極管と、この冷陰極管から出射された光を液晶表示パネル１００側に誘導する導光体と、各種の光学シートと、を有している。

以下に、本実施形態に係る液晶表示装置１の実施例および比較例について説明する。なお、これら実施例は、本発明の理解を容易にする目的で掲載されるものであり、本発明を限定するものではない。また本発明はその要旨の範囲内で種々変更して用いることができる。

最初に、本実施形態に係る液晶表示装置１の第１実施例について説明する。本実施例では、液晶表示装置１は、表示画素ＰＸが配置されたピッチは約３００ｐｐｉである液晶表示パネル１００を有している。表示画素ＰＸのサイズは、長辺が約９０μｍであって短辺が約３０μｍである。

上記のような液晶表示パネル１００において、図５および図６に示すような画素構造となるように、前記実施形態に示したプロセスでアレイ基板１０１および対向基板１０２を形成した。

すなわち、画素電極１３１は、透過電極と表面が凹凸状の反射電極２２０とを有している。従って、本実施例に係る液晶表示装置１は、半透過型の液晶表示装置である。対向基板１０２には、アレイ基板１０１の反射電極２２０に対向するように樹脂絶縁層２００が配置され、樹脂絶縁層２００上に対向電極１７３が配置されている。

対向電極１７３は、反射電極２２０に対向する位置に電極欠落部２１０を有している。すなわち、対向電極１７３の電極欠落部２１０は、樹脂絶縁層２００上に配置されている。電極欠落部２１０は、液晶層１０６に電圧が印加された際に、液晶層１０６の液晶１０４の倒れる向きを規制する。つまり、液晶層１０６に電圧が印加されると、図６に示すように、液晶層１０６の液晶１０４が電極欠落部２１０側に倒れる。

ここで、本実施例では、アレイ基板１０１の反射電極２２０の幅ａを約３０μｍ、対向基板１０２に配置した樹脂絶縁層２００の幅ｂを約４０μｍとしている。また、電極欠落部２１０は、その短辺幅ｃが約１０μｍとなるように配置されている。

従って、図５および図６に示すように、樹脂絶縁層２００は、反射電極２２０を覆うように配置されている。すなわち、樹脂絶縁層２００は、反射電極２２０と対向している。電極欠落部２１０は、樹脂絶縁層２００上において反射電極２２０と対向するように配置されている。

アレイ基板１０１と対向基板１０２上には垂直性を示す配向膜（図示せず）を約１００ｎｍ厚さで塗布し、通常のプロセスで液晶表示パネル１００を組み合わせた。続いて、誘電率異方性が負の液晶１０４を液晶表示パネルに充填し、液晶表示装置１に組み立てた。

上記の液晶表示装置１の評価結果を図１３に示す。図１３に示すように、上記の液晶表示装置１の場合、透過表示、反射表示とも表示に問題は見られなかった。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置１の第１比較例について説明する。本実施例では、液晶表示装置１は、表示画素ＰＸが配置されたピッチは約３００ｐｐｉである液晶表示パネル１００を有している。表示画素ＰＸのサイズは、長辺が約９０μｍであって短辺が約３０μｍである。

上記のような液晶表示パネル１００において、図７および図８に示すような画素構造となるように、上述の一実施形態に示したプロセスでアレイ基板１０１及び対向基板１０２を形成した。なお、本比較例において表示画素ＰＸの配置されたピッチとは、画素電極１３１の短辺の長さである。

すなわち、画素電極１３１は、上述の第１実施例に係る液晶表示装置と同様に、透過電極と表面が凹凸状の反射電極２２０とを有している。従って、本比較例に係る液晶表示装置１は、半透過型の液晶表示装置である。対向基板１０２は、反射電極２２０と対向するように配置された樹脂絶縁層２００を有している。

樹脂絶縁層２００上には対向電極１７３が配置され、さらに対向電極１７３上には、反射電極２２０と対向するように突起２１１が配置されている。この突起２１１は、液晶１０４に電圧が印加された際に、液晶層１０６の液晶１０４の倒れる向きを規制する。つまり、液晶層１０６に電圧が印加されると、図８に示すように、液晶１０４が突起２１１側に倒れる。

本比較例に係る液晶表示装置１では、反射電極２２０の幅ａを約３０μｍ、対向基板１０２に配置した樹脂絶縁層２００の幅ｂを約４０μｍとした。また、突起２１１の幅ｃは約１０μｍとした。

従って、図７および図８に示すように、樹脂絶縁層２００は、反射電極２２０を覆うように配置される。すなわち、樹脂絶縁層２００は、反射電極２２０に対向している。突起２１１は、樹脂絶縁層２００上において反射電極２２０と対向するように配置されている。

アレイ基板１０１と対向基板１０２上には垂直性を示す配向膜（図示せず）を約１００ｎｍ厚さで塗布し、通常のプロセスで液晶表示パネル１００を組み合わせた。続いて、誘電率異方性が負の液晶１０４を液晶表示パネル１００に充填し、液晶表示装置１に組み立てた。

上記の液晶表示装置の評価結果を図１３に示す。図１３に示すように、上記の液晶表示装置では、透過表示および反射表示とも表示に問題は見られなかった。しかし、反射コントラストが第１実施例に係る液晶表示装置１よりも低かった。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置１の第２実施例について説明する。本実施例では、液晶表示装置１は、表示画素ＰＸが配置されたピッチは約３００ｐｐｉである液晶表示パネル１００を有している。表示画素ＰＸのサイズは、長辺が約９０μｍであって短辺が約３０μｍである。

上記のような液晶表示パネル１００において、図９および図１０に示すような画素構造となるように、上述の実施形態に示したプロセスでアレイ基板１０１及び対向基板１０２を形成した。本実施例に係る液晶表示装置１では、第１実施例に係る液晶表示装置１と異なり、対向基板１０２が樹脂絶縁層２００を有していない。

一方、第１実施例に係る液晶表示装置１と同様に、画素電極１３１は、透過電極と表面が凹凸状の反射電極２２０とを有している。従って、本実施例に係る液晶表示装置１は、半透過型の液晶表示装置である。対向電極１７３は、反射電極２２０と対向するように電極欠落部２１０を有している。

ここで、本実施例では、アレイ基板１０１の反射電極の幅ａは約３０μｍとした。また、対向基板１０２には、液晶１０４の倒れる向きを規制する電極欠落部２１０を対向基板１０２に配置し、電極欠落部２１０の短辺幅ｃは約１０μｍとした。

アレイ基板１０１と対向基板１０２上には垂直性を示す配向膜（図示せず）を１００ｎｍ厚さで塗布し、通常のプロセスでセルを組み合わせた。続いて、誘電率異方性が負の液晶１０４をセルに充填し、モジュールに組み立てた。

本実施例に係る液晶表示装置１についての評価結果を図１３に示す。図１３に示すように、本実施例に係る液晶表示装置１では、反射表示の際に若干反射率が低かったが、特に表示に問題は見られなかった。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置１の第３実施例について説明する。本実施例では、液晶表示装置１は、表示画素ＰＸが配置されたピッチは約３００ｐｐｉである液晶表示パネル１００を有している。表示画素ＰＸのサイズは、長辺が約９０μｍであって短辺が約３０μｍである。

上記のような液晶表示パネル１００において、図１１および図１２に示すような画素構造となるように、上述の一実施形態に示したプロセスでアレイ基板１０１及び対向基板１０２を形成した。

すなわち、図１１および図１２に示すように、本実施例に係る液晶表示装置１の画素電極１３１は透過電極のみを有し、反射電極２２０を有していない。従って、本実施例に係る液晶表示装置１は、透過型の液晶表示装置である。

対向電極１７３は、画素電極１３１の透過電極に対向する１つの電極欠落部２１０を有している。ここで、電極欠落部２１０の短辺方向の幅ｃは約１０μｍとした。

本実施例に係る液晶表示装置の評価結果を図１３に示す。図１３に示すように、本実施例に係る液晶表示装置では反射表示は出来ないものの、透過表示には全く問題は見られなかった。

上述した本実施形態の実施例および比較例では、電極欠落部２１０の形状は、その幅ｃが約１０μｍであって長さが約２０μｍの略矩形状としたが、幅が約５μｍであって、長さ約５μｍ以上の電極欠落部とすればその形状は問わない。

但し、反射電極２２９の幅ａと対向基板１０２の樹脂絶縁層２００の幅ｂの大小関係については、対向基板１０２の樹脂絶縁層２００の幅ｂは反射電極２２９の幅ａより大きくしなければならない。

すなわち、反射電極２２０の幅ａより、対向基板１０２の樹脂絶縁層２００の幅ｂを小さくして、反射表示領域１０において液晶層１０６の厚さが透過表示領域２０と同じ部分が形成されている場合、反射表示の際の色や階調が最適なところからずれ、表示品位が低下することがあった。

これに対し、上記の結果より、反射電極２２０の幅ａより、対向基板１０２の樹脂絶縁層２００の幅ｂを大きくし、反射表示領域１０における液晶層１０６の厚さが透過表示領域２０における液晶層１０６の厚さより小さい場合は、反射表示の際にも色異常や階調異常が発生せず、透過表示の際にも良好な表示状態が得られる。

また、垂直配向型液晶表示装置では、透過率が低いほど視角特性が良くなるように視角補償板を使用している場合がある。この場合には、透過表示領域２０に反射表示領域１０と同じ液晶層厚の部分が形成されることにより、透過率の低い部分を混在させることになりコントラスト視角が広くなり、視角特性が改善される。

さらに、上述の実施例以外の場合であっても、反射表示領域１０に樹脂絶縁層２００を形成せず、反射電極２２０より太い幅の電極欠落部２１０を形成した場合には、反射表示領域１０の液晶層厚は最適条件より大きいが、電極欠落部分２１０では電圧が対向電極１７３に電極欠落部２１０が無い部分より低くなる。従って、液晶層１０６の位相変化としては最適な値をとることが出来た。

従って、この場合には、液晶表示装置の製造プロセスにおいて、樹脂絶縁層２００を形成するプロセスを削除でき、かつ、透過表示と反射表示との際の表示品位も向上させることができる。

すなわち、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置によれば、反射表示領域１０における色異常や階調異常の発生を防止するとともに、光学特性の劣化および表示画面品位の低下を抑制する液晶表示装置を提供することができる。

また、上記の第１実施形態に係る液晶表示装置のように、反射表示領域１０が表示画素ＰＸの長辺の中央部において表示画素ＰＸの短辺と略平行に配置されている事によって、液晶１０４に含まれる液晶分子の配向状態を反射表示領域の上下で略対称とすることができる。

さらに、上記の第１実施形態に係る液晶表示装置のように、画素電極１３１の短辺の幅が５０μｍ以下にすることによって、液晶１０４に電圧を印加した際に、表示画素ＰＸの端縁近傍に生じる電気力線も電極欠落部２１０の影響により傾く。

従って、反射表示領域１０を表示画素ＰＸの長辺の中央部において表示画素ＰＸの短辺と略平行に配置し、かつ、画素電極１３１の短辺の幅を約５０μｍ以下とすることによって、表示画素ＰＸ全体において液晶分子の倒れる方向を規制することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、前述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る液晶表示装置１は、前述の第１実施形態に係ると同様に、アレイ基板１０１とアレイ基板１０１とギャップを形成するように対向配置された対向基板１０２と、アレイ基板１０１と対向基板１０２との間に挟持された液晶層１０６とを有する液晶表示パネル１００を備えている。

液晶表示パネル１００は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示領域１１０を備えている。アレイ基板１０１は、表示画素ＰＸ毎に配置された画素電極１３１を有している。

画素電極１３１は、少なくとも透過表示領域２０に配置された透過電極と、反射表示領域１０に配置された反射電極２２０とを有しいている。反射電極２２０は、その表面が凹凸状になっている。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１は、半透過型の液晶表示装置である。

アレイ基板１０１上の画素電極１３１と補助容量電極１５１は、絶縁層を介して異なる層に対向して配置されている。画素電極１３１と補助容量電極１５１は、コンタクトホール１３４を介してコンタクト電極１５３によって電気的に接続されている。更に、画素電極１３１と補助容量電極１５１は、スイッチング素子１４０を介して信号線Ｘと接続されている。

上述の第１実施形態と同様に、アレイ基板１０１には、各補助容量電極１５１と対向して配置され補助容量電極１５１との間で補助容量を形成する補助容量線１５２と、各補助容量線１５２および対向電極１７３に接続された対向電極駆動回路１２３を備えている。この対向電極駆動回路１２３は、各補助容量線１５２および対向電極１７３を所定の電位に制御する。そして、補助容量は、各補助容量電極１５１とそれに接続された補助容量線１５２によって構成される。

尚、コンタクト電極１５３を介さずに、画素電極１３１と補助容量電極１５１は直接接続されても良い。また、以下の図面においては、本実施形態の説明の便宜上、スイッチング素子１４０、補助容量線１５２、コンタクト電極１５３及び信号線Ｘを省略している。

本実施形態に係る液晶表示装置１では、コンタクトホール１３４は、表示画素ＰＸの反射表示領域１０に配置されている。

対向基板１０２は、アレイ基板１０１の複数の画素電極１３１に対向する対向電極１７３を有している。第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、対向電極１７３はＩＴＯをスパッタにより成膜される。

また、対向電極１７３の電極欠落部２１０のパターンはＰＥＰにより形成した。なお、図示しないが、アレイ基板１０１、対向基板１０２の液晶層１０６側には、ポリイミドを主成分とした垂直配向膜が設けられている。

本実施形態に係る液晶表示装置１では、対向電極１７３の電極欠落部２１０と、アレイ基板１０１のコンタクトホール１３４とを同じ位置に配置した。すなわち、コンタクトホール１３４は電極欠落部２１０と対向するように配置されている。

また、本実施形態に係る液晶表示装置１では、前述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様に、液晶層１０６は負の誘電率異方性を有する材料であるネマティック液晶材料を含んでいる。

また、本実施形態に係る液晶表示装置１は、液晶表示パネル１００の背面側に配置された面光源装置を有している。面光源装置は、例えば、光源として冷陰極管Ｌと、この冷陰極管Ｌから出射された光を液晶表示パネル１００側に誘導する導光体４０と、各種の光学シート（図示せず）と、を有している。

本実施形態に係る液晶表示装置１の第１実施例について以下に図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１は、表示画素ＰＸが配置されたピッチは約１６６ｐｐｉであって、表示画素数が縦３２０×横２４０である液晶表示パネル１００を有している。表示画素ＰＸのサイズは、長辺が１５０μｍであって短辺が５０μｍである。

図１４および図１５に示すように、アレイ基板１０１は、画素電極１３１ごとに電極欠落部１３３を有している。すなわち、画素電極１３１は、電極欠落部１３３によって、複数の領域に分割されている。

対向電極１７３は、表示画素ＰＸの反射表示領域１０に配置された樹脂絶縁層２００を有している。本実施例に係る液晶表示装置１では樹脂絶縁層２００は対向電極１７３の下層に配置されている。

対向電極１７３は、電極欠落部２１０を有している。本実施例に係る液晶表示装置では、図１４に示すように、電極欠落部２１０は、各表示画素ＰＸにおいて、透過表示領域２０に２つ、反射表示領域１０に１つ配置されている。

対向電極１７３の電極欠落部２１０は、液晶層１０６の液晶１０４の配向を制御するためのものである。すなわち、図１５に示すように、液晶層１０６に電圧を印加しない状態では液晶１０４は、その長軸がアレイ基板１０１および対向基板１０２に略直行するように配列しているが、液晶層１０６に電圧を印加した状態では、液晶１０４はその長軸が画素電極１３１と対向電極１７３との間に生じる電気力線に略直交するように配列する。従って、液晶層１０６に電圧を印加すると、液晶１０４は電極欠落部２１０側に倒れるように配向する。

上記のように、対向電極１７３に電極欠落部２１０を設ける事によって、画素電極１３１と対向電極１７３との間に生じる電気力線の方向を調整し、液晶１０４の配向を制御することが可能となる。

本実施例に係る液晶表示装置では、反射表示領域１０に配置された電極欠落部２１０は、コンタクトホール１３４と重なるように配置されている。すなわち、図１４に示すように、コンタクトホール１３４は、電極欠落部２１０の中央部と対向するように配置されている。

ここで、本実施例における電極欠落部２１０の中央部とは、略楕円状の電極欠落部２１０の長軸と短軸との交差する部分である。なお、本実施例に係る液晶表示装置では、反射電極２２０の画素電極１３１の長辺方向の幅ａは１００μｍ、樹脂絶縁層２００の幅ｂは５０μｍ、電極欠落部２１０の幅ｃは１０μｍである。また、本実施例に係る液晶表示装置１では、電極欠落部２１０の短辺方向の幅は約１０μｍであって、コンタクトホール１３４の短辺方向の幅は約８μｍである。

上記の液晶表示装置についての評価結果を図２２に示す。図２２に示すように、本実施例に係る液晶表示装置１では、反射表示をした際の反射率およびコントラスト比とも良好であり、反射表示領域１０での液晶配向状態も安定していた。

次に本実施形態の第２実施例に係る液晶表示装置について図面を参照して以下に説明する。図１６および図１７に示すように、本実施例に係る液晶表示装置では、表示画素ＰＸの長辺方向における中央部分に表示画素ＰＸを横断するように反射表示領域１０が配置され、その両側に透過表示領域２０が配置されている。すなわち、本実施例に係る液晶表示装置１では、反射表示領域１０は、画素電極１３１の短辺と略平行に延びている。

本実施例に係る液晶表示装置１では、上述の第１実施例に係る液晶表示装置と同様に、アレイ基板１０１において、画素電極１３１と補助容量電極１５１とはコンタクトホール１３４を介して電気的に接続されている。

対向電極１７３は、電極欠落部２１０を有している。本実施例に係る液晶表示装置では、電極欠落部２１０は、各表示画素ＰＸにおいて反射表示領域１０の１箇所配置されている。この電極欠落部２１０は、液晶層１０６に電圧が印加された際に、液晶１０４が傾く方向を規制する。

すなわち、図１７に示すように、液晶層１０６に電圧を印加しない状態では液晶１０４は、その長軸がアレイ基板１０１および対向基板１０２に略直行するように配列しているが、液晶層１０６に電圧を印加した状態では、液晶１０４はその長軸が画素電極１３１と対向電極１７３との間に生じる電気力線に略直交するように配列する。従って、液晶層１０６に電圧を印加すると、液晶１０４は電極欠落部２１０側に倒れるように配向する。

電極欠落部２１０は、コンタクトホール１３４と重なるように配置されている。すなわち、本実施例に係る液晶表示装置では、コンタクトホール１３４は、その中心部が電極欠落部２１０の中央部に配置され、電極欠落部２１０と対向している。

ここで、本実施例において電極欠落部２１０の中央部とは、電極欠落部２１０の長辺から等しい距離であって、かつ、短辺から等しい距離の部分である。なお、本実施例に係る液晶表示装置では、コンタクトホール１３４の短辺方向の幅は約８μｍである。また、本実施例に係る液晶表示装置では、反射電極２２０の画素電極１３１の長辺方向の幅ａは５０μｍであって、電極欠落部２１０の幅ｃは１０μｍである。

上記の液晶表示装置についての評価結果を図２２に示す。図２２に示すように、本実施例に係る液晶表示装置によれば、反射表示をした際の反射率およびコントラスト比とも良好であり、反射表示領域１０での液晶配向状態も安定していた。

次に本実施形態に係る液晶表示装置の第１比較例について図面を参照して以下に説明する。図１８および図１９に示すように、本比較例に係る液晶表示装置は、コンタクトホール１３４の配置位置以外は第１実施例に係る液晶表示装置と同様である。

すなわち、本比較例に係る液晶表示装置では、コンタクトホール１３４の中心位置が、電極欠落部２１０の中心位置からずれて配置されている。従って、コンタクトホール１３４が電極欠落部２１０と重なっていない部分があり、コンタクトホール１３４が電極欠落部２１０と重なっている部分が小さくなっている。

上記のような液晶表示装置の評価結果を図２２に示す。図２２に示すように、本比較例に係る液晶表示装置では、反射表示をした際の反射率およびコントラスト比は良好であったが、反射表示領域１０での液晶配向状態がやや不安定であった。

また、図１９に示すように、対向電極１７３の電極欠落部２１０では、電極欠落部２１０の端縁から電極欠落部２１０の中央部に向かって、透過率が低くなっている。従って、電極欠落部２１０とコンタクトホール１３４とが重ならない部分が大きくなると、液晶表示パネル１００の表示領域１１０のうち、透過率が低い部分が大きくなる。

次に本実施形態に係る液晶表示装置の第２比較例について図面を参照して以下に説明する。図２０および図２１に示すように、本比較例に係る液晶表示装置は、コンタクトホール１３４の配置位置以外は第２実施例に係る液晶表示装置と同様である。

すなわち、本比較例に係る液晶表示装置では、電極欠落部２１０の幅に対してコンタクトホール１３４の幅が大きくなっている。従って、コンタクトホール１３４が電極欠落部２１０と重なっていない部分があり、コンタクトホール１３４が電極欠落部２１０と重なっている部分が小さくなっている。

上記のような液晶表示装置の評価結果を図２２に示す。図２２に示すように、本比較例に係る液晶表示装置では、反射表示をした際の反射率およびコントラスト比が劣化し、反射表示領域１０での液晶配向状態がやや不安定であった。

すなわち、上記の第１実施例および第２実施例に係る液晶表示装置のように、コンタクトホール１３４を反射表示部に配置するとともに、対向電極１７３の電極欠落部２１０と重なるようにコンタクトホール１３４が配置されている事によって、従来の技術とくらべて出射される光のロスを低減できる。これは、高精細になるほど効果が大きくなる。また、配向が不安定になるコンタクトホール部が光学的に暗部となることにより生じる残像やざらつきなどの画面品位低下を防止することができる。

すなわち、本発明に係る液晶表示層装置によれば、反射表示領域１０における色異常や階調異常の発生を防止するとともに、光学特性の劣化および表示画面品位の低下を抑制する液晶表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記の実施形態に係る液晶表示装置では、表示画素の短辺と略平行な方向におけるピッチが約５０μｍであったが、これに限らず、画素電極１３１の短辺の幅が５０μｍ以下であれば、液晶１０４に電圧を印加した際に、表示画素ＰＸの端縁近傍に生じる電気力線も電極欠落部２１０の影響により傾くので、画素電極１３１の短辺の幅が５０μｍ以下の液晶表示装置に適応すると効果的である。

また、上記の第２実施形態に係る液晶表示装置１の第１および第２実施例の場合では、コンタクトホール１３４は、電極欠落部２１０の中央部に配置されているが、これに限らず、コンタクトホール１３４が、電極欠落部２１０と対向し、且つ、この電極欠落部２１０の内側に配置されていればよい。その場合にも、液晶表示装置の表示品位の劣化を抑制することができる。

また、上記の第２実施形態に係る液晶表示装置１の第１および第２実施例の場合では、コンタクトホール１３４が電極欠落部２１０と対向している。しかし、設計の制約により、例えば第２比較例の場合のように、電極欠落部２１０が配置された領域が小さく、コンタクトホール１３４の全体が電極欠落部２１０と対向する配置とすることが出来ない場合もある。

その場合には、コンタクトホール１３４の電極欠落部２１０と対向する部分の面積をできるだけ大きくすることによって、液晶表示装置の表示品位の劣化を抑制することができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す斜視図。 図１に示す液晶表示装置の一構成例を説明するための図。 図１に示す液晶表示装置の一構成例を詳細に説明するための断面図。 図１に示す液晶表示装置の走査線と信号線との交差箇所近傍におけるアレイ基板の断面の一例を示す図。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の第１実施例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図５に示す表示画素の線VI−VI´における断面の一例を示す図。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の第１比較例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図７に示す表示画素の線VIII−VIII´における断面の一例を示す図。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の第２実施例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図９に示す表示画素の線Ｘ−Ｘ´における断面の一例を示す図。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の第３実施例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図１１に示す表示画素の線XII−XII´における断面の一例を示す図。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の実施例および比較例に係る液晶表示装置の評価結果の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の第１実施例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図１４に示す表示画素の線XV−XV´における断面の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の第２実施例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図１６に示す表示画素の線XVII−XVII´における断面の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の第１比較例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図１８に示す表示画素の線XIX−XIX´における断面の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の第２比較例に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。 図２０に示す表示画素の線XXI−XXI´における断面の一例を示す図。 本発明の第２実施例に係る液晶表示装置の実施例および比較例に係る液晶表示装置の評価結果の一例を示す図。

符号の説明

ＰＸ…表示画素、１…液晶表示装置、１００…液晶表示パネル、１０１…アレイ基板、１０２…対向基板、１０４…液晶、１０６…液晶層、１３１…画素電極、１３４…コンタクトホール、１５１…補助容量電極、１７３…対向電極、２１０…電極欠落部

Claims (7)

1. アレイ基板と、
   このアレイ基板上に設けられた複数の信号線と、これら複数の信号線に直交する複数の走査線と、
   前記信号線と走査線との交差部に設けられ前記信号線と走査線に接続されているスイッチング素子と、
   前記アレイ基板上にマトリクス状に配置された画素電極及び補助容量電極と、
   前記スイッチング素子と前記画素電極及び補助容量電極のそれぞれに接続するためのコンタクトホールと、
   前記アレイ基板にギャップを形成するように対向配置されている対向基板と、
   前記対向基板上に形成されている対向電極と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持され負の誘電率異方性液晶からなる液晶層と、を備え、前記対向電極は、前記コンタクトホールに対向する位置に配置された電極欠落部を有している液晶表示装置。
2. 前記スイッチング素子と前記画素電極とを接続する前記コンタクトホールおよび前記スイッチング素子と前記補助容量電極とを接続する前記コンタクトホールは、同一のコンタクトホールであり、前記対向電極は、このコンタクトホールに対向する位置に配置された前記電極欠落部を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記画素電極は、透過電極と反射電極とからなり、
   前記電極欠落部は、前記反射電極に対向している請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記アレイ基板と前記対向基板とのいずれか一方は、前記液晶層の厚さを異ならせる絶縁層を有し、
   前記反射電極は、前記絶縁層が配置された領域と重なって配置されている請求項３記載の液晶表示装置。
5. 前記画素電極は略矩形状であって、前記画素電極の短辺の幅は５０μｍ以下である請求項１または２記載の液晶表示装置。
6. 前記画素電極は略矩形状であって、
   前記電極欠落部および前記補助容量電極は、前記画素電極の長辺の中央部に配置され前記画素電極の短辺方向と略平行に延びている請求項１または２記載の液晶表示装置。
7. 前記電極欠落部の長手方向が前記画素電極の短辺方向に対して略平行である請求項１または２記載の液晶表示装置。

Images