JP2019159209A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】階調再現性などの表示特性に優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、複数の画素を含む表示領域と、第１基板と、第２基板と、液晶層ＬＣとを備えている。第１基板は、第１方向Ｘに並ぶ複数の信号線と、複数の画素の各々に配置され信号線を介して画素電圧が印加される第１電極ＥＬ１と、第１配向膜ＡＬ１と、を含む。第２基板は、第１配向膜ＡＬ１に対向する第２配向膜ＡＬ２を含む。第１基板は、第１方向Ｘに隣り合う画素の間において第１配向膜ＡＬ１が窪む複数の第１溝構造ＧＳ１を有している。第１電極ＥＬ１は、第１方向Ｘにおいて第１縁Ｅ１１と第２縁Ｅ１２を有している。さらに、第１縁Ｅ１１は、平面視において第１縁側の第１溝構造ＧＳ１と重畳し、第２縁Ｅ１２は、平面視において当該第２縁側の第１溝構造ＧＳ１と第１縁側の第１溝構造ＧＳ１の間に位置する。【選択図】図７Ａ

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、第１基板および第２基板の間に配置された液晶層とを備えている。第１基板および第２基板は、液晶層に接する配向膜をそれぞれ備えている。さらに、例えば特許文献１に開示されたように、第１基板および第２基板にそれぞれ分散して画素電極と共通電極（対向電極）が配置される。他の例として、第１基板および第２基板の一方に画素電極と共通電極の双方が配置されることもある。

液晶層に含まれる液晶分子は、各配向膜によって初期配向方向に配向される。画素電極と共通電極の間に電位差が生じると、これら電極間に形成される電界に応じた方向に液晶分子が回転する。

画素の階調再現性などの表示特性は、上記電界の形成時と非形成時のそれぞれにおける液晶分子の配向状態や、画素を観察する角度の影響を受ける。例えば複数の画素が配列された表示領域を正面から見る場合、表示領域の左右の画素（あるいは上下の画素）を観察する角度が異なる。したがって、表示領域の各画素における液晶分子の配向状態が一様である場合、左右の画素（あるいは上下の画素）の表示特性が異なる場合がある。

特開２０１１−１８６２８５号公報

本開示の目的の一つは、階調再現性などの表示特性に優れた液晶表示装置を提供することである。

一実施形態に係る液晶表示装置は、複数の画素を含む表示領域と、第１基板と、第２基板と、液晶層とを備えている。前記第１基板は、第１方向に並ぶ複数の信号線と、前記複数の画素の各々に配置され前記信号線を介して画素電圧が印加される第１電極と、第１配向膜と、を含む。前記第２基板は、前記第１配向膜に対向する第２配向膜を含む。前記液晶層は、前記第１配向膜および前記第２配向膜の間に配置されている。前記第１基板は、前記第１方向に隣り合う前記画素の間において前記第１配向膜が窪む複数の第１溝構造を有している。前記第１電極は、前記第１方向において第１縁と第２縁を有している。さらに、前記第１縁は、平面視において前記第１縁側の前記第１溝構造と重畳し、前記第２縁は、平面視において当該第２縁側の前記第１溝構造と前記第１縁側の前記第１溝構造の間に位置する。

図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置の外観の一例を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る液晶表示装置が備える第１基板の一例を概略的に示す斜視図である。 図３は、第１実施形態における副画素の一例を概略的に示す平面図である。 図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う表示パネルの概略的な断面図である。 図５は、図３におけるＶ−Ｖ線に沿う表示パネルの概略的な断面図である。 図６は、図３におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う表示パネルの概略的な断面図である。 図７Ａは、第１実施形態における第１副画素近傍の液晶分子の初期配向状態を概略的に示す断面図である。 図７Ｂは、液晶層に作用する電界により図７Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図８Ａは、第１実施形態における第２副画素近傍の液晶分子の初期配向状態を概略的に示す断面図である。 図８Ｂは、液晶層に作用する電界により図８Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図９Ａは、第１実施形態における第１副画素の視野角特性を示すグラフである。 図９Ｂは、第１実施形態における第２副画素の視野角特性を示すグラフである。 図１０Ａは、第２比較例に係る表示パネルにおける液晶分子の初期配向状態を概略的に示す断面図である。 図１０Ｂは、液晶層に作用する電界により図１０Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１１Ａは、第３比較例に係る表示パネルにおける液晶分子の初期配向状態を概略的に示す断面図である。 図１１Ｂは、液晶層に作用する電界により図１１Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１２Ａは、第２実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。 図１２Ｂは、液晶層に作用する電界により図１２Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１３Ａは、第３実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。 図１３Ｂは、液晶層に作用する電界により図１３Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１４Ａは、第４実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。 図１４Ｂは、液晶層に作用する電界により図１４Ａに示す液晶分子が配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１５Ａは、第５実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの第１副画素の概略的な断面図である。 図１５Ｂは、液晶層に作用する電界により図１５Ａに示す液晶分子がベンド配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１６Ａは、第５実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの第２副画素の概略的な断面図である。 図１６Ｂは、液晶層に作用する電界により図１６Ａに示す液晶分子がベンド配向された状態を概略的に示す断面図である。 図１７は、第６実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。 図１８は、第６実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの他の概略的な断面図である。 図１９は、第７実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。 図２０は、第８実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。 図２１は、第９実施形態に係る液晶表示装置が備える表示パネルの概略的な断面図である。

いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

各実施形態においては、一例として、透過型の液晶表示装置を開示する。この液晶表示装置は、例えば、Virtual Reality（ＶＲ）ビュアー、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、デジタルカメラ用モニタ等の種々の装置に用いることができる。

なお、各実施形態は、他種の表示装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。例えば、各実施形態にて開示する構成の少なくとも一部は、反射型の液晶表示装置等にも適用可能である。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰ（以下、表示装置ＤＳＰと呼ぶ）の外観の一例を示す斜視図である。以下の説明においては、図示したように第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚを定義する。第１方向Ｘは、後述の複数の信号線Ｓが並ぶ方向である。第２方向Ｙは、後述の複数の走査線Ｇが並ぶ方向である。第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚは、例えば互いに垂直に交わる方向であるが、垂直以外の角度で交わってもよい。第３方向Ｚの矢印が示す方向を上または上方と呼び、その反対方向を下または下方と呼ぶことがある。

表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、照明装置ＢＬと、第１偏光板ＰＬ１とを備えている。これら表示パネルＰＮＬ、照明装置ＢＬおよび第１偏光板ＰＬ１は、第３方向Ｚに積層されている。なお、表示パネルＰＮＬと照明装置ＢＬの間には、後述する第２偏光板ＰＬ２が配置されている。また、第１偏光板ＰＬ１と表示パネルＰＮＬの間には、後述する位相板ＰＰが配置されている。

表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵ１と、第２基板ＳＵ２と、第１基板ＳＵ１および第２基板ＳＵ２の間に配置された液晶層（後述する液晶層ＬＣ）とを備えている。第１基板ＳＵ１は、接続部ＣＮを備えている。接続部ＣＮは、フレキシブル回路基板やＩＣチップなどの信号供給源を接続するための端子を含む。

例えば、照明装置ＢＬは、第１基板ＳＵ１と対向する導光板と、この導光板の端部に沿って配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源と、導光板と表示パネルＰＮＬの間に配置されたプリズムシートや拡散シートなどの光学シートとを備えている。ただし、照明装置ＢＬの構成はこの例に限定されない。

図２は、第１基板ＳＵ１の一例を概略的に示す斜視図である。第１基板ＳＵ１は、表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡの外側に配置された一対の駆動回路ＰＣとを備えている。表示領域ＤＡは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに配列された多数の画素ＰＸを含む。画素ＰＸは、例えば赤、緑、青を表示する複数の副画素ＳＰを含む。画素ＰＸは、白などの他の色を表示する副画素ＳＰを含んでもよい。駆動回路ＰＣは、副画素ＳＰを駆動するための信号（後述の走査信号）を供給する。なお、本開示においては、副画素を単に画素と呼ぶこともある。

表示領域ＤＡは、第１方向Ｘに並ぶ第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡを含む。図示した例において、第１領域ＬＤＡは、表示領域ＤＡの第１方向Ｘにおける中心線ＣＬよりも左側の領域である。第２領域ＲＤＡは、中心線ＣＬよりも右側の領域である。ここでの「右」および「左」は、説明のために便宜的に使用するものに過ぎない。例えば、図示した表示領域ＤＡが９０°回転された状態でユーザにより視認される場合、第１領域ＬＤＡはユーザから見て中心線ＣＬより上の領域であり、第２領域ＲＤＡはユーザから見て中心線ＣＬより下の領域である。また、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡは、必ずしも中心線ＣＬを境界とするものでなくてもよい。すなわち、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡの第１方向Ｘにおける幅や第２方向Ｙにおける高さは互いに異なってもよい。

図３は、副画素ＳＰの一例を概略的に示す平面図である。ここでは、中心線ＣＬの近傍で第１方向Ｘに並ぶ６つの副画素ＳＰを示している。以下の説明においては、第１領域ＬＤＡの副画素ＳＰを第１副画素ＳＰ１と呼び、第２領域ＲＤＡの副画素ＳＰを第２副画素ＳＰ２と呼ぶ。両者を特に区別しない場合には単に副画素ＳＰと呼ぶことがある。

第１基板ＳＵ１は、複数の走査線Ｇと、複数の信号線Ｓとを備えている。複数の走査線Ｇは、第１方向Ｘに延びるとともに第２方向Ｙに間隔を置いて並んでいる。複数の信号線Ｓは、第２方向Ｙに延びるとともに第１方向Ｘに間隔を置いて並んでいる。図示した例において、中心線ＣＬは、中央の信号線Ｓと重畳している。

この図の例においては、隣り合う２本の走査線Ｇと、隣り合う２本の信号線Ｓとで区画された領域が副画素ＳＰに相当する。第１基板ＳＵ１は、各副画素ＳＰに対して設けられた第１電極ＥＬ１（画素電極）と、スイッチング素子ＳＷと、台座ＭＢとを備えている。

スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを含む。半導体層ＳＣは、例えばポリシリコンで形成することができるが、この例に限定されない。半導体層ＳＣは、屈曲しながら延びて走査線Ｇと１回交差している。半導体層ＳＣは、走査線Ｇと２回交差してもよい。

台座ＭＢは、第１電極ＥＬ１および半導体層ＳＣと平面視において重畳している。図示した例において、台座ＭＢは矩形状であるが、この例に限定されない。

信号線Ｓは、第１コンタクトホールＣＨ１を通じて半導体層ＳＣと電気的に接続されている。台座ＭＢは、第２コンタクトホールＣＨ２を通じて半導体層ＳＣと電気的に接続されている。第１電極ＥＬ１は、第３コンタクトホールＣＨ３を通じて台座ＭＢと電気的に接続されている。

第１方向Ｘに隣り合う２つの第１副画素ＳＰ１の間、および、第１方向Ｘに隣り合う２つの第２副画素ＳＰ２の間には、第１溝構造ＧＳ１が設けられている。例えば、第１溝構造ＧＳ１は、信号線Ｓと平面視において重畳するとともに、信号線Ｓに沿って第２方向Ｙに延びている。第１溝構造ＧＳ１の第１方向Ｘにおける幅は、信号線Ｓと同程度でもよいし、信号線Ｓより大きくてもよいし、信号線Ｓより小さくてもよい。なお、中心線ＣＬを介して隣り合う第１副画素ＳＰ１と第２副画素ＳＰ２の間には、第１溝構造ＧＳ１が設けられていない。したがって、図３の例においては、中央の信号線Ｓと重畳する第１溝構造ＧＳ１が存在しない。

第１電極ＥＬ１は、第１方向Ｘにおいて、第１縁Ｅ１１と、第２縁Ｅ１２とを有している。さらに、第１電極ＥＬ１は、第２方向Ｙにおいて、第３縁Ｅ１３と、第４縁Ｅ１４とを有している。図３の例において、第１電極ＥＬ１は、第１縁Ｅ１１から第２縁Ｅ１２に向けて第２方向Ｙにおける幅が狭まる台形状である。すなわち、第１縁Ｅ１１および第２縁Ｅ１２は第２方向Ｙと平行であり、第３縁Ｅ１３および第４縁Ｅ１４は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの双方に対して傾いている。なお、第１電極ＥＬ１の形状は、図３の例に限られない。

第１副画素ＳＰ１において、第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１は、当該第１縁Ｅ１１側の第１溝構造ＧＳ１と重畳している。一方、第２縁Ｅ１２は、第１溝構造ＧＳ１と重畳していない。すなわち、第２縁Ｅ１２は、第２縁Ｅ１２側の第１溝構造ＧＳ１と第１縁Ｅ１１側の第１溝構造ＧＳ１の間に位置する。

第２副画素ＳＰ２の第１電極ＥＬ１は、第１副画素ＳＰ１の第１電極ＥＬ１の形状と中心線ＣＬに関して線対称な形状である。すなわち、第１副画素ＳＰ１に配置される第１電極ＥＬ１および第２副画素ＳＰ２に配置される第１電極ＥＬ１においては、いずれも中心線ＣＬと第１縁Ｅ１１との間に第２縁Ｅ１２が位置する。第２副画素ＳＰ２の第１電極ＥＬ１についても、第１縁Ｅ１１が第１溝構造ＧＳ１と重畳し、第２縁Ｅ１２が第１溝構造ＧＳ１と重畳していない。

図３において第１電極ＥＬ１に重畳する複数の矢印は、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子の配向方向を示す。この詳細については後述する。

図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。図５は、図３におけるＶ−Ｖ線に沿う表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。図４および図５は、いずれも第１領域ＬＤＡにおける構造である。

図４および図５に示すように、第１基板ＳＵ１は、第１基材Ｂ１と、アンダーコート層ＵＣ１，ＵＣ２と、絶縁層ＩＬ１〜ＩＬ５と、第１配向膜ＡＬ１と、遮光層ＬＳと、半導体層ＳＣと、走査線Ｇと、信号線Ｓと、第１電極ＥＬ１と、第２電極ＥＬ２と、台座ＭＢと、金属配線ＣＭとを備えている。

遮光層ＬＳは、第１基材Ｂ１の上面に設けられている。アンダーコート層ＵＣ１は、遮光層ＬＳおよび第１基材Ｂ１の上面を覆っている。アンダーコート層ＵＣ２は、アンダーコート層ＵＣ１を覆っている。半導体層ＳＣは、アンダーコート層ＵＣ２の上に設けられ、走査線Ｇと対向している。さらに、半導体層ＳＣの走査線Ｇと対向する領域は、遮光層ＬＳと対向している。絶縁層ＩＬ１は、半導体層ＳＣおよびアンダーコート層ＵＣ２を覆っている。走査線Ｇは、絶縁層ＩＬ１の上に設けられている。絶縁層ＩＬ２は、走査線Ｇおよび絶縁層ＩＬ１を覆っている。絶縁層ＩＬ３は、絶縁層ＩＬ２を覆っている。

信号線Ｓおよび台座ＭＢは、絶縁層ＩＬ３の上に設けられている。絶縁層ＩＬ４は、信号線Ｓ、台座ＭＢおよび絶縁層ＩＬ３を覆っている。金属配線ＣＭは、絶縁層ＩＬ４の上に設けられており、信号線Ｓと対向している。金属配線ＣＭは、平面視においては信号線Ｓと重畳して第２方向Ｙに延びている。第２電極ＥＬ２は、絶縁層ＩＬ４の上に設けられており、複数の副画素ＳＰにわたって延在している。金属配線ＣＭは、第２電極ＥＬ２によって覆われ、これにより第２電極ＥＬ２と電気的に接続されている。他の例として、第２電極ＥＬ２の上に金属配線ＣＭが設けられてもよい。

絶縁層ＩＬ５は、第２電極ＥＬ２および絶縁層ＩＬ４を覆っている。第１電極ＥＬ１は、絶縁層ＩＬ５の上に設けられている。第１配向膜ＡＬ１は、第１電極ＥＬ１および絶縁層ＩＬ５を覆っている。

第１コンタクトホールＣＨ１および第２コンタクトホールＣＨ２は、いずれも絶縁層ＩＬ１〜ＩＬ３を貫通している。第３コンタクトホールＣＨ３は、絶縁層ＩＬ４，ＩＬ５を貫通している。信号線Ｓは、第１コンタクトホールＣＨ１を通じて半導体層ＳＣに接触している。台座ＭＢは、第２コンタクトホールＣＨ２を通じて半導体層ＳＣに接触している。第１電極ＥＬ１は、第３コンタクトホールＣＨ３を通じて台座ＭＢに接触している。

図４および図５に示すように、第２基板ＳＵ２は、第２基材Ｂ２と、ブラックマトリクスＢＭ（遮光層）と、カラーフィルタ層ＣＦと、オーバーコート層ＯＣと、第３電極ＥＬ３と、第２配向膜ＡＬ２とを備えている。

ブラックマトリクスＢＭは、第２基材Ｂ２の下面に設けられ、走査線Ｇ、信号線Ｓおよび金属配線ＣＭと対向している。カラーフィルタ層ＣＦは、ブラックマトリクスＢＭおよび第２基材Ｂ２の下面を覆っている。カラーフィルタ層ＣＦは、副画素ＳＰに対応した色の複数のカラーフィルタを備えている。ブラックマトリクスＢＭは、カラーフィルタ層ＣＦの下方に設けられてもよい。オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタ層ＣＦを覆っている。第３電極ＥＬ３は、オーバーコート層ＯＣを覆っており、複数の副画素ＳＰにわたって延在している。第２配向膜ＡＬ２は、第３電極ＥＬ３を覆っている。

第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２の間に上述の液晶層ＬＣが配置されている。第１偏光板ＰＬ１は、第２基材Ｂ２の上方に配置されている。第２偏光板ＰＬ２は、第１基材Ｂ１の下方に配置されている。図示した例においては、第１偏光板ＰＬ１と第２基材Ｂ２の間に位相板ＰＰが配置されている。

第１基材Ｂ１および第２基材Ｂ２は、例えば厚さが０．２ｍｍ程度のホウケイサンガラス製とすることができるが、ポリイミドのような樹脂製であってもよい。各配向膜ＡＬ１，ＡＬ２は、例えば光配向処理が施されたポリイミド膜であり、いずれも液晶層ＬＣに含まれる液晶分子を第１方向Ｘに配向する。各配向膜ＡＬ１，ＡＬ２の配向方向は、第１方向Ｘに対して傾いてもよい。

アンダーコート層ＵＣ１は例えば酸化珪素膜であり、アンダーコート層ＵＣ２は例えば窒化珪素膜である。絶縁層ＩＬ１，ＩＬ２は、例えば酸化珪素膜である。絶縁層ＩＬ３，ＩＬ５は、例えば窒化珪素膜である。絶縁層ＩＬ４は、例えばポジ型の有機絶縁膜である。オーバーコート層ＯＣは、例えば非感光性の有機膜である。カラーフィルタ層ＣＦに含まれる各色のカラーフィルタは、例えば各色の顔料を含むネガ型のレジストである。ブラックマトリクスＢＭは、例えば黒色顔料を含むネガ型のレジストである。

第１電極ＥＬ１、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３は、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）のような透明導電材料で形成することができる。走査線Ｇおよび遮光層ＬＳは、例えばモリブデンタングステン合金製である。半導体層ＳＣは、例えばアモルファスシリコンをレーザーアニール法で多結晶化したポリシリコンである。

信号線Ｓおよび台座ＭＢは、例えばチタン、アルミニウム、チタンを順に積層した３層構造である。金属配線ＣＭは、例えばモリブデンタングステン合金、アルミニウム、モリブデンタングステン合金を順に積層した３層構造である。
また、台座ＭＢおよび信号線Ｓは共に同じ金属材料で同じ工程で形成され、半導体層ＳＣと接触する信号線Ｓの一部をスイッチング素子ＳＷのソース電極とし、半導体層ＳＣと接触する台座ＭＢをスイッチング素子ＳＷのドレイン電極とすることもできる。

走査線Ｇに走査信号が供給されると、この信号線Ｓと第１電極ＥＬ１とが半導体層ＳＣおよび台座ＭＢを介して導通する。このとき、信号線Ｓの画素電圧が第１電極ＥＬ１に印加される。第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３には、共通電圧が印加される。このように、第１電極ＥＬ１は画素電極に相当し、第２電極ＥＬ２および第３電極ＥＬ３は共通電極に相当する。

本実施形態において、液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を有しており、高抵抗でかつ室温を含む広い温度範囲でネマチック相を示す。第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が形成されていない状態での液晶分子の配向状態は、例えばホモジニアス配向であり、長軸が平面視において第１方向Ｘと平行である。以下、このように電位差が形成されていない状態において、平面視で液晶分子の長軸が向く方向を、初期配向方向と呼ぶ。また、初期配向方向に液晶分子が配向されている状態を、初期配向状態と呼ぶ。

第１偏光板ＰＬ１と第２偏光板ＰＬ２の吸収軸は、互いに直交している。さらに、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸は、例えば初期配向方向に対して４５°の角度を成す。例えば、位相板ＰＰは、正の一軸性であり、リタデーションが３０ｎｍであり、遅相軸が当該位相板ＰＰの面内にあって初期配向方向と直交する。

以上のような構成においては、Electrically Controlled Birefringence（ＥＣＢ）モードの表示パネルＰＮＬを実現できる。すなわち、第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が形成されていない状態で副画素ＳＰが明表示となり、電位差が形成されている状態で副画素ＳＰが暗表示となるノーマリホワイト型（ノーマリオープン型）の表示パネルＰＮＬが得られる。各配向膜ＡＬ１，ＡＬ２の界面近傍においては、電界が作用しても液晶分子のチルト角が増大しにくく残留位相差を生じ得る。しかしながら、位相板ＰＰが残留位相差を補償することにより、４〜５Ｖ程度の印加電圧でも暗表示の透過率を十分に低減できる。

なお、以上例示した第１基板ＳＵ１および第２基板ＳＵ２の各要素の材料や液晶層ＬＣの構成に限定されることなく、各要素には種々の態様を適用することができる。

図５に示すように、第１溝構造ＧＳ１において、絶縁層ＩＬ４には溝ＧＲ１が設けられている。これにより、溝ＧＲ１の上方では第２電極ＥＬ２、絶縁層ＩＬ５および第１配向膜ＡＬ１が溝ＧＲ１の形状に窪む。絶縁層ＩＬ５の上面には、一対の傾斜部分ＩＰ１が形成される。溝ＧＲ１は、例えばマルチトーンマスクにより絶縁層ＩＬ４をパターニングすることによって形成できる。一例として、溝ＧＲ１は、絶縁層ＩＬ４の他の部分の厚さの１／３〜１／２の深さを有している。

第１電極ＥＬ１は、図中左側の第１溝構造ＧＳ１の一方の傾斜部分ＩＰ１を覆っている。図５の例においては、第１縁Ｅ１１が一対の傾斜部分ＩＰ１の間に位置しているが、この例に限られない。一方、第２縁Ｅ１２は、図中右側の第１溝構造ＧＳ１に達していない。第２電極ＥＬ２は、溝ＧＲ１の全体を覆っている。したがって、第２電極ＥＬ２は、第１溝構造ＧＳ１と平面視において重畳する。金属配線ＣＭは、溝ＧＲ１の底部に位置している。第１配向膜ＡＬ１は、第１溝構造ＧＳ１の全体にわたって形成されている。

図６は、図３におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。走査線Ｇと信号線Ｓが交差する領域において、第１基板ＳＵ１は第１スペーサＳＳ１を備え、第２基板ＳＵ２は第２スペーサＳＳ２を備えている。なお、第１スペーサＳＳ１および第２スペーサＳＳ２は、表示領域ＤＡにおいて走査線Ｇと信号線Ｓが交差する領域の全てに配置される必要はない。

第１スペーサＳＳ１は、例えば信号線Ｓに沿って第２方向Ｙに長尺に延在している。第２スペーサＳＳ２は、例えば走査線Ｇに沿って第１方向Ｘに長尺に延在している。第１スペーサＳＳ１は、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。第２スペーサＳＳ２は、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。

第１スペーサＳＳ１と第２スペーサＳＳ２は、平面視においては各配向膜ＡＬ１，ＡＬ２を介してクロス状に当接する。これにより、液晶層ＬＣのセルギャップが確保される。さらに、第１方向Ｘあるいは第２方向Ｙに各基板ＳＵ１，ＳＵ２がずれたとしても、各スペーサＳＳ１，ＳＳ２の当接が維持される。

第１スペーサＳＳ１は、第１溝構造ＧＳ１において絶縁層ＩＬ５が窪んだ領域に配置されている。例えば、第１スペーサＳＳ１が液晶層ＬＣに突出する高さは、第２スペーサＳＳ２が液晶層ＬＣに突出する高さよりも小さい。なお、第１基板ＳＵ１は、第２スペーサＳＳ２と当接しない第１スペーサＳＳ１をさらに備えてもよい。この場合において、第１スペーサＳＳ１が液晶層ＬＣに突出する高さを図６の例より大きくしてもよい。

図７Ａは、第１副画素ＳＰ１の近傍において液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＭの初期配向状態を概略的に示す断面図である。図７Ｂは、液晶層ＬＣに作用する電界により図７Ａに示す液晶分子ＬＭが配向された状態を概略的に示す断面図である。

本実施形態においては、第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２がいずれも光配向処理が施された光配向膜である。したがって、初期配向状態においては、第１配向膜ＡＬ１または第２配向膜ＡＬ２において注目する微小平面に対して液晶分子ＬＭの長軸が成すチルト角が０°である。第１電極ＥＬ１と第３電極ＥＬ３の間に存在する液晶分子ＬＭの初期配向状態を模式的に表すと、図７Ａの通りとなる。隣り合う第１溝構造ＧＳ１の間においては、液晶分子ＬＭの長軸が第１方向Ｘと平行である。第１溝構造ＧＳ１の傾斜部分ＩＰ１の近傍においては、液晶分子ＬＭの長軸も傾斜する。

第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が生じると、破線で示すような電界が発生する。すなわち、第１電極ＥＬ１と第３電極ＥＬ３の間には、第３方向Ｚと概ね平行な縦電界ＶＥが発生する。また、第１縁Ｅ１１および第２縁Ｅ１２の近傍においては、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２の間に放物線状のフリンジ電界ＦＥが発生する。また、これらフリンジ電界の近傍においては、縦電界ＶＥが第３方向Ｚに対して傾いている。

本実施形態においては、液晶層ＬＣの誘電率異方性が正である。したがって、液晶分子ＬＭは、長軸が電界と平行になる方向へ回転する。第２縁Ｅ１２の近傍においては、フリンジ電界ＦＥおよび傾いた縦電界ＶＥの作用により、矢印で示す第１回転方向Ｒ１に液晶分子ＬＭが回転する。第１縁Ｅ１１の近傍においては、傾斜部分ＩＰ１によって大きく傾いた縦電界ＶＥの作用により、やはり第１回転方向Ｒ１に液晶分子ＬＭが回転する。このように両端で液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１に回転すると、中央の液晶分子ＬＭもこれらの影響を受けて第１回転方向Ｒ１に回転する。結果として、第１副画素ＳＰ１においては、液晶分子ＬＭが全体的に第１回転方向Ｒ１に回転する。これにより、図７Ｂに示すように、長軸の中心線ＣＬ側（図中右側）の端部が他方の端部よりも上方に位置するように各液晶分子ＬＭが傾いた配向状態が得られる。

図８Ａは、第２副画素ＳＰ２の近傍において液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＭの初期配向状態を概略的に示す断面図である。図８Ｂは、液晶層ＬＣに作用する電界により図８Ａに示す液晶分子ＬＭが配向された状態を概略的に示す断面図である。

第２副画素ＳＰ２の近傍においては、第１副画素ＳＰ１の近傍と中心線ＣＬに関して対称な配向状態が得られる。すなわち、図８Ａに示すように、縦電界ＶＥおよびフリンジ電界ＦＥにより液晶分子ＬＭが全体的に第１回転方向Ｒ１と反対の第２回転方向Ｒ２に回転する。これにより、図８Ｂに示すように、長軸の中心線ＣＬ側（図中左側）の端部が他方の端部よりも上方に位置するように各液晶分子ＬＭが傾いた配向状態が得られる。

図２の平面図においては、第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が生じた状態で、第１副画素ＳＰ１（図中左端）および第２副画素ＳＰ２（図中右端）の近傍における液晶分子ＬＭの長軸が向く方向を矢印にて示している。矢印の先端側が第３方向Ｚにおける上方に位置する長軸の端部に相当する。

第１副画素ＳＰ１においては、第１電極ＥＬ１の第２方向Ｙにおける中腹の液晶分子ＬＭが全体的に第１方向Ｘに配向されている。第３縁Ｅ１３および第４縁Ｅ１４の近傍においては、これらの縁と平面視で直交する方向に液晶分子ＬＭが配向されている。第３縁Ｅ１３および第４縁Ｅ１４は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに対して傾いているため、これらの縁の近傍の液晶分子ＬＭも中心線ＣＬ側に傾いている。第２副画素ＳＰ２においては、第１副画素ＳＰ１と対称な液晶分子ＬＭの配向となる。

第１副画素ＳＰ１において、液晶分子ＬＭは、全体的に中心線ＣＬ側を向いて配向しており、少なくとも互いに逆向方向を向く矢印は存在しない。第２副画素ＳＰ２においても同様である。仮に逆方向を向く矢印が存在すれば、それらの中間領域においては、液晶分子ＬＭを回転させる力が拮抗する。したがって、液晶分子ＬＭの回転が抑制されるドメイン境界が当該中間領域に生じ得る。ノーマリホワイト型の表示パネルでは、電圧印加により黒表示となる副画素において、ドメイン境界に沿う帯状の明領域が発生する。これにより、コントラスト比が低下する。一方で、本実施形態においては第１副画素ＳＰ１および第２副画素ＳＰ２のいずれにおいてもドメイン境界が生じないので、良好なコントラスト比を得ることができる。

ここで、図７Ｂおよび図８Ｂに示すように、ユーザが第１副画素ＳＰ１および第２副画素ＳＰ２を観察する角度である極角θを定義する。ここでの極角θは、ＸＺ平面において、ユーザの視点と副画素ＳＰとを結ぶ直線が表示パネルＰＮＬの垂線（第３方向Ｚ）に対し傾く角度に相当する。図７Ｂおよび図８Ｂのいずれにおいても、極角θは、図中右側が正の範囲であり、左側が負の範囲である。

図９Ａは、第１副画素ＳＰ１の視野角特性を示すグラフである。図９Ｂは、第２副画素ＳＰ２の視野角特性を示すグラフである。図９Ａおよび図９Ｂのいずれにおいても、横軸は極角θであり、縦軸は第１副画素ＳＰ１または第２副画素ＳＰ２の規格化された透過率（０．０〜１．０）である。グラフ中の曲線Ｃ１〜Ｃ６は、θ＝０において透過率がそれぞれ１．０、０．８、０．６、０．４、０．２、０．０となる６つの階調に対応する。本実施形態では第１副画素ＳＰ１と第２副画素ＳＰ２が中心線ＣＬに関して対称な構造であるため、図９Ａおよび図９Ｂにおける曲線Ｃ１〜Ｃ６は、θ＝０に関して対称である。

曲線Ｃ１〜Ｃ６の間隔が均等であるほど、階調再現性が良いこととなる。図９Ａに示すように、第１副画素ＳＰ１においては、極角θが約−３０°で曲線Ｃ１，Ｃ２が交差する。すなわち、極角θが当該交差した位置よりも負方向に増大する領域では、曲線Ｃ１，Ｃ２の階調が逆転するため好ましくない。一方で、極角θが正の範囲においては曲線Ｃ１〜Ｃ６が交差していない。したがって、第１副画素ＳＰ１においては、極角θが正の範囲における階調再現性が良好である。これは、図７Ａの初期配向状態から図７Ｂの配向状態に液晶分子ＬＭが回転する際に、極角θが正の方向から観察される液晶分子ＬＭの面積の変化率が負の方向から観察される当該変化率よりも大きいことに起因する。

一方、図９Ｂに示すように、第２副画素ＳＰ２においては、極角θが約３０°で曲線Ｃ１，Ｃ２が交差する。一方で、極角θが負の範囲においては曲線Ｃ１〜Ｃ６が交差していない。したがって、第２副画素ＳＰ２においては、極角θが負の範囲における階調再現性が良好である。この理由は第１副画素ＳＰ１の場合と同様である。

このような視野角特性の第１副画素ＳＰ１および第２副画素ＳＰ２を有する表示パネルＰＮＬは、例えばユーザの視点が中心線ＣＬの上方付近にある場合に、表示品位が極めて良好となる。すなわち、第１領域ＬＤＡの第１副画素ＳＰ１は極角θが正の範囲で視認されるとともに、第２領域ＲＤＡの第２副画素ＳＰ２は極角θが負の範囲で視認されるため、表示領域ＤＡの全体において優れた階調再現性が発揮される。

例えばＶＲビュアーのような電子機器は、左目用と右目用の一対の表示装置と、これら表示装置とユーザの左目および右目との間にそれぞれ配置される一対の接眼レンズとを備えている。ユーザの両目は、各接眼レンズの光軸上に固定される。一般的に、それぞれの表示装置の表示領域は、左端が極角３０°で観察され、右端が極角−３０°で観察される。図９Ａおよび図９Ｂのグラフによると、第１副画素ＳＰ１の階調再現性は極角θが０°以上３０°以下の範囲で良好であり、第２副画素ＳＰ２の階調再現性は極角θが−３０°以上０°以下の範囲で良好である。したがって、上記の各表示装置に本実施形態の表示装置ＤＳＰをそれぞれ適用した場合、表示品位に極めて優れたＶＲビュアーを実現できる。

本実施形態のように縦電界を利用して液晶分子ＬＭを回転させるモードは、例えばIn-Plane Switching（ＩＰＳ）モードやその一種であるFringe Field Switching（ＦＦＳ）モードのような横電界を利用するモードに比べて応答特性に優れている。したがって、本実施形態によれば、静止画の切り替えや動画表示がスムーズな表示装置ＤＳＰを得ることができる。

例えばＶＲビュアーのように視点と表示領域との距離が近い状態で使用される表示装置の場合、個々の画素が認識されない滑らかな画像表示を実現するためには、１０００ｐｐｉを超える精細度が必要となる。横電界を利用するモードにおいては、画素電極にスリットを設けるなど複雑な電極形状が必要であり、高精細化が困難である。一方で、本実施形態においては画素電極（第１電極ＥＬ１）を単純な形状とすることが可能であり、高精細化に有利である。

また、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示素子（ＯＬＥＤ）を用いた表示装置においては、１つの副画素に対して映像信号用と給電用に最低でも２つのスイッチング素子が必要となる。一方で、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰのような液晶表示装置においては、１つの副画素ＳＰに対してスイッチング素子ＳＷを１つ配置すればよいため、この観点からも高精細化に有利である。

以下に、第１実施形態との比較例について説明する。
［第１比較例］
第１比較例においては、第１実施形態の構造において、表示領域ＤＡの全体に第１副画素ＳＰ１を配置する場合を想定する。この比較例においては、中心線ＣＬの上方から表示領域ＤＡを見たときに、第１領域ＬＤＡの階調特性は第１実施形態と同様に良好であるが、第２領域ＲＤＡの階調特性は第１実施形態よりも劣る。すなわち、これらの領域ＬＤＡ，ＲＤＡで階調特性が異なり、同様に輝度も異なる。第２領域ＲＤＡでは階調が十分に再現できない可能性もある。表示領域ＤＡの全体に第２副画素ＳＰ２を配置する場合も同様の問題が生じる。

［第２比較例］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２比較例に係る表示パネルＸＰＮＬ２の概略的な断面図である。この表示パネルＸＰＮＬ２においては、第１領域ＬＤＡおよび第２領域ＲＤＡの双方に同じ構造の副画素ＳＰが配置されている。図１０Ａは図７Ａと同様に液晶分子ＬＭの初期配向状態を示し、図１０Ｂは図７Ｂと同様に電界により液晶分子ＬＭが配向された状態を示す。

表示パネルＸＰＮＬ２においては、第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１および第２縁Ｅ１２がそれぞれ左右の第１溝構造ＧＳ１に及んでいる。この場合、図１０Ａに示すように、第１縁Ｅ１１の近傍の液晶分子ＬＭは第１回転方向Ｒ１に回転し、第２縁Ｅ１２の近傍の液晶分子ＬＭは第２回転方向Ｒ２に回転する。その結果、図１０Ｂに示すように、左右の液晶分子ＬＭのチルト角が対称になる。この場合には、第１電極ＥＬ１の第１方向Ｘにおける中央近傍にドメイン境界が生じるため、副画素ＳＰのコントラスト比が低下する。

［第３比較例］
図１１Ａおよび図１１Ｂは、第３比較例に係る表示パネルＸＰＮＬ３の概略的な断面図である。この表示パネルＸＰＮＬ３においても、第１領域ＬＤＡおよび第２領域ＲＤＡの双方に同じ構造の副画素ＳＰが配置されている。図１１Ａは図７Ａと同様に液晶分子ＬＭの初期配向状態を示し、図１１Ｂは図７Ｂと同様に電界により液晶分子ＬＭが配向された状態を示す。

表示パネルＸＰＮＬ３においては、第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１および第２縁Ｅ１２がいずれも左右の第１溝構造ＧＳ１に及んでいない。この場合、図１１Ａに示すように、第１縁Ｅ１１の近傍の液晶分子ＬＭは第２回転方向Ｒ２に回転し、第２縁Ｅ１２の近傍の液晶分子ＬＭは第１回転方向Ｒ１に回転する。その結果、図１１Ｂに示すように、左右の液晶分子ＬＭのチルト角が対称になる。この場合にも、第１電極ＥＬ１の第１方向Ｘにおける中央近傍にドメイン境界が生じるため、副画素ＳＰのコントラスト比が低下する。さらに、第１電極ＥＬ１が小さいために、液晶分子ＬＭの配向変化が生じる領域も小さくなる。これによっても、副画素ＳＰのコントラスト比が低下する。

第１実施形態における構造は、上述した種々の効果により、以上の第１ないし第３比較例に対して階調特性などの点で有利である。
なお、図２および図３においては、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡが左右に並ぶ様子を示した。しかしながら、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡは、ユーザから見て上下あるいは斜めに並んでもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。図１２Ａは図７Ａと同様に第１副画素ＳＰ１における液晶分子ＬＭの初期配向状態を示し、図１２Ｂは図７Ｂと同様に電界により液晶分子ＬＭが配向された状態を示す。

本実施形態においては、第１溝構造ＧＳ１に代えて、第１基板ＳＵ１が液晶層ＬＣに突出する突起構造ＰＳを備えている。突起構造ＰＳの平面形状や、突起構造ＰＳと第１電極ＥＬ１の平面視での位置関係は、図３に示した第１溝構造ＧＳ１と同様である。

図１２Ａに示すように、突起構造ＰＳにおいて、絶縁層ＩＬ４に突起ＰＴが設けられている。これにより、突起ＰＴの上方では第２電極ＥＬ２、絶縁層ＩＬ５および第１配向膜ＡＬ１が突起ＰＴの形状に突出する。絶縁層ＩＬ５の上面には、一対の傾斜部分ＩＰが形成される。突起ＰＴは、例えばマルチトーンマスクにより絶縁層ＩＬ４をパターニングすることによって形成できる。突起ＰＴは、一様な絶縁層ＩＬ４の上に他の絶縁層をパターニングすることで形成されてもよい。

第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１は、図中左側の突起構造ＰＳの一方の傾斜部分ＩＰを覆っている。図示した例においては、第１縁Ｅ１１が一対の傾斜部分ＩＰの間に位置しているが、図中右側の傾斜部分ＩＰの中腹に位置してもよい。一方、第２縁Ｅ１２は、傾斜部分ＩＰに達していない。第２電極ＥＬ２は、突起ＰＴの全体を覆っている。金属配線ＣＭは、突起ＰＴの頂部に位置している。第１配向膜ＡＬ１は、突起構造ＰＳの全体にわたって形成されている。

本実施形態において、液晶層ＬＣは、負の誘電率異方性を有している。第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２は、液晶分子ＬＭをこれら配向膜の垂線方向に配向させる垂直配向膜である。本実施形態においては、表示装置ＤＳＰが位相板ＰＰを備えていない。以上の構成により、第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が形成されていない状態で副画素ＳＰが暗表示となり、電位差が形成されている状態で副画素ＳＰが明表示となるノーマリブラック型（ノーマリクローズ型）の表示パネルＰＮＬが得られる。

本実施形態においては、第１配向膜ＡＬ１または第２配向膜ＡＬ２において注目する微小平面に対して液晶分子ＬＭの長軸が成すチルト角が９０°である。第１電極ＥＬ１と第３電極ＥＬ３の間に存在する液晶分子ＬＭの初期配向状態を模式的に表すと、図１２Ａの通りとなる。隣り合う突起構造ＰＳの間においては、液晶分子ＬＭの長軸が第３方向Ｚと平行である。傾斜部分ＩＰの近傍においては、液晶分子ＬＭの長軸も傾斜する。

本実施形態においては、液晶層ＬＣの誘電率異方性が負である。したがって、液晶分子ＬＭは、長軸が電界と直交する方向へ回転する。第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が生じると、破線で示すような縦電界ＶＥとフリンジ電界ＦＥが発生する。第２縁Ｅ１２の近傍においては、フリンジ電界ＦＥおよび傾いた縦電界ＶＥの作用により、矢印で示す第１回転方向Ｒ１に液晶分子ＬＭが回転する。第１縁Ｅ１１の近傍においては、傾斜部分ＩＰによって大きく傾いた縦電界ＶＥの作用により、やはり液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１に回転する。このように両端で液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１に回転すると、中央の液晶分子ＬＭもこれらの影響を受けて第１回転方向Ｒ１に回転する。結果として、第１副画素ＳＰ１においては、液晶分子ＬＭが全体的に第１回転方向Ｒ１に回転する。これにより、図１２Ｂに示すように、長軸の中心線ＣＬ側（図中右側）の端部が他方の端部よりも下方に位置するように各液晶分子ＬＭが傾いた配向状態が得られる。

第２副画素ＳＰ２は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示した第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。したがって、第２副画素ＳＰ２の近傍においては、第１副画素ＳＰ１の近傍と中心線ＣＬに関して対称な配向状態が得られる。以上のことから、本実施形態の構造においても、第１実施形態と同様に第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡ（図２および図３参照）で対称な視野角特性が得られる。

［第３実施形態］
第３実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。図１３Ａは図７Ａと同様に第１副画素ＳＰ１における液晶分子ＬＭの初期配向状態を示し、図１３Ｂは図７Ｂと同様に電界により液晶分子ＬＭが配向された状態を示す。

本実施形態において、第２配向膜ＡＬ２は、液晶分子ＬＭを第２方向Ｙに配向する。第１配向膜ＡＬ１は、第１実施形態と同様に液晶分子ＬＭを第１方向Ｘに配向する。さらに、液晶層ＬＣは、カイラル材を含む。これらにより、図１３Ａに示すように、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２の間で液晶分子ＬＭが連続的に９０°回転する。

また、本実施形態においては、表示装置ＤＳＰが位相板ＰＰを備えない。さらに、第１偏光板ＰＬ１の透過軸が第２配向膜ＡＬ２の配向方向と平行であり、第２偏光板ＰＬ２の透過軸が第１配向膜ＡＬ１の配向方向と平行である。以上の構造により、Twisted Nematic（ＴＮ）モードの表示パネルＰＮＬを実現できる。すなわち、第１電極ＥＬ１と各電極ＥＬ２，ＥＬ３との間に電位差が形成されていない状態で副画素ＳＰが明表示となり、電位差が形成されている状態で副画素ＳＰが暗表示となるノーマリホワイト型（ノーマリオープン型）の表示パネルＰＮＬが得られる。ＴＮモードにおいては、第１配向膜ＡＬ１の近傍の残留位相差と第２配向膜ＡＬ２の近傍の残留位相差とが互いに打ち消し合うため、位相板ＰＰが無くても４〜５Ｖ程度の印加電圧で、暗表示における透過率が十分に低下する。

第１配向膜ＡＬ１の近傍における液晶分子ＬＭの初期配向状態や、縦電界ＶＥおよびフリンジ電界ＦＥは、図７Ａの例と同様である。したがって、第１副画素ＳＰ１においては液晶分子ＬＭが全体的に第１回転方向Ｒ１に回転する。これにより、図１３Ｂに示すように、第１配向膜ＡＬ１の近傍では長軸の中心線ＣＬ側（図中右側）の端部が他方の端部よりも上方に位置するように各液晶分子ＬＭが傾き、第２配向膜ＡＬ２に近づくにつれて徐々にＸＹ平面内で液晶分子ＬＭが回転する配向状態が得られる。

第２副画素ＳＰ２は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示した第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。したがって、第２副画素ＳＰ２の近傍においては、第１副画素ＳＰ１の近傍と中心線ＣＬに関して対称な配向状態が得られる。以上のことから、本実施形態の構造においても、第１実施形態と同様に第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡ（図２および図３参照）で対称な視野角特性が得られるとともに、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡの双方で階調再現性が良好となる。

［第４実施形態］
第４実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。図１４Ａは図７Ａと同様に第１副画素ＳＰ１における液晶分子ＬＭの初期配向状態を示し、図１４Ｂは図７Ｂと同様に電界により液晶分子ＬＭが配向された状態を示す。

本実施形態において、第２配向膜ＡＬ２は、液晶分子ＬＭを当該配向膜の垂線方向に配向させる垂直配向膜である。これにより、図１４Ａに示すように、第１配向膜ＡＬ１から第２配向膜ＡＬ２にかけて液晶分子ＬＭのチルト角が連続的に増大するHybrid Aligned Nematic（ＨＡＮ）モードの表示パネルＰＮＬを実現できる。例えば、本実施形態においても表示パネルＰＮＬはノーマリホワイト型（ノーマリオープン型）である。

第１配向膜ＡＬ１の近傍における液晶分子ＬＭの初期配向状態や、縦電界ＶＥおよびフリンジ電界ＦＥは、図７Ａの例と同様である。したがって、第１副画素ＳＰ１においては液晶分子ＬＭが全体的に第１回転方向Ｒ１に回転する。これにより、図１４Ｂに示すような配向状態が得られる。

なお、初期配向状態においては、第１配向膜ＡＬ１から第２配向膜ＡＬ２にかけて図１４Ａ中の反時計回りにチルト角が連続的に増大する部分と、時計回りにチルト角が連続的に増大する部分とが不規則に分布し得る。しかしながら、液晶層ＬＣに作用する電界の形成が繰り返されると、図１４Ａに示すように液晶分子ＬＭの初期配向が一様となる。

第２副画素ＳＰ２は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示した第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。したがって、第２副画素ＳＰ２の近傍においては、第１副画素ＳＰ１の近傍と中心線ＣＬに関して対称な配向状態が得られる。以上のことから、本実施形態の構造においても、第１実施形態と同様に第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡ（図２および図３参照）で対称な視野角特性が得られるとともに、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡの双方で階調再現性が良好となる。

［第５実施形態］
第５実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図１５Ａは、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの第１副画素ＳＰ１の概略的な断面図である。第２基板ＳＵ２は、オーバーコート層ＯＣに代えて、あるいはオーバーコート層ＯＣの下方に、絶縁層ＩＬ６を備えている。さらに、第２基板ＳＵ２は、第１電極ＥＬ１と対向する第４電極ＥＬ４と、絶縁層ＩＬ７とを備えている。

第３電極ＥＬ３は、絶縁層ＩＬ６を覆っている。絶縁層ＩＬ７は、第３電極ＥＬ３を覆っている。第４電極ＥＬ４は、絶縁層ＩＬ７の下に設けられている。第４電極ＥＬ４は、例えば第１電極ＥＬ１と同様の平面形状であり、各副画素ＳＰ（ＳＰ１，ＳＰ２）に対して配置されている。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに隣り合う第４電極ＥＬ４は、例えば図示した断面とは異なる位置において電気的に接続されている。すなわち、各副画素ＳＰに配置された第４電極ＥＬ４には、同じ電圧が印加される。第２配向膜ＡＬ２は、第４電極ＥＬ４および絶縁層ＩＬ７を覆っている。一例として、絶縁層ＩＬ６はポジ型の有機絶縁膜であり、絶縁層ＩＬ７は窒化珪素膜である。また、第４電極ＥＬ４は、ＩＴＯなどの透明導電膜である。

本実施形態の第１副画素ＳＰ１においては、第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１が中心線ＣＬ側（図中右側）に位置する。第１縁Ｅ１１は、図中右側の第１溝構造ＧＳ１に及んでいる。一方、第２縁Ｅ１２は、２つの第１溝構造ＧＳ１の間に位置している。すなわち、平面視において、第１電極ＥＬ１は、中心線ＣＬに近い側（図中右側）の第１溝構造ＧＳ１と重畳し、中心線ＣＬから遠い側（図中左側）の第１溝構造ＧＳ１と重畳しない。

第２基板ＳＵ２は、第２配向膜ＡＬ２が窪む第２溝構造ＧＳ２を備えている。第２溝構造ＧＳ２は、第１溝構造ＧＳ１と同じく第１方向Ｘに隣り合う副画素ＳＰの間に設けられている。第２溝構造ＧＳ２において、絶縁層ＩＬ６には溝ＧＲ２が設けられている。これにより、溝ＧＲ２の下方では第３電極ＥＬ３、絶縁層ＩＬ７および第２配向膜ＡＬ２が溝ＧＲ２の形状に窪む。絶縁層ＩＬ７の下面には、一対の傾斜部分ＩＰ２が形成される。溝ＧＲ２の深さは、例えば溝ＧＲ１と同じである。

第４電極ＥＬ４は、第１方向Ｘにおいて、第１縁Ｅ２１と第２縁Ｅ２２を有している。２つの第２溝構造ＧＳ２と各縁Ｅ２１，Ｅ２２との関係は、２つの第１溝構造ＧＳ１と各縁Ｅ１１，Ｅ１２との関係と同様である。

本実施形態において、位相板ＰＰ（図４参照）のリタデーションは、例えば２００ｎｍである。液晶層ＬＣにおける初期配向状態は、第１実施形態と同様にホモジニアス配向である。本実施形態では、この配向をいわゆるベンド配向に変形させて、液晶層ＬＣのリタデーションを位相板ＰＰで補償するOptically Compensated Birefringence（ＯＣＢ）モードの表示パネルＰＮＬを実現する。さらに、液晶層ＬＣに電界を作用させ、これにより第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２の近傍の液晶分子ＬＭのチルト角が増大するように配向状態を変化させることで、ノーマリブラック型（ノーマリクローズ型）の表示パネルＰＮＬが得られる。

ホモジニアス配向をベンド配向に変形させるべく、第１電極ＥＬ１と第３電極ＥＬ３を同電位とし、第２電極ＥＬ２と第４電極ＥＬ４を同電位とする。これにより、第１電極ＥＬ１と第４電極ＥＬ４の間、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２の間、第３電極ＥＬ３と第４電極ＥＬ４の間にそれぞれ電圧が印加される。このとき生じる電界を、図１５Ａに破線で示している。

第１電極ＥＬ１と第４電極ＥＬ４は同一の平面形状を有するため、両者の間の縦電界ＶＥは基本的には第３方向Ｚと平行となる。第１縁Ｅ１１および第２縁Ｅ１２の近傍では、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２の間にフリンジ電界ＦＥが生じる。同様に、第１縁Ｅ２１および第２縁Ｅ２２の近傍では、第４電極ＥＬ４と第３電極ＥＬ３の間にフリンジ電界ＦＥが生じる。第１電極ＥＬ１および第４電極ＥＬ４がそれぞれ第１溝構造ＧＳ１および第２溝構造ＧＳ２と重畳する領域では、縦電界ＶＥがアーチ状に曲がっている。このような縦電界ＶＥおよびフリンジ電界ＦＥにより、第２配向膜ＡＬ２の近傍の液晶分子ＬＭは第１回転方向Ｒ１に回転し、第１配向膜ＡＬ１の近傍の液晶分子ＬＭは第２回転方向Ｒ２に回転する。

図１５Ｂは、液晶層ＬＣに作用する縦電界ＶＥおよびフリンジ電界ＦＥにより図１５Ａに示す液晶分子ＬＭがベンド配向された状態を概略的に示す断面図である。第１配向膜ＡＬ１の近傍では、長軸の中心線ＣＬ側（図中右側）の端部が他方の端部よりも下方に位置するように各液晶分子ＬＭが傾いた配向状態が得られる。反対に、第２配向膜ＡＬ２の近傍では、長軸の中心線ＣＬ側（図中右側）の端部が他方の端部よりも上方に位置するように各液晶分子ＬＭが傾いた配向状態が得られる。液晶層ＬＣの第３方向Ｚにおける中央付近では、液晶分子ＬＭが第３方向Ｚと平行となる。

図１６Ａは、第２副画素ＳＰ２の構造および液晶分子ＬＭの初期配向状態を概略的に示す断面図である。図１６Ｂは、液晶層ＬＣに作用する電界により図１６Ａに示す液晶分子ＬＭが配向された状態を概略的に示す断面図である。第２副画素ＳＰ２は、第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。これにより、第２副画素ＳＰ２においては、第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な配向状態が得られる。

図１５Ｂおよび図１６Ｂに示す状態では、第１副画素ＳＰ１および第２副画素ＳＰ２がいずれも暗表示である。これを明表示とする際には、第１電極ＥＬ１に画素電圧を印加し、他の電極ＥＬ２〜ＥＬ４に共通電圧を印加する。このとき発生する電界により、液晶分子ＬＭのチルト角が増大し、液晶分子ＬＭが全体的に第３方向Ｚと平行な垂直配向に近い状態となる。

以上の本実施形態の構造においても、第１実施形態と同様に第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡ（図２および図３参照）で対称な視野角特性が得られるとともに、第１領域ＬＤＡと第２領域ＲＤＡの双方で階調再現性が良好となる。

［第６実施形態］
第６実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図１７および図１８は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。図１７は図４と同様の断面に相当し、図１８は図５と同様に第１副画素ＳＰ１の断面に相当する。

本実施形態においては、第２基板ＳＵ２がカラーフィルタ層ＣＦを備えず、第１基板ＳＵ１がカラーフィルタ層ＣＦを備えている。カラーフィルタ層ＣＦは、絶縁層ＩＬ３と絶縁層ＩＬ４の間に配置され、信号線Ｓを覆っている。すなわち、本実施形態においては、カラーフィルタ層ＣＦと第１配向膜ＡＬ１の間に第１電極ＥＬ１および第２電極ＥＬ２が位置する。カラーフィルタ層ＣＦは、複数の色にそれぞれ対応するカラーフィルタを含んでいる。図１８に示すように、隣り合うカラーフィルタの境界は信号線Ｓの位置と一致する。

図１７に示すように、第３コンタクトホールＣＨ３の位置でカラーフィルタ層ＣＦが開口しており、第１電極ＥＬ１が当該開口および第３コンタクトホールＣＨ３を通じて台座ＭＢに接触している。カラーフィルタ層ＣＦに含まれる各色のカラーフィルタは、例えば第２方向Ｙに延びるとともに第１方向Ｘに並ぶストライプ状である。この場合、上記開口は、隣り合うカラーフィルタの間に形成することができる。各色のカラーフィルタを個々の副画素ＳＰに対応する島状とし、これら島状のカラーフィルタの間に第３コンタクトホールＣＨ３が位置してもよい。

液晶表示装置においては、照明装置から発せられて副画素を通過する光が、この副画素に対応するカラーフィルタを通過しない場合がある。以下、このような光を非整合光と呼ぶ。非整合光は、本来表示しようとしている色とは異なる色を表示してしまうので、隣り合う副画素の混色を生じ得る。基板法線方向に対して傾いた方向から観察される領域においては、この混色が生じやすい。

例えばＶＲビュアーでは、視野角を広げるために表示パネルとユーザの目との間に接眼レンズが配置され、求められる視野角が大きいほど接眼レンズの曲率が大きくなる。この場合、視野の端に近い領域ほど表示パネルを斜めから通過した光を観察することになるので、混色が顕著に生じ得る。また、副画素を高精細化するほど混色が生じやすい。

本実施形態における表示パネルＰＮＬは、カラーフィルタ層ＣＦが第１基板ＳＵ１（アレイ基板）に設けられた、いわゆるＣＯＡ（Color Filter on Array）方式である。ＣＯＡ方式においては、カラーフィルタ層ＣＦと第１電極ＥＬ１とが近いことや、第１基板ＳＵ１と第２基板ＳＵ２の貼り合わせに誤差があってもカラーフィルタ層ＣＦと副画素ＳＰの位置がずれないことなどの利点があり、これらによって非整合光が生じにくい。したがって、混色を抑制することができる。さらに、副画素ＳＰを高精細化した場合であっても混色が生じにくいことから、極めて良好な表示品位を実現することができる。

なお、本実施形態では第１実施形態の構造をＣＯＡ方式に変更する場合を例示したが、他の実施形態の構造を同様にＣＯＡ方式に変更してもよい。

［第７実施形態］
第７実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図１９は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。本実施形態において、第１基板ＳＵ１は、絶縁層ＩＬ４と第２電極ＥＬ２の間に配置された絶縁層ＩＬ８を備えている。絶縁層ＩＬ４の上面は、平坦である。絶縁層ＩＬ８は、第１方向Ｘにおいては隣り合う金属配線ＣＭの間に位置している。例えば、絶縁層ＩＬ８は、平面視においては複数の副画素ＳＰにわたって第２方向Ｙに延在している。絶縁層ＩＬ８は、例えばポジ型の有機絶縁膜を絶縁層ＩＬ４の上に成膜し、これをパターニングすることで形成することができる。

金属配線ＣＭを介して隣り合う絶縁層ＩＬ８により、第１溝構造ＧＳ１が形成されている。上記有機絶縁膜の焼成の際に生じるメニスカス形状を利用することで、第１溝構造ＧＳ１の傾斜部分ＩＰ１を急峻に傾斜させることができる。図１９の例において、第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１は、傾斜部分ＩＰ１を覆うが、第１溝構造ＧＳ１の底部には達していない。他の例として、第１縁Ｅ１１が第１溝構造ＧＳ１の底部の少なくとも一部を覆ってもよい。

第２副画素ＳＰ２は、図１９に示した第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。なお、本実施形態では第１実施形態の構造をもとに、絶縁層ＩＬ８によって第１溝構造ＧＳ１を形成する場合を例示したが、他の実施形態においても同様に絶縁層ＩＬ８によって第１溝構造ＧＳ１を形成することができる。また、第５実施形態の第２溝構造ＧＳ２を、絶縁層ＩＬ８と同様の形状の絶縁層にて形成することもできる。

［第８実施形態］
第８実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図２０は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。本実施形態においては、第１溝構造ＧＳ１において、第２電極ＥＬ２にスリットＳＬが設けられている。図中左側の第２電極ＥＬ２の縁は、例えば第１縁Ｅ１１よりも図中右側に位置している。これにより、第１縁Ｅ１１の近傍ではフリンジ電界ＦＥが抑制される。

第１実施形態のように第１縁Ｅ１１の近傍で生じるフリンジ電界ＦＥは、液晶分子ＬＭを第１回転方向Ｒ１と反対に回転させる要因となり得る。本実施形態では、このようなフリンジ電界ＦＥが抑制されるので、第１縁Ｅ１１の近傍の液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１により回転し易くなる。

第２副画素ＳＰ２は、図２０に示した第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。なお、本実施形態では第１実施形態の構造をもとに、第２電極ＥＬ２にスリットＳＬを設ける場合を例示したが、他の実施形態において同様にスリットＳＬを設けてもよい。

［第９実施形態］
第９実施形態について以下に説明する。特に言及しない構成に対しては、第１実施形態と同様の構成を適用できる。

図２１は、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。本実施形態においては、第１電極ＥＬ１の第１縁Ｅ１１の下方に第５電極ＥＬ５が配置されている。第５電極ＥＬ５は、第２電極ＥＬ２と同じ層に形成されている。

第５電極ＥＬ５は、図２１の断面とは異なる位置で第１電極ＥＬ１と電気的に接続されている。したがって、第５電極ＥＬ５には画素電圧が印加される。第２電極ＥＬ２には第１実施形態と同様に共通電圧が印加される。

本実施形態の構造においては、第１電極ＥＬ１と第５電極ＥＬ５とが同電位であるので、第１縁Ｅ１１の近傍にフリンジ電界ＦＥが生じない。これにより、第８実施形態と同様に、第１縁Ｅ１１の近傍の液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１により回転し易くなる。

第２副画素ＳＰ２は、図２１に示した第１副画素ＳＰ１と中心線ＣＬに関して対称な構造を有している。なお、本実施形態では第１実施形態の構造をもとに、第５電極ＥＬ５をさらに設ける場合を例示したが、他の実施形態において同様に第５電極ＥＬ５を設けてもよい。

以上、本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

ＤＳＰ…表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＳＵ１…第１基板、ＳＵ２…第２基板、ＬＣ…液晶層、ＥＬ１…第１電極、ＥＬ２…第２電極、ＥＬ３…第３電極、ＥＬ４…第４電極、ＥＬ５…第５電極、Ｓ…信号線、Ｇ…走査線、ＩＬ１〜ＩＬ８…絶縁層、ＣＦ…カラーフィルタ層、ＧＳ１…第１溝構造、ＧＳ２…第２溝構造、ＬＭ…液晶分子。

Claims (11)

1. 複数の画素を含む表示領域と、
   第１方向に並ぶ複数の信号線と、前記複数の画素の各々に配置され前記信号線を介して画素電圧が印加される第１電極と、第１配向膜と、を含む第１基板と、
   前記第１配向膜に対向する第２配向膜を含む第２基板と、
   前記第１配向膜および前記第２配向膜の間に配置された液晶層と、
   を備え、
   前記第１基板は、前記第１方向に隣り合う前記画素の間において前記第１配向膜が窪む複数の第１溝構造を有し、
   前記第１電極は、前記第１方向において第１縁と第２縁を有し、
   前記第１縁は、平面視において前記第１縁側の前記第１溝構造と重畳し、
   前記第２縁は、平面視において当該第２縁側の前記第１溝構造と前記第１縁側の前記第１溝構造の間に位置する、
   液晶表示装置。
2. 前記表示領域は、前記第１方向に並ぶ第１領域および第２領域を有し、
   前記複数の画素は、前記第１領域に配置された第１画素と、前記第２領域に配置された第２画素とを含み、
   前記第１画素に配置される前記第１電極および前記第２画素に配置される前記第１電極は、いずれも前記第２縁が、前記第１領域および前記第２領域の境界と、前記第１溝構造と重畳する前記第１縁との間に位置する、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記境界を挟んで隣り合う前記画素の間には、前記第１溝構造が設けられていない、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１画素に配置される前記第１電極および前記第２画素に配置される前記第１電極は、平面視において、いずれも前記第１方向と交差する第２方向における幅が前記境界に向むけて小さくなる形状を有する、
   請求項２または３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１溝構造は、前記信号線と平面視において重畳する、
   請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１基板は、共通電圧が印加される第２電極をさらに備え、
   前記第２電極は、前記第１溝構造と平面視において重畳する、
   請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板は、前記第２電極と電気的に接続され前記信号線と平面視において重畳する金属配線をさらに備える、
   請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記第２基板は、前記共通電圧が印加される第３電極をさらに備える、
   請求項６または７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１基板は、共通電圧が印加される第２電極をさらに備え、
   前記第２基板は、
   前記共通電圧が印加される第３電極と、
   前記第３電極と前記第２配向膜の間に配置され前記第１電極と対向する第４電極と、をさらに備える、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第２基板は、前記第１方向に隣り合う前記画素の間において前記第２配向膜が窪む複数の第２溝構造を有し、
    前記第４電極は、前記第１方向において第１縁と第２縁を有し、
    前記第４電極の前記第１縁は、平面視において当該第１縁側の前記第２溝構造と重畳し、
    前記第４電極の前記第２縁は、平面視において当該第２縁側の前記第２溝構造と前記第１縁側の前記第２溝構造の間に位置する、
    請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１基板は、前記画素の色に対応するカラーフィルタ層をさらに備え、
    前記第１電極は、前記カラーフィルタ層と前記第１配向膜の間に配置されている、
    請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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