JP2009168991A - 液晶表示装置及び入力装置付き液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリットを形成する電極の透過率を低下させることなくリップルの発生を抑制することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】表示部を形成する画素を、少なくとも、液晶層を挟んで対向する一対の基板と、前記一対の基板の一方の基板に設けられ絶縁膜を挟んで配置された前記液晶層の液晶分子を駆動する共通電極及び画素電極と、で構成し、前記共通電極及び前記画素電極のうちの前記液晶層側の電極２４は、前記ラビング方向に対してディスクリネーションの発生を抑止できない所定角度で傾斜したスリットＳ１を有し、該スリットＳ１の端部に当該スリットの傾斜角より大きい傾斜角で延長する傾斜側壁部４０を形成した。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶層を挟んで対向する一対の基板と、前記一対の基板の一方の基板に設けられ絶縁膜を挟んで配置された前記液晶層の液晶分子を駆動する共通電極及び画素電極とを有し、共通電極及び画素電極の一方にスリットが形成された液晶表示装置及び入力装置付き液晶表示装置に関する。

液晶表示装置としては広い視野角を得るために、液晶層の液晶分子を駆動するための一対の電極として同一基板上に画素電極と共通電極とを形成し、これら画素電極と共通電極との間に電圧を印加し、基板に略平行な電界を発生させ、液晶分子を基板面に平行な面ないで駆動する横電界方式が知られている。
この横電界方式には、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と、ｆｆｓ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ）方式がしられている。ＩＰＳ方式では、櫛歯状の画素電極と櫛歯状の共通電極とを組合せて配置される。ここで、櫛歯状とは、電界を通すためのスリットとして、スリットの長手方向の一方側端部が閉じており、他方側端部で開いている形状を適用するものであり、スリットを複数設ける場合に、各スリットの夫々の一方側端部を相互に接続することにより、１つの櫛歯状となる。

一方、ＦＦＳ方式では、絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極とについて、いずれか一方を共通電極に割り当て、他方を画素電極に割り当て、上部電極をスリット電極として、長手方向両端部が閉じているスリットを適用するものであり、スリットを複数設ける場合には夫々のスリットが分離して配置される。
このようなスリットは、電極層薄膜をエッチングすることで形成されるが、例えば、長手方向の両端を閉じたスリットとする場合は、その長手方向の端部であるエッジ部分は、丸みを帯びてラウンド形状あるいは円弧状の形状となることが多い。例えばＦＦＳ方式の場合、下部電極から、このスリットを通って開口部電極である上部電極に向かう電界は、このスリットのパターンに沿って流れるので、エッジ部分では円弧状パターンに沿って横方向電界が形成されることになる。

したがって、例えば、ラビング処理等によって液晶分子の初期配向をスリットの長手方向に略平行とし、横方向電界をかけて液晶分子を駆動すると、スリットの長辺方向に沿う長辺の直線部分では、初期配向の状態から長辺に垂直な方向に回転するが、スリットのエッジ部分では、初期配向の状態から円弧状形状に垂直な方向に回転することになる。
スリットのエッジ部分の円弧状形状に沿って液晶分子が初期配置の状態から回転するとき、場所によって液晶分子の回転方向が異なることが生じる。この回転方向が場所によって異なることによって発生する境界部をディスクリネーションと称している。回転方向が異なる境界部分においては、液晶分子が所望でない方向に回転し、あるいは回転できないために、透過率が低下し、目視で境界線が認識されることがあり、これらは、転傾線あるいは転傾欠陥と称されるが、単にこれをディスクリネーションと言うこともある。

このディスクリネーションの発生を防止するために、特許文献１では、ブラックマトリクスとオーバーラップする画素電極のエッジ部を楔形状、「コ」型形状、先端部に行くに幅が広くなるテーパー形状等の直線形状とすることにより、共通電極及び画素電極間に高電圧を印加した際に、液晶分子がブラックマトリクスと画素電極との間の電気場干渉により画素電極のエッジ部の端部から中心部に行くにつれて、捩じれ角度が略９０度程度になって、垂直方向に配列された場合に、画素電極のエッジ部における液晶の復元力及び液晶の偏向力を増加させてホワイト階調において液晶配向を初期状態に戻すことができる。
特開２００５−１０７５３５号公報

液晶表示装置の表面を指等で押した時に、外乱として液晶表示装置の基板に伝達されることから、ディスクリネーションが発生した場合に、液晶分子が逆方向に回転している部分（ドメイン）がスリット長手方向に伸び、これに伴ってディスクリネーションが画素中央部付近まで伸長することがある。このディスクリネーションの伸長が戻らなくなると、表示上では、ディスクリネーションの伸長が起きた部分のみ透過率が若干変化するために表示ムラとなって視認されてしまう。パネルを押した跡が残る現象であり、リップルと称する不良部となる。

特に、液晶表装置の表面側にタッチパネルと称される入力装置を液晶表示装置と一体となるように配置した場合には、入力装置の所望の箇所を指等で押下することで情報の入力を行うので、液晶表示装置に情報入力時の押下圧力が加わることとなり、リップルが発生することとなる。
このリップルの対策としては、スリット長手方向とラビング方向との間の角度即ち挟み角を大きくすることが有効である。挟み角を１２°好ましくは１５°以上に設定するとリップルは発生しにくくなる。

しかしながら、挟み角が大きくなると、液晶の電圧−透過率を表すＶ−Ｔ特性が変化し、透過率が低下するという未解決の課題がある。透過率の低下は、バックライト輝度を上げるなどで補償する必要があるため消費電流の増加に繋がり、駆動電圧の上昇も消費電流の増加に繋がることになる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、スリットを形成する電極の透過率を低下させることなくリップルの発生を抑制することができる液晶表示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１の形態に係る液晶表示装置は、表示部を形成する画素を、少なくとも、液晶層を挟んで対向する一対の基板と、前記一対の基板の一方の基板に設けられ絶縁膜を挟んで配置された前記液晶層の液晶分子を駆動する共通電極及び画素電極と、で構成し、前記共通電極及び前記画素電極のうちの前記液晶層側の電極は、前記ラビング方向に対して所定角度で傾斜したスリットを有し、前記スリットの端部に当該スリットの傾斜角より大きい傾斜角となる傾斜側壁部を形成したことを特徴としている。

この第１の形態では、共通電極及び画素電極のうち液晶層側の電極がラビング方向に対して所定角度傾斜したスリットを有し、このスリットの端部位置に、当該スリットの傾斜角より大きい傾斜角となる傾斜側壁部を形成したので、この傾斜側壁部を形成したスリットの端部位置でディスクリネーションが発生するものの、外乱によってディスクリネーションが伸びることを抑制して、リップルの発生を阻止することができる。しかも、スリットの端部位置にのみ傾斜側壁部を形成しているので、スリットの長手方向全体を傾斜させる場合に比較して透過率が低下することを抑制することができる。

また、第２の形態に係る液晶表示装置は、第１の形態において、前記傾斜側壁部の傾斜角は１０度以上１５度以下であることを特徴としている。
この第２の形態では、スリットのディスクリネーションが発生する端部位置に形成した傾斜側壁部のラビング方向に対する傾斜角が１０度以上で１５度以下となるように設定されているので、透過率の低下を抑制しつつ傾斜側壁部でディスクリネーションの伸長を抑制してリップルの発生を確実に防止することができる。

さらに、第３の形態に係る液晶表示装置は、第１又は第２の形態において、前記スリットの傾斜角は５度以上８度以下であることを特徴とする。
この第３の形態では、スリットの傾斜角を傾斜側壁部より傾斜角が低い、５度以上８度以下となるように設定されているので、外乱によるディスクリネーションの伸長を抑制しつつ、透過率の低下抑制することができる。

さらに、第４の形態に係る液晶表示装置は、第１乃至第３の形態のいずれか１つの形態において、前記傾斜側壁部は少なくとも前記スリットのディスクリネーションが発生する端部に配置され、前記ディスクリネーションが発生する端部における前記傾斜側壁部の長さは、ディスクリネーションの発生する長さよりも長いことを特徴とする。
この第４の形態では、スリットのディスクリネーションが発生する端部において、傾斜側壁部の長さをディスクリネーションが発生する長さよりも長く設定されているので、傾斜側壁部におけるディスクリネーションの伸長を確実に抑制することができ、リップルの発生を防ぐことができる。

さらに、第５の形態に係る液晶表示装置は、第１乃至第４の形態のいずれか１つの形態において、前記スリットは、前記液晶層側の電極の当該スリットの長手方向の対向外周縁に対して所定距離離間した位置間に形成されていることを特徴としている。
この第５の形態においては、液晶層側の電極に形成したスリットがその長手方向の両端部電極側縁に対して所定距離離間した位置に長孔状に形成されているので、ディスクリネーションが発生する端部位置が、スリットの幅方向の中央を通り、長手方向に延長する軸をＸ軸とし、このＸ軸にスリットの長手方向の中央位置で直交するＹ軸とする座標系を仮定したときに、ラビング方向が第1象限及び第３象限の方向である場合に、この座標系の第２象限及び第４象限でディスクリネーションが発生するので、これら第２象限及び第４象限の端部側に傾斜側壁部を形成して、端部に行くに従いスリット幅が広がるようにすることにより、本来スリット端部の形状と画素電極、共通電極間に印加される電界の強度で発生するディスクリの長さより、より長く当該スリットの傾斜角より大きい傾斜角で延長する傾斜側壁部を形成することにより、リップルの発生を確実に阻止することができる。

さらにまた、第６の形態に係る液晶表示装置は、第１乃至第４のいずれか１つの形態において、前記スリットは、前記液晶層側の電極の当該スリットの長手方向の対向外周縁の一方まで延長して当該電極が櫛歯形状とされていることを特徴としている。
この第６の形態では、スリットの一端がスリットの長手方向側の対向外周縁の一方まで延長して電極が櫛歯形状とされているので、電極を平行四辺形状に形成する場合に比較してより透過率を向上させることができる。また、櫛歯形状の電極では、ディスクリネーションが発生する端部位置は、前述した第２の形態における座標系で第１象限及び第２象限であるので、閉塞端部となる第２象限では上記第２の形態と同様にスリット幅が端部に行くに従い広がる傾斜側壁を形成し、開放端部となる第１象限ではスリット幅が端部に行くに従い減少する傾斜側壁部を形成することにより、ディスクリネーションの発生を抑制すると共に、外乱によってディスクリネーションが伸びることを抑制して、リップルの発生を阻止することができる。

また、第７の形態に係る液晶表示装置は、第１の形態乃至第６の形態のいずれか１つの形態において、前記スリットは、前記液晶層側の電極に互いに平行に複数形成され、前記スリットの傾斜側壁部と対向する位置に前記スリットの傾斜角より大きく当該傾斜側壁部の傾斜角以下の傾斜角で傾斜する対向傾斜側壁部を形成したことを特徴としている。
この第７の形態では、傾斜側壁部に対向して対向傾斜側壁部を形成したので、隣接するスリット間の距離が狭くなって、生成する電界に影響を与えることを抑制することができる。

さらに、第８の形態に係る入力装置付き液晶表示装置は、第１の形態乃至第７の形態のいずれか１つの形態に係る液晶表示装置の表示光が出射される側の表面に、入力操作位置を検出する入力装置が直接配置されていることを特徴としている。
この第８の形態では、液晶表示装置の表示光が出射される側の表面に入力装置が形成されているので、電極で入力操作位置を検出することにより、所謂タッチパネルとして情報を入力することができる。この場合、入力装置で入力操作位置を指等で押下したときの押下圧力がスリットを形成した液晶層側の電極に伝達された場合でも、ディスクリネーションが伸びてリップルが生じることを確実に阻止することができる。

さらにまた、第９の形態に係る入力装置付き液晶表示装置は、第７の形態の形態において、前記入力装置は、前記表示光が出射される側の基板上に透光性材料を介して配設された透光性基板を有し、該透光性基板に接触検知用電極を配置した静電容量型構成を有することを特徴としている。
この第９の形態では、透光性基板に接触検知用電極を配置した静電容量型入力部の構成を有するので、入力装置と液晶表示装置に、空気層が存在しなく、反射を低く抑えることができるため、良好な表示とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明をノーマリーブラック型のＦＦＳモードにより動作し、入力装置を有する入力装置付き液晶表示装置に適用した場合の一実施形態を示す平面図であって、図中、１は液晶表示装置であって、表示部２が複数の画素３をマトリックス状に配置されて構成されている。図１では、表示部２の一部の画素３のみを示している。

表示部２は、図１に示すように、Ｘ方向を水平方向とし、Ｙ方向を垂直方向とした矩形状に形成され、その水平方向に沿って、画素選択信号が供給される複数のゲート線４が所定間隔を保って配置されていると共に、垂直方向に沿って、表示信号が供給されるドレイン線５が所定間隔を保って配置されている。これらゲート線４及びドレイン線５で囲まれる画素領域に画素３が配置されている。各画素３には、画素形成領域の左上角部にゲート線４をゲート電極とした薄膜トランジスタＴＲが配設されている。

そして、画素３は、図２の断面図に示すように、バックライト１０に対向する下面に第１の偏光板１１を形成したガラス等からなる第１の透明基板１２を有し、この第１の透明基板１２の上面にバッファ膜１３が形成され、このバッファ膜１３の上面に薄膜トランジスタＴＲを構成する図１で見てＵ字状のポリシリコンで形成された能動層１４が配置され、この能動層１４を覆うようにゲート絶縁膜１５が配置されている。

ゲート絶縁膜１５の能動層１４に対向する上面には能動層１４を２回通るようにゲート線４が配置されてダブルゲート構造とされている。そして、ゲート絶縁膜１５及びゲート線４は、層間絶縁膜１６で覆われている。この層間絶縁膜１６上には、コンタクトホールＣＨ１を通じて薄膜トランジスタＴＲのドレイン１７と接続されたドレイン線５と、コンタクトホールＣＨ２を通じてソース１８と接続されたソース電極１９とが配置されている。

これらドレイン線５及びソース電極１９はパッシベーション膜２０で覆われ、このパッシベーション膜２０上に平坦化膜２１が形成されている。なお、パッシベーション膜２０は必ずしも必要ではなく、省略することもできる。
平坦化膜２１上には、ソース電極１９と対向する位置に開口部２２ａを有する共通電極２２が配置されている。この共通電極２２は、例えば画素３が配置されている表示有効領域ではベタ膜として形成され、画素３が配置されていな領域において、コンタクトホール（図示せず）を通じて、共通電位が供給される共通電極線（図示せず）と接続されている。また、ゲート線またはドレイン線に平行に連なった帯状に形成してもよいし、共通電極線と画素毎も接続してもよい。

そして、共通電極２２上にＦＦＳ絶縁膜２３を介して画素電極２４が配置されている。この画素電極２４はＦＦＳ絶縁膜２３、共通電極２２の開口部２２ａ、平坦化膜２１及びパッシベーション膜２０を通じて形成されたコンタクトホールＣＨ３を介してソース電極１９と接続されている。
また、画素電極２４は配向膜２５で覆われており、この配向膜２５のラビング方向は、第１の偏光板１１の透過軸と平行となるように設定されている。

そして、配向膜２５の上部に液晶分子Ｍを有する液晶層２６を介して下面にカラーフィルタ２７及び配向膜２８を有する第２の透明基板２９が配置されている。ここで、配向膜２８のラビング方向は前述した配向膜２５と反対のラビング方向を有している。また、液晶層２６の液晶分子Ｍは、配向膜２５及び２８のラビング方向に応じて初期配向されており、ホモジニアス配向されている。

さらに、第２の透明基板２９の上面にタッチパネルの構成を有する静電容量型入力装置５０が形成され、この情報入力部５０の上面に第１の偏光板１１と直交する透過軸を有した第２の偏光板３０が配置されている。
そして、配向膜２５及び２８のラビング方向は、図３に示すように、水平方向（Ｘ方向）と一致している。画素電極２４は、図３に示すように、配向膜２５及び２８のラビング方向に対して所定角度θｓ１（例えば＋５°）だけ傾斜した長方形状を有する複数のスリットＳ１が垂直方向に所定間隔Ｌ１を保って平行に形成されている。

また、画素電極２４は、垂直方向の両端部側のスリットＳ１から所定距離Ｌ２だけ離れた位置にスリットＳ１と平行な短辺となる対向外周縁３１及び３２が形成され、これら対向外周縁３１及び３２の左右両端を結んで垂直方向に延長する比較的長い長辺となる対向外周縁３３及び３４が形成されて平行四辺形状の外形を有する。
ここで、各スリットＳ１は、図２に示すように、ＦＦＳ絶縁膜２３を介して形成された上部電極である画素電極２４と下部電極である共通電極２２との間に電圧を印加し、これによって発生する電界によって液晶分子Ｍを駆動するための開口部である。スリットＳ１が垂直方向に複数平行に形成されているので、画素３の透過率を向上させることができる。

そして、各スリットＳ１は、その傾斜角θｓ１が液晶層２６の液晶分子Ｍの回転方向を不定にさせないようにするために、配向膜２５及び２８のラビング方向に対して反時計方向に＋５度〜＋１５度、好ましくは＋５度〜＋８度の値に設定されている。
また、各スリットＳ１は、その長手方向の両端部が、これら両端部に対向する画素電極２４の対向外周縁３３及び３４に対して所定距離Ｌ３だけ内側となり、左右端部が閉塞されている。

結局、画素電極２４は、対向外周縁３１及び３２を形成する外側電極部３５及び３６と、対向外周縁３３及び３４を形成する外側電極部３７及び３８とで平行四辺形状とされ、外側電極部３７及び３８間がスリットＳ１を形成する連結電極部３９で連結されている構成を有する。
ここで、スリットＳ１は、その長手方向の両端部が閉じている細長い開口部であるので、長手方向の両端部がフォトリソグラフィ工程によるエッチング加工の際に丸みを帯びる。このように丸みを帯びた端部をエッジ部分と称すると、ディスクリネーションはエッジ部分に発生する。

図４は、丸みを帯びたスリットＳ１の端部の拡大図であり、スリットＳ１の端部であるエッジ部分において、所謂ディスクリネーションが生じる様子を模式的に説明する図である。ここで、スリットＳ１は、その長手方向が紙面の左右方向に平行なラビング方向（Ｘ軸方向）に対して時計方向に５度即ち右下がりに傾斜して表示されている。
この場合には、共通電極２２及び画素電極２４間に電界がかけられていない状態では、液晶分子ＭはスリットＳ１に対し、若干右上がりに傾いていることになる。通常のスリットＳ１では、画素電極２４を構成する透明導電材料膜に、例えばエッチング技術によって開口されるので、上記のようにそのエッジ部分はいくらか丸みを帯びて、図４に示すように、半円状に近い円弧形状となる。

スリットＳ１の縁の部分における液晶分子Ｍは、電界がかかっていないときは、初期配置状態であり、ラビング方向に揃っている。すなわち、スリットＳ１の側縁に対して若干傾いているが、略平行の向きに揃っている。ここで、電界が作用されると、その電界の方向に、スリットＳ１の縁に略垂直方向になるまで回転する。この円弧形状の部分においても、電界はスリットＳ１の縁に直交してかけられるので、電界の向きは、この円形形状がステップＳナットＳ１の縁に沿って半回転することから、円弧形状に沿って１８０°変化することになる。例えば、図４において左上に示されるスリットＳ１において電界が作用すると、そのスリットＳ１の上側の長辺部分でも、液晶分子Ｌは反時計方向に回転し、同様にスリップＳ１の下側の長辺部分でも、液晶分子Ｍは反時計方向に回転する。ところが、半円の円弧形状の部分では、上側の４半円の円弧形状部分において液晶分子Ｍが反時計方向に回転するのに対し、下側の４半円の円弧形状においては、液晶分子Ｍが時計方向に回転してしまうことになる。

このように、電界をかけて液晶分子Ｍを所望の方向に回転させようとするとき、スリットＳ１の右側のエッジ部分においては、右下の４半円の円弧形状部分において、所望と反対の方向に液晶分子Ｍが回転することが起こる。すなわち、所望の方向に回転しないことが起こる。このように、横方向電界を印加したときに、エッジ部分では、場所によって液晶分子Ｍの回転方向が異なることが生じる。このように回転方向が場所によって異なる現象がディスクリネーションである。回転方向が異なる境界部分においては、液晶分子Ｍが所望でない方向に回転し、あるいは回転できないために、透過率が低下し、目視で境界線が認識されることがあり、これらが、転傾線、あるいは転傾欠陥と呼ばれ、あるいは単にこれをディスクリネーションと称することがある。図４では、ディスクリネーションが生じる領域をＤで示してある。

図４において、領域Ｄはどのような領域かを見ると、スリットＳ１の縁のエッジ部分である。詳しく述べれば、スリットＳ１の輪郭線の法線の方向が、液晶分子Ｍの初期配向方向、すなわちラビング方向と一致するところから、ラビング方向に対して時計方向に９０°の角度をなすところまでの範囲である。図４のこの範囲においては、電界がかけられると、液晶分子Ｍが時計方向に回転して、エッジ部分の縁に直交するようになるが、これ以外の領域においては、液晶分子Ｍは反時計方向に回転して、スリットＳ１の縁に直交する。換言すれば、スリットＳ１のエッジ部分のディスクリネーションが生じる領域Ｄは、スリットＳ１のエッジ部分の法線方向がラビング方向と一致するところから、さらに時計方向回りに９０°の角度をなすところまでの範囲である。

つまり、スリットＳ１のように開口部の端部が円弧状になる場合には、ディスクリネーションの発生する領域Ｄは、図４のような角度関係、すなわち、スリットＳ１の長手方向端部の延びる方向がラビング方向となす傾斜角度が正方向、すなわちラビング方向に対して反時計方向回りの角度であるときは、スリットＳ１の幅方向の中央を通り長手方向に延びる方向をｘ軸とし、スリットＳ１の長手方向の中央を通りｘ軸と直交する方向をｙ軸とした円形を考え、ｘ軸から反時計方向回って数えたときの第２象限部分と第４象限部分である。また、傾斜角度が負方向、すなわちラビング方向に対して時計方向回りの角度であるときは、この円形の第１象限部分と第３象限部分である。

そして、この液晶分子Ｍが逆方向に回転してディスクリネーションが発生する領域Ｄに、後述する情報入力部４０で情報を入力するために第２の偏光板３０を押下することにより外力が作用すると、図５に示すように、液晶分子Ｍが逆方向に回転している部分（ドメイン）がスリット長手方向に伸び、ディスクリネーションがスリットＳ１の側縁に沿って画素の中央部近傍まで伸長することがある。このディスクリネーションの伸長が戻らなくなると、表示上では、ディスクリネーションの伸長部のみ透過率が実感変化するためにムラとなって視認される。パネルを押した跡が残るような現象であり、リップルＬと称する不良部が発生する。

このため、本発明者は、種々の実験を行った結果、画素電極２４のスリットＳ１のディスクリネーションが発生する領域Ｄに、スリットＳ１のラビング方向に対する傾斜角即ち挟み角θｓ１より大きい挟み角θｓ２で延長する傾斜側壁部４０を形成することにより、リップルの発生を阻止することができることを知見した。
すなわち、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２を、スリットＳｓ１の挟み角θ１と等しい５°に設定した場合は、スリットＳ１の挟み角θｓ１より大きい７°、１０°及び１５°に設定した場合の夫々についてリップルの発生を評価した結果、下記表１に示す結果が得られた。

この表１から明らかなように、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２をスリットＳ１の挟み角θｓ１と等しい５°に設定した場合には、第２の偏光板３０を押下することにより、リップルが発生し、発生したリップルが第２の偏光板３０の押下を解除した状態でも残って欠陥となる。

同様に、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２をスリットＳ１の挟み角θｓ１より大きい７°に設定した場合には、挟み角θｓ２を５°に設定した場合よりは良いが依然としてリップルが残る欠陥が発生する。
また、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２をスリットＳ１の挟み角θｓ１より大きい１０°に設定した場合には、第２の偏光板３０を押下した場合に、リップルが発生するが第２の偏光板３０の押下を解除した場合にはリップルは残らず、欠陥が生じない。

さらに、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２をスリットＳ１の挟み角θｓ１より大きい１５°に設定した場合には、第２の偏光板３０を押下した場合に、リップルの発生を確実に抑制することができた。
この結果、本実施形態では、図６に拡大図示するように、スリットＳ１のディスクリネーションが発生する領域Ｄに、スリットＳ１の端部から発生するディスクリネーションの長さよりも長い距離離れた側壁位置から挟み角θｓ２が１０°以上１５°以下好ましくは１５°となる傾斜側壁部４０を形成した。この傾斜側壁部４０によって、ディスクリネーションは発生するものの、第２の偏光板３０を押下した場合の外力が作用したときに、発生したディスクリネーションが伸長することを確実に防止することができ、リップルの発生を確実に防止することができる。

ところで、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２を１０°以上とすることにより、リップルの発生を抑制することができるものであるが、挟み角θｓ２を大きくすればする程透過率が低下することになり、好ましいものではないので、傾斜側壁部４０の挟み角は１５°以下に設定することが好ましい。
また、傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２と発生するディスクリネーションの長さとの関係については、図７に示すように、挟み角θｓ２が０°〜５°の間でディスクリネーションの長さが２．２μｍ程度と小さく、挟み角θｓ２が５°を超えると挟み角θｓ２の増加に略比例してディスクリネーションの長さが長くなり、挟み角θｓ２が７０°となるとディスクリネーションの長さが１６μｍ程度と長くなる。傾斜側壁部４０の長さは、このディスクリネーションの発生する長さ以上とすることが好ましく、挟み角θｓ２が１０°では３．５μｍ程度以上、１５°では４．５μｍ程度以上とすることが好ましい。

また、スリットＳ１の挟み角θｓ１が大きくなると、液晶の電圧−透過率を表すＶ−Ｔ特性が高電圧側に変化し、透過率が低下する。このため、透過率を向上させるためにはスリットＳ１の挟み角θｓ１は８°以下が良いが、あまり挟み角θｓ１を小さくしすぎると液晶分子の回転方向が不定になってしまうため、スリットＳ１の挟み角θｓ１は５°〜８°に設定することが好ましい。

さらに、リップルの発生を抑制するために、スリットＳ１のディスクリネーションの発生する領域Ｄに傾斜側壁部４０を形成すると、この傾斜側壁部４０の形成部分のスリットＳ１の幅が拡張されることにより、隣接するスリットＳ１との間の間隔が狭くなり、共通電極２２との間で生成する電界に影響を与えることになる。このため、図８に示すように、スリットＳ１の傾斜側壁部４０を形成した対向側壁を傾斜側壁部４０の挟み角θｓ２と等しい角度で傾斜させるか又は挟み角θｓ２よりは小さくスリットＳ１の挟み角θｓ１よりは大きな角度で傾斜させることにより、電界の生成に与える影響を抑制することが好ましい。

一方、静電容量型入力装置５０は、図２に示すように、第２の透明基板２９の上面と第２の偏光板３０との間に形成されている。この静電容量型入力装置５０は、ガラス基板などからなる透光性基板５１の一方面５１ａに、後述する透光性電極５２，５３が形成され、その端部５４にはフレキシブル基板５５が接続されている。透光性電極５２，５３はＩＴＯ膜で構成されている。

この静電容量型入力装置５０では、透光性基板５１の上面側が入力操作面になっており、入力操作面の略中央領域が、指先による入力が行われる入力領域５０ａとなっている。
透光性基板５１の一方面５１ａには、図９に示すように、矢印Ｘで示す第１の方向に延在する複数列の透光性電極５２と、矢印Ｙで示す第１の方向に交差する第２の方向に延在する複数列の透光性電極１２とが形成されている。なお、図９に示す構成は概念図であって、透光性電極５２及び５３のパターンとしては、パッドと称される広い面積の部分を備えている構成、左右逆向きの三角形状のパターンが交互に配置された構成などが採用される。

静電容量型入力装置５０では、複数の透光性電極５２，５３に順次、電圧印加して電荷を与えた際に、いずれかの箇所に導電体である指が接触または近接すると、透光性電極５２，５３と、指との間で容量が形成され、透光性電極５２，５３を介して検出される静電容量が低下するので、いずれの箇所に指が接触または近接したかを検出することができる。

この静電容量式入力装置５０では、微弱な電流を検出するため、外部からのノイズに弱いという問題があり、これを解決するために透光性基板５１の一方面５１ａに対して、シールド用導電層５６がシール材６４内に充填された高屈折率の透光性材料５７を介して対向させてある。この高屈折率の透光性材料５６は、屈折率が１．４〜１．９の樹脂材料、例えば、メタクリレート系樹脂などからなる。

このシールド用導電層５６は、第１の透明基板２９上の全面にスパッタ法などで形成されたＩＴＯ膜であり、透光性基板５１の一方面５１ａ側に対向している。
また、透光性基板５１の一方面５１ａにおいて、シールド用導電層５６と重なる位置に、シールド用導電層５６と導電接続されるシールド用電極６１が形成され、透光性基板５１と第２の透明基板２９との間にはシールド用導電層５６とシールド用電極６２とを導電接続するための基板間導通材６３が配置されている。この基板間導通材６３は、表面に金属層が形成されたプラスチックビーズなどであり、シール材６４に配合されている。

このように、第２の透明基板２９上にシールド用導電層５６を形成することにより、透光性電極５２，５３を外部ノイズから保護することができると共に、第２の透明基板２９側から静電気が静電容量型入力装置５０に浸入することを防止する効果を発揮する。また、透光性基板５１とシールド用導電層５６との間には、高屈折率の透光性材料５７が充填されているので、透光性基板５１とシールド用導電層５６との間には反射性の界面が存在せず、シールド用導電層５６を設けても光線透過率の低下が発生しない。

上記構成を有する液晶表示装置１の動作を、図２を参照して説明すると、共通電極２２と画素電極２４との間に電界が生じないオフ状態では、液晶層２６の液晶分子Ｍはホモジニアス配向されており、その長軸方向は、第１の偏光板１１の透過軸と例えば平行である。このとき、第１の偏光板１１によって直線偏光されたバックライト１０の光は、そのままの偏光軸で液晶層２６を透過して第２の偏光板３０に入射する。しかし、この光は、その偏光軸が第２の偏光板３０の透過軸と直行するため、第２の偏光板３０によって吸収される。即ち、黒表示表示（ノーマリーブラック）となる。

一方、共通電極２２と画素電極２４との間に電界が生じるオン状態では、この電界に応じて、液晶層２６の液晶分子Ｍの長軸は、第１の透明基板１２に対して略水平に回転する。このとき、第１の偏光板１１によって直線偏光されたバックライト１０の光は、液晶層２６における複屈折により楕円偏光となり、第２の偏光板３０に入射する。この楕円偏光のうち、第２の偏光板３０の透過軸と一致する成分が出射され、白表示となる。

このとき、画素電極２４の外側電極部３５及び３６の対向外周縁３１及び３２がスリットＳ１と平行に形成されているので、画素電極２４の外形を長方形状とする場合に比較して外側電極部３５及び３６に余分なマージンが生じることはなく、各画素３の透過率を向上させることができる。
また、静電容量型入力装置５０の所望とする第２の偏光板３０上に指を接触させるかまたは近接させることにより、透光性電極５２，５３と、指との間で容量が形成され、透光性電極５２，５３を介して検出される静電容量が低下するので、いずれの箇所に指が接触または近接したかを検出することができる。このため、液晶表示装置１で、表示されている情報に指を接触または近接させることにより、接触又は近接させた箇所に表示されている情報を入力することができる。

このように、静電容量型入力装置５０で、指を第２の偏光板３０に指を接触させることにより、この第２の偏光板３０が押下されて、外乱が画素３を構成する画素電極２４におけるスリットＳ１のディスクリネーションの発生領域Ｄに作用するが、このディスクリネーション発生領域ＤにスリットＳ１の挟み角θｓ１より大きい挟み角θｓ２で延長する傾斜側壁部４０が形成されているので、ディスクリネーションが発生するものの、発生したディスクリネーションがスリットＳ１の長手方向の中央部側に伸びることが防止されて、伸びたディスクリネーションが残ってリップルが発生することを確実に防止することができる。

しかも、リップルを防止するための傾斜側壁部４０がスリットＳ１のディスクリネーション発生領域Ｄにのみ形成されており、スリットＳ１の挟み角θｓ１を小さい角度に抑えることができるので、ディスクリネーションの発生長さを小さく抑制することができると共に、透過率の低下を抑制しながらリップルの発生を確実に防止することができる。
なお、上記画素電極２４が配置された各画素３が、所謂ライン反転駆動により動作する場合、垂直方向で隣接する各画素３の各画素電極２４には、極性の異なる表示信号が供給される。そのため、異なる表示信号の間処理によって所望の表示が得られずに、それらの画素３の境界近傍で表示不良が生じる場合がある。この問題を避けるためには、垂直方向で隣接する各画素３の各画素電極２４を極力離間させた方が良いが、あまり離間距離を大きくとると透過率の低下を招くことになる。

そこで、一方の画素電極２４の対向外周縁３１と他方の画素電極２４の対向外周縁３２との距離は、画素電極２４の対向外周縁３１及び３２の外側の液晶分子Ｍが電界により所望の回転を得られる範囲の２倍と等しいか、それより多少大きい範囲とすることが好ましい。例えば、隣接する各画素電極２４のうち、一方の画素電極２４の外周縁３１と、他方の画素電極２４の外周縁３２との距離をＤ１とすると、５μｍ＜Ｄ１＜１５μｍであり、好適な例としては７μｍ＜Ｄ１＜１０μｍである。

次に、本発明の第２の実施形態を図１０及び図１１について説明する。
この第２の実施形態では、画素電極を櫛歯状に形成したものである。
すなわち、第２の実施形態では、図１０及び図１１に示すように、前述した第１の実施形態における画素電極２４の右側の外側電極部３８が形成されず、画素電極２４が櫛歯状に形成されていることを除いては前述した図１及び図３と同様の構成を有し、図１及び図３との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第２の実施形態によると、第１の実施形態における画素電極２４の外側電極部３８が形成されず櫛歯状の画素電極２４とされているので、スリットＳ１の端が形成されず、透過率を向上させることができる。
この第２の実施形態では、画素電極２４が櫛歯形状とされている。このように画素電極２４を櫛歯形状とした場合では、ディスクリネーションの発生する領域は、スリットＳ１の幅方向の中央を通る長手方向をｘ軸とし、スリットＳ１の長手方向の中央を通る幅方向をｙ軸としたときに、第１象限及び第２象限となる。なお、スリットＳ１の傾斜角度がラビング方向に対して反時計方向となる負方向である場合には、ディスクリネーションの発生する領域は第３象限及び第４象限となる。

このため、画素電極２４が櫛歯形状である場合には、図１１に示すように、スリットＳ１の開放端部側では上側にスリットＳ１の傾斜角θｓ１より大きい傾斜角θｓ２でスリットＳ１の幅を狭める傾斜側壁部６０を形成し、スリット１の閉塞端部側では前述した第１の実施形態と同様に上側にスリットＳ１の傾斜角θｓ１より大きい傾斜角θｓ２でスリットＳ１の幅を広げる傾斜側壁部６０を形成する。

このように、第２の実施形態によると、櫛歯形状の画素電極２４に対して、ディスクリネーションの発生する領域に傾斜側壁部６０を形成することにより、ディスクリネーションが発生するものの、静電容量型入力装置５０で情報を入力するために、所望箇所の第１の偏光板３０を指で接触させることにより、ディスクリネーション発生領域に外力が作用して外乱が発生した場合でも、にディスクリネーションがスリットの長手方向の中央部側に延びることを確実に防止し、ディスクリネーションが伸長して戻らなくなってリップルが発生することを確実に防止することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、画素電極２４のスリットＳ１の長手方向がラビング方向に対して正方向に傾斜している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラビング方向に対して負方向に傾斜させるようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、共通電極２２及び画素電極２４のうち画素電極２４が液晶分子Ｍ側に配置されて、スリットＳ１が形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、共通電極２２を液晶分子Ｍ側に配置した場合には、画素電極２４に代えて、共通電極２２にスリットＳ１を形成すればよい。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、薄膜トランジスタＴＲの能動層１４をＵ字状に形成して、この能動層１４をゲート線４が２度横切るようにダブルゲート構造とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１２に示すように、能動層１４を直線状に形成し、これに応じてゲート線４に能動層１４の位置で二股に分岐する分岐部３００を形成して、能動層１４をゲート線４が２回横切るダブルゲート構造とするようにしてもよい。

なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、画素３がノーマリーブラック型のＦＦＳモードにより動作する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ノーマリーホワイト型のＦＦＳモードにより動作する液晶表示装置についても本発明を適用することができる。この場合、第１の偏光板１１及び第２の偏光板３０の透過軸、配向膜２５及び２８のラビング方向の関係をノーマリーホワイト型に対応して変更すればよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、第２の偏光板３０を静電容量型入力装置の上に配置した場合について説明したが、静電容量型入力装置と液晶表示装置との間に配置しても良く、静電容量型入力装置の上と静電容量型入力装置と液晶表示装置との間の両方に配置することもできる。また、入力装置としては静電容量型入力装置に限らず、他の抵抗膜方式の入力装置や、音響パルス認識方式、超音波表面弾性波方式の入力装置等を適用することができる。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、入力装置付き液晶表示装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、静電容量型入力装置５０を省略するようにしてもよく、入力装置以外にスリットを設けた電極に外力が作用する場合にも本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ上の断面図である。 図１の画素電極を示す平面図である。 スリットのエッジ部分でディスクリネーションが発生する様子を説明する図である。 スリットのエッジ部分でリップルが発生した様子を説明する図である。 本発明のスリットのエッジ部分を拡大して示す図である。 スリットの傾斜側壁部の挟み角とディスクリネーション長さとの関係を示す特性線図である。 スリットの変形例を示す平面図である。 静電容量型入力装置の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第２の実施形態を示す画素電極の平面図である。 図９の画素電極を示す平面図である。 薄膜トランジスタの他の構成を示す平面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…表示部、３…画素、４…ゲート線、５…ドレイン線、１０…バックライト、１１…第１の偏光板、１２…第１の透明基板、１３…バッファ膜、１４…能動層、１５…ゲート絶縁膜、１６…層間絶縁膜、１７…ドレイン、１８…ソース、１９…ソース電極、２０…パッシベーション膜、２１…平坦化膜、２２…共通電極、２３…絶縁膜、２４…画素電極、２５…配向膜、２６…液晶層、２７…カラーフィルタ、２８…配向膜、２９…第２の透明基板、３０…第２の偏光板、ＴＲ…薄膜トランジスタ、Ｓ１…スリット、３１，３２…対向外周縁、３３，３４…対向外周縁、３５〜３８…外側電極部、４０…傾斜側壁部、５０…静電容量型入力装置、５１…透光性基板、５２，５３…透光性電極、５６…シールド用導電層、５７…透光性材料

Claims (9)

1. 表示部を形成する画素を、少なくとも、液晶層を挟んで対向する一対の基板と、前記一対の基板の一方の基板に設けられ絶縁膜を挟んで配置された前記液晶層の液晶分子を駆動する共通電極及び画素電極と、で構成し、
   前記共通電極及び前記画素電極のうちの前記液晶層側の電極は、前記ラビング方向に対して所定角度で傾斜したスリットを有し、前記スリットの端部に当該スリットの傾斜角より大きい傾斜角となる傾斜側壁部を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記傾斜側壁部の傾斜角は１０度以上１５度以下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。
3. 前記スリットの傾斜角は５度以上８度以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記傾斜側壁部は少なくとも前記スリットのディスクリネーションが発生する端部に配置され、前記ディスクリネーションが発生する端部における前記傾斜側壁部の長さは、ディスクリネーションの発生する長さよりも長いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記スリットは、前記液晶層側の電極の当該スリットの長手方向の対向外周縁に対して所定距離離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記スリットは、前記液晶層側の電極の当該スリットの長手方向の対向外周縁の一方において、対向外周縁まで延長して、当該電極が櫛歯形状とされていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記スリットは、前記液晶層側の電極に互いに平行に複数形成され、前記スリットの傾斜側壁部と対向する位置に前記スリットの傾斜角より大きく当該傾斜側壁部の傾斜角以下の傾斜角で傾斜する対向傾斜側壁部を形成したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置の表示光が出射される側の表面に、入力操作位置を検出する入力装置が直接配置されていることを特徴とする入力装置付き液晶表示装置。
9. 前記入力装置は、前記液晶表示装置の表示光が出社される側の表面に透光性材料を介して配設された透光性基板を有し、
   該透光性基板に接触検知用電極を配置した静電容量型の入力装置であることを特徴とする請求項８に記載の入力装置付き液晶表示装置。

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