(57)【要約】  本発明の目的は、液晶表示装置における表示のざらつきを低減させ、高品質の表示を提供することにある。  本発明の液晶表示装置は、第１方向及び第２方向に沿って配置された複数の画素（１１０）を有し、第１方向に延び、ＴＦＴ（１３）に表示信号を供給する信号配線（１５）と、第２方向に延び、ＴＦＴ（１３）にゲート信号を供給する走査配線（１４）とを有するＴＦＴ基板（１０）と、対向電極を有する対向基板（２０）と、両基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層（３０）と、垂直配向膜（３３）とを備えている。  信号配線（１５）及び走査配線（１４）の少なくとも一方が、隣り合う２つの画素の境界において第１方向または第２方向に直線状に延びる２つの線状部（１５ａ）と、２つの線状部の間に配置され、２つの線状部の延長線上から逸れて延びる屈曲部（１５ｂ）とを有する。  本発明によると、ＰＳＡ方式の液晶表示装置における配向維持層の形成時に、信号配線及び走査配線の少なくとも一方の上の液晶分子を安定的に、より望ましい方向に配向させることができる。
2010055633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された薄膜トランジスタ及び画素電極と、概ね前記第１方向に延び、前記薄膜トランジスタに表示信号を供給する信号配線と、概ね前記第２方向に延び、前記薄膜トランジスタにゲート信号を供給する走査配線とを有するＴＦＴ基板と、
前記画素電極に対向する対向電極を有する対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、
前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側の面に形成された、前記液晶層に含まれる液晶分子を基板面に略垂直に配向させるための配向膜と、を備え、
前記信号配線及び前記走査配線の少なくとも一方が、隣り合う２つの画素の境界において前記第１方向または前記第２方向に直線状に延びる２つの線状部と、前記２つの線状部の間に配置され、前記２つの線状部の延長線上から逸れて延びる屈曲部と、を有する、液晶表示装置。
【請求項２】
前記ＴＦＴ基板が前記第２方向に延びる補助容量配線を備え、
前記信号配線が前記２つの線状部と前記屈曲部とを有し、
基板鉛直方向から見た場合、前記屈曲部が前記補助容量配線と重なる位置に形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
基板鉛直方向から見た場合、前記屈曲部の少なくとも一部が前記画素電極と重なる位置に形成されている、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記２つの線状部の間の前記２つの線状部の延長線上には、前記信号配線及び前記走査配線が形成されていない、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記屈曲部が、画素の一辺の中央に位置する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記屈曲部によって、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた時、液晶分子の配向方向が基板面に対して略垂直に維持される領域が形成される、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記屈曲部によって、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた場合に、前記２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線に沿った液晶配向の境界が形成される、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記配向膜の前記液晶層側に形成され、前記液晶分子の基板面に対する配向方向を規定する配向維持層を備えた、請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記配向維持層が、前記液晶層に含まれる重合性組成物を重合することによって形成されたポリマー構造物からなる、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された薄膜トランジスタ及び画素電極と、概ね前記第１方向に延び、前記薄膜トランジスタに表示信号を供給する信号配線と、概ね前記第２方向に延び、前記薄膜トランジスタにゲート信号を供給する走査配線とを有するＴＦＴ基板と、
前記画素電極に対向する対向電極を有する対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、
前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側の面に形成され、前記液晶層に含まれる液晶分子を基板面に略垂直に配向させるための配向膜と、を備え、
隣り合う２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた場合に、液晶分子の配向方向が基板面に対して略垂直に維持される領域が形成されている、液晶表示装置。
【請求項１１】
前記領域において略垂直に維持された液晶分子によって、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた場合に、前記２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線に沿った方向における液晶配向の境界が形成される、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記信号配線及び前記走査配線の少なくとも一方が、前記２つの画素の境界において前記第１方向または前記第２方向に直線状に延びる２つの線状部と、前記２つの線状部の間に配置され、前記領域を迂回して延びる屈曲部とを有する、請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された薄膜トランジスタ及び画素電極と、概ね前記第１方向に延び、前記薄膜トランジスタに表示信号を供給する信号配線と、概ね前記第２方向に延び、前記薄膜トランジスタにゲート信号を供給する走査配線とを有するＴＦＴ基板と、
前記画素電極に対向する対向電極を有する対向基板と、
前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、
前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側の面に形成され、前記液晶層に含まれる液晶分子を基板面に略垂直に配向させるための配向膜と、を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
重合性組成物を含む前記液晶層が前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶表示パネルを用意する工程と、
前記液晶層に電圧が印加された状態で、前記液晶層の中の重合性組成物を重合することによって、前記配向膜の前記液晶層側に配向維持層を形成する重合工程と、を含み、
前記重合工程において、隣り合う２つの画素の境界上に、液晶分子の配向方向が基板面に対して略垂直に維持される領域が存在している製造方法。
【請求項１４】
前記重合工程において、前記領域において略垂直に維持された液晶分子によって、前記２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線に沿った方向における液晶配向の配向境界が形成される、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記信号配線及び前記走査配線の少なくとも一方に、前記２つの画素の境界において前記第１方向または前記第２方向に直線状に延びる２つの線状部と、前記２つの線状部の間に配置され、前記領域を迂回して延びる屈曲部とが形成されている、請求項１３または１４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直配向層を備えた垂直配向型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのディスプレイや携帯情報端末機器の表示部に用いられる表示装置として、薄型軽量の液晶表示装置が利用されている。しかしながら、従来のツイストネマチック型（ＴＮ型）やスーパーツイストネマチック型（ＳＴＮ型）の液晶表示装置は、視野角が狭いという欠点を有しており、それを解決するために様々な技術開発が行われている。【０００３】
視野角特性が改善された液晶表示装置として、垂直配向型の液晶層を備えた配向分割型液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置は、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶表示装置と呼ばれる。ＶＡモード液晶表示装置の一例として、特許文献１にＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードの液晶表示装置が開示されている。【０００４】
ＭＶＡモードでは、液晶層を介して対向する一対の基板のそれぞれに、液晶分子の配向を規制する配向規制構造が設けられる。配向規制構造は、具体的には、電極上に形成された突起状構造物（凸部）や、電極に形成されたスリットである。突起状構造物やスリットのような配向規制構造が設けられていることにより、液晶層に電圧が印加されたときに、液晶分子の傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成されるので、視野角特性が向上する。【０００５】
また、特許文献２には、他のＶＡモードの液晶表示装置として、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードの液晶表示装置が記載されている。ＣＰＡモードでは、液晶層を介して対向する一対の電極の一方に開口部や切欠き部を形成し、開口部や切欠き部の上に生成される斜め電界を用いて液晶分子を放射状に傾斜配向させることによって、広視野角を実現する。【０００６】
さらに、特許文献３には、ＣＰＡモードにおける液晶分子の放射状傾斜配向を安定化させる技術が開示されている。この技術によれば、一方の基板に設けた配向規制構造（斜め電界を生成する電極の開口部や切欠き部）によって形成される放射状傾斜配向が、他方の基板に設けた配向規制構造（例えば凸部）によって安定化される。【０００７】
一方、液晶分子のプレチルト角及びプレチルト方向を規定するための配向維持層として、ポリマー構造物を形成する方式が特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７に提案されている。この方式はＰＳＡ（Polymer-Sustained Alignment）方式と呼ばれる。ポリマー構造物は、予め液晶層に混入しておいた重合性組成物を光重合や熱重合することによって形成される。このようなポリマー構造物をＶＡモードの液晶表示装置に設けることにより、配向の安定性や応答特性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２４２２２５号公報
【特許文献２】特開２００３−４３５２５号公報
【特許文献３】特開２００２−２０２５１１号公報
【特許文献４】特開２００２−２３１９９号公報
【特許文献５】特開２００３−１４９６４７号公報
【特許文献６】特開２００３−１７７４０８号公報
【特許文献７】特開２００３−３０７７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ポリマー構造物を形成する工程（以下では「ＰＳＡ化工程」と呼ぶ。）は、液晶分子を基板面に垂直に配向させた状態ではなく、液晶層に所定の電圧を印加して液晶分子を傾斜配向させた状態で行われる。また、ＰＳＡ化工程における液晶層への電圧の印加は、液晶が分極しないように、印加電圧の極性が周期的に反転するように行われる（つまり交流駆動が行われる）。【００１０】
ＰＳＡ化工程における電圧印加（交流駆動）の方法としては、（１）各画素に設けられたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をオン状態にして画素電極の電位を固定したまま、対向電極の電位を振動させる方法や、（２）ＴＦＴをオフ状態にして画素電極をフロート状態（電気的に浮遊した状態）にしつつ、対向電極の電位を振動させる方法がある。【００１１】
まず、上記方法（１）の具体例を図１０を参照しながら説明する。図１０に示すＣＰＡモードの液晶表示装置５００は、画素毎に設けられたＴＦＴ（不図示）を備えたＴＦＴ基板５１０と、ＴＦＴ基板５１０に対向する対向基板５２０と、これらの間に設けられた垂直配向型の液晶層５３０とを備えている。対向基板５２０上には、液晶分子５３１の配向を規制して、液晶ドメインの配向中心を固定するための突起（凸部）５２３が設けられている。【００１２】
図１０（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、走査配線５１４からＴＦＴのゲート電極に＋１０Ｖのゲートオン電圧が印加されることによってＴＦＴはオン状態とされ、この時、画素電極５１２には信号配線（不図示）を介して０Ｖの電位が与えられる。このような状態で対向電極５２２の電位を＋４Ｖ（図１０（ａ）の状態）と−４Ｖ（図１０（ｂ）の状態）との間で振動させて、液晶層５３０に印加される電圧の極性が対向電極５２２の電位の振動に同期して反転する交流駆動が実現される。【００１３】
次に、上記方法（２）の具体例を図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、走査配線５１４からＴＦＴのゲート電極に−５Ｖのゲートオフ電圧が印加されることによってＴＦＴがオフ状態とされ、画素電極５１２はフロート状態（電気的に浮遊した状態）となっている。このような状態で対向電極５２２の電位を＋８Ｖ（図１１（ａ）の状態）と−８Ｖ（図１１（ｂ）の状態）との間で振動させると、それに応じて画素電極５１２の電位も振動する。ここで、液晶容量と補助容量ＣS（図中に模式的に回路記号で示している）とが同じ容量値である場合には、画素電極５１２の電位は＋４Ｖ（図１１（ａ）の状態）と−４Ｖ（図１１（ｂ）の状態）との間で振動する。これにより、液晶層５３０に印加される電圧の極性が周期的に反転する交流駆動が実現される。【００１４】
しかしながら、本願発明者の検討によれば、上記の方法（１）及び（２）に従って液晶層５３０に電圧印加を行いながらＰＳＡ化工程を実行すると、次の理由により、表示にざらつきが発生して表示品位が低下してしまうことがわかった。【００１５】
図１２は、ＰＳＡ化工程において傾斜配向した１画素内の液晶分子５３１を、液晶表示装置の上面側から見た図である。図１２の（ａ）は液晶分子５３１の理想的な傾斜配向状態を表しており、（ｂ）及び（ｃ）は上記方法（１）及び（２）による、表示にざらつきを発生させ得る傾斜配向状態を模式的に表している。これらの図では、液晶分子５３１の傾斜配向を表すため、各液晶分子５３１を、対向電極５２２に近い部分がより大きく見えるように図示している（液晶分子５３１の対向電極５２２に近い側の端部を円で示している）。【００１６】
ＰＳＡ化工程では、１画素内の液晶分子５３１が、図１２（ａ）に示すように、突起５２３を中心に一様に放射状に傾斜する状態（放射状傾斜配向）が理想的であり、これよって表示ムラの少ない広視野角の表示が実現される。しかし、上記方法（１）及び（２）によって交流駆動を行った場合、図１０及び図１１に示したように、対向電極５２２には常に０Ｖではない電位が与えられるのに対し、信号配線５１６及び補助容量配線５１８の電位は０Ｖに保たれるため、これら配線の上に位置する液晶分子５３１も傾斜配向する。ここで、信号配線５１６は隣り合う２つの画素の境界に沿って延びているので、信号配線５１６の上の液晶分子５３１には、両画素からの相反する方向への配向規制力がほぼ均等に作用する（つまり、両画素からの配向規制力が相殺される）。したがって、信号配線５１６の上の液晶分子５３１は、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように、信号配線５１６の延びる方向に沿って傾斜配向することになる。【００１７】
図１２（ｂ）は一対の信号配線５１６の上の液晶分子５３１がすべて信号配線５１６に沿って図の下向きに傾斜した状態を、また図１２（ｃ）は一対の信号配線５１６の一方の上の液晶分子５３１が図の下向きに傾斜し、他方の信号配線５１６の上の液晶分子５３１が図の上向きに配向した状態を、それぞれ表している。いずれも場合でも、信号配線５１６上の液晶分子５３１の傾斜配向に引きずられて、信号配線５１６の近傍（図中ａ及びｂで示す領域など）の液晶分子５３１の配向方向が不均一に乱され、図１２（ａ）に示す理想的な傾斜配向状態は得られない。また、図示してはいないが、一つの信号配線５１６の上の液晶分子５３１が、信号配線５１６上の一点を境界として逆向きの傾斜配向（例えば図の上向きの傾斜配向と下向きの傾斜配向）をとる状態もあり得、その場合、その境界が信号配線５１６に沿って移動することもあり得る。そのような場合も画素内の液晶分子５３１の配向が不均一に乱れ、理想的な傾斜配向状態は得られない。【００１８】
このように乱れた傾斜配向がなされた状態でＰＳＡ化工程が行われると、形成されたポリマー構造物によって表示時に初期配向（プレチルト）される液晶分子にも乱れが生じる。その結果、画素ごとに配向状態がばらついて、表示におけるざらつき（輝度の不均一）が発生する。また、ＰＳＡ化工程では、処理を高速化するために液晶層に大きな電圧が印加され得るが、その場合、ＰＳＡ化工程における液晶の乱れがポリマー構造物による配向規制力により強く刻印され、表示時により大きなざらつきを発生させ得る。【００１９】
また、ＰＳＡ方式またはそれ以外の垂直配向型液晶表示装置によって表示を行う場合にも、画素の境界に位置する信号配線または走査配線の上の液晶分子の配向が不安定となり、その影響を受けて、画素電極上の液晶分子の配向にも乱れが生じるという問題があった。【００２０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶表示装置における表示のざらつきを低減させ、高品質の表示を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による液晶表示装置は、第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された薄膜トランジスタ及び画素電極と、概ね前記第１方向に延び、前記薄膜トランジスタに表示信号を供給する信号配線と、概ね前記第２方向に延び、前記薄膜トランジスタにゲート信号を供給する走査配線とを有するＴＦＴ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側の面に形成された、前記液晶層に含まれる液晶分子を基板面に略垂直に配向させるための配向膜と、を備え、前記信号配線及び前記走査配線の少なくとも一方が、隣り合う２つの画素の境界において前記第１方向または前記第２方向に直線状に延びる２つの線状部と、前記２つの線状部の間に配置され、前記２つの線状部の延長線上から逸れて延びる屈曲部と、を有する。【００２２】
ある実施形態では、前記ＴＦＴ基板が前記第２方向に延びる補助容量配線を備え、前記信号配線が前記２つの線状部と前記屈曲部とを有し、基板鉛直方向から見た場合、前記屈曲部が前記補助容量配線と重なる位置に形成されている。【００２３】
ある実施形態では、基板鉛直方向から見た場合、前記屈曲部の少なくとも一部が前記画素電極と重なる位置に形成されている。【００２４】
ある実施形態において、前記２つの線状部の間の前記２つの線状部の延長線上には、前記信号配線及び前記走査配線が形成されていない。【００２５】
ある実施形態では、前記屈曲部が、画素の一辺の中央に位置する。【００２６】
ある実施形態では、前記屈曲部によって、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた時、液晶分子の配向方向が基板面に対して略垂直に維持される領域が形成される。【００２７】
ある実施形態では、前記屈曲部によって、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた場合に、前記２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線に沿った液晶配向の境界が形成される。【００２８】
ある実施形態は、前記配向膜の前記液晶層側に形成され、前記液晶分子の基板面に対する配向方向を規定する配向維持層を備えている。【００２９】
ある実施形態では、前記配向維持層が、前記液晶層に含まれる重合性組成物を重合することによって形成されたポリマー構造物からなる。【００３０】
本発明による他の液晶表示装置は、第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された薄膜トランジスタ及び画素電極と、概ね前記第１方向に延び、前記薄膜トランジスタに表示信号を供給する信号配線と、概ね前記第２方向に延び、前記薄膜トランジスタにゲート信号を供給する走査配線とを有するＴＦＴ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側の面に形成され、前記液晶層に含まれる液晶分子を基板面に略垂直に配向させるための配向膜と、を備え、隣り合う２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた場合に、液晶分子の配向方向が基板面に対して略垂直に維持される領域が形成されている。【００３１】
ある実施形態では、前記領域において略垂直に維持された液晶分子によって、前記信号配線又は前記走査配線と前記対向電極との間に電位差が生じた場合に、前記２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線に沿った方向における液晶配向の境界が形成される。【００３２】
ある実施形態では、前記信号配線及び前記走査配線の少なくとも一方が、前記２つの画素の境界において前記第１方向または前記第２方向に直線状に延びる２つの線状部と、前記２つの線状部の間に配置され、前記領域を迂回して延びる屈曲部とを有する。【００３３】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれに対応して配置された薄膜トランジスタ及び画素電極と、概ね前記第１方向に延び、前記薄膜トランジスタに表示信号を供給する信号配線と、概ね前記第２方向に延び、前記薄膜トランジスタにゲート信号を供給する走査配線とを有するＴＦＴ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の少なくとも一方の前記液晶層側の面に形成され、前記液晶層に含まれる液晶分子を基板面に略垂直に配向させるための配向膜と、を備えた液晶表示装置の製造方法であって、重合性組成物を含む前記液晶層が前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶表示パネルを用意する工程と、前記液晶層に電圧が印加された状態で、前記液晶層の中の重合性組成物を重合することによって、前記配向膜の前記液晶層側に配向維持層を形成する重合工程と、を含み、前記重合工程において、隣り合う２つの画素の境界上に、液晶分子の配向方向が基板面に対して略垂直に維持される領域が存在している。【００３４】
ある実施形態では、前記重合工程において、前記領域において略垂直に維持された液晶分子によって、前記２つの画素の境界上に、前記信号配線又は前記走査配線に沿った方向における液晶配向の配向境界が形成される。【００３５】
ある実施形態では、前記信号配線及び前記走査配線の少なくとも一方に、前記２つの画素の境界において前記第１方向または前記第２方向に直線状に延びる２つの線状部と、前記２つの線状部の間に配置され、前記領域を迂回して延びる屈曲部とが形成されている。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によると、ＰＳＡ方式の液晶表示装置における配向維持層の形成時に、信号配線及び走査配線の少なくとも一方の上の液晶分子を安定的に、より望ましい方向に配向させることができる。これにより、配向維持層形成時の画素電極上の液晶分子の配向乱れが低減され、配向維持層により理想的な初期配向規制力を与えることができる。したがって、画素毎の輝度特性のばらつきが減少し、表示時におけるざらつきの発生が低減される。【００３７】
また、本発明によると、液晶表示装置によって表示を行う場合、信号配線、または走査配線の上の液晶分子を安定的に、望ましい方向に配向させることができる。よって、画素電極上の液晶分子の配向乱れが減少するため、画素毎の輝度特性のばらつきが減少し、表示時におけるざらつきの発生が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、画素に対応した領域を示す平面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、図１中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、１つの画素の等価回路を表した図である。
【図４】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、図１中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明による信号配線１５の変形例の構成を表した図である。
【図６】液晶表示装置１００において液晶層に電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を模式的に示す平面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、液晶表示装置１００の製造工程を模式的に示す工程断面図である。
【図８】（ａ）から（ｄ）は、液晶表示装置１００の製造工程において走査配線１４、補助容量配線１６、対向電極２２、信号配線１５、画素電極１２、及び液晶層３０に印加される電位を表した図である。
【図９】（ａ）は、参考例の液晶表示装置による液晶分子の配向状態を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は、本発明の好適な実施形態による液晶分子の配向状態を示す顕微鏡写真である。
【図１０】（ａ）から（ｃ）は、ＰＳＡ化工程において液晶層に電圧を印加する方法の第１の例（方法（１））を説明するための図である。
【図１１】（ａ）から（ｃ）は、ＰＳＡ化工程において液晶層に電圧を印加する方法の第２の例（方法（２））を説明するための図である。
【図１２】（ａ）は、液晶の理想的な配向状態を模式的に表した図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、配向乱れを含む配向状態を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
図１、図２、及び図３に、本実施形態におけるＣＰＡモードの液晶表示装置１００を示す。図１は、液晶表示装置１００の１つの画素に対応した領域を模式的に示す平面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、液晶層に電圧が印加されていない状態（または、しきい値電圧未満の電圧が印加されている状態）を示している。また、図３は、液晶表示装置１００の１つの画素の等価回路を示している。
【００４１】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１００ａを備え、図１の上下方向（第１方向）及び左右方向（第２方向）に沿ってマトリクス状に配列された複数の画素１１０を有している。液晶表示パネル１００ａは、ＴＦＴ基板（アクティブマトリクス基板）１０と、ＴＦＴ基板１０に対向する対向基板２０と、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に設けられた垂直配向型の液晶層３０とを含んでいる。
【００４２】
ＴＦＴ基板１０は、画素１１０毎に配置された画素電極１２、画素電極１２に電気的に接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３、ＴＦＴ１３に走査信号（ゲート信号）を供給する走査配線（ゲートバスライン）１４、及びＴＦＴ１３に表示信号を供給する信号配線（ソースバスライン）１５を有する。ＴＦＴ１３、走査配線１４、及び信号配線１５は、透明基板（ガラス基板、プラスチック基板等）１１の上に設けられている。信号配線１５は、複数の画素１１０の境界に沿って、図１の上下方向に延びており、走査配線１４は、複数の画素１１０の境界に沿って、図１の左右方向に延びている。また、透明基板１１の上には、後述する補助容量対向電極１９に電気的に接続された補助容量配線１６が、走査配線１４に略平行に延びている。
【００４３】
ＴＦＴ１３、走査配線１４、信号配線１５、及び補助容量配線１６の上（液晶層３０の側）には絶縁層１８が形成されており、絶縁層１８の上には、各画素１１０に対応するように画素電極１２がマトリクス状に配置されている。なお、走査配線１４、補助容量配線１６、及びＴＦＴ１３のゲート電極と、信号配線１５及びＴＦＴ１３のソース・ドレイン電極とは異なる層に形成され、これらの層の間には他の絶縁層が形成されるが、ここではその詳細な図示は省略している。
【００４４】
対向基板２０は、画素電極１２に対向する対向電極２２を有する。対向電極２２は、透明基板２１（ガラス基板、プラスチック基板等）上に設けられている。対向電極２２の上の、画素１１０または画素電極１２の中心に対向する位置には、液晶分子３１の配向を規制して、液晶ドメインの配向中心を固定するための突起（凸部）２３が設けられている。画素電極１２が複数の画素のそれぞれに配置されているのに対し、対向電極２２は、典型的には、すべての画素電極１２に対向する１つの透明導電膜として形成される。また、ここでは図示していないが、典型的には、透明基板２１と対向電極２２との間にカラーフィルタが設けられている。そのため、対向基板２０はカラーフィルタ基板とも呼ばれる。
【００４５】
各画素１１０は、図３に示すように、画素電極１２及び対向電極２２と、これらの間に位置する液晶層３０とによって形成される液晶容量ＣLCを有している。また、各画素は、液晶容量ＣLCに電気的に並列に接続された補助容量ＣSを有している。補助容量ＣSは、画素電極１２に電気的に接続された補助容量電極１７、及び絶縁性物質（絶縁層）を介して補助容量電極１７に対向する補助容量対向電極１９を備えている。補助容量電極１７及び補助容量対向電極１９を含む補助容量ＣSの具体的な構成には、公知の種々の構成を用いることができる。例えば、補助容量電極１７を信号配線１５と同じ金属層をパターニングすることによって補助容量配線１６の上部に配置し、補助容量配線１６の補助容量電極１７と重なる部分を補助容量対向電極１９とすることができる。
【００４６】
図２に示すように、ＴＦＴ基板１０の液晶層３０側の面には、垂直配向膜３３が設けられており、垂直配向膜３３の液晶層３０側の面には配向制御層であるポリマー構造物３２が設けられている。ここでは図示を省略しているが、このような垂直配向膜は対向基板２０との液晶層３０側の表面にも設けられており、その垂直配向膜の液晶層３０側の表面にも配向制御層であるポリマー構造物が設けられている。また、典型的には、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０のそれぞれの外側には、位相差板、偏光板等の光学層が設けられている。
【００４７】
垂直配向型の液晶層３０は、負の誘電異方性を有する液晶分子３１を含み、必要に応じてさらにカイラル剤を含んでいる。液晶層３０内の液晶分子３１は、液晶層３０に電圧が印加されていないときに、垂直配向膜３３の表面（あるいはＴＦＴ基板１０の面）に対してほぼ垂直に配向する。ただし、本実施形態では、後述する方法によってポリマー構造物３２が設けられているので、液晶分子３１は垂直配向膜３３の表面に対して厳密に垂直には配向しない。
【００４８】
図４は、図１中のＢ−Ｂ’線に沿った断面を表している。垂直配向膜３３及びポリマー構造物３２は、図２に示したように、信号配線１５及び走査配線１４の上にも形成されている。
【００４９】
図１及び図４に示すように、信号配線１５は、隣り合う２つの画素の境界において上下方向（第１方向）に直線状に延びる２つの線状部１５ａと、２つの線状部１５ａの間に配置され、２つの線状部１５ａの延長線上から逸れて延びる屈曲部１５ｂとを有する。基板鉛直方向から見た場合、屈曲部１５ｂは補助容量配線１６の上（あるいは補助容量配線１６と重なる位置）に形成されている。また、基板鉛直方向から見た場合、屈曲部１５ｂは、信号配線１５の図１における左側の画素電極１２と重なるように形成されている。屈曲部１５ｂを、信号配線１５の右側の画素電極１２と重なるように形成してもよい。
【００５０】
屈曲部１５ｂの存在により、２つの線状部１５ａの間の２つの線状部１５ａの延長線上には、信号配線１５が形成されない間隙１５ｃが形成される。信号配線１５と対向電極２２との間に電位差が生じた時、信号配線１５の上の液晶分子３１は、基板面垂直な方向から等電位面に対して平行な方向に近づくよう傾斜配向するが、間隙１５ｃの上の液晶分子３１は、基板面に対してほぼ垂直のまま維持される。
【００５１】
また、間隙１５ｃの存在によって、信号配線１５と対向電極２０との間に電位差が生じた場合に、隣り合う２つの画素１１０の境界上の液晶分子の配向の境界を形成する領域が形成される。つまり、そのような電位差が生じた場合、２つの線状部１５ａの上の液晶分子３１は電圧に応じて傾斜配向するが、間隙１５ｃの上の液晶分子３１が垂直配向状態を維持するため、図４に示すように、２つの線状部１５ａの上の液晶分子３１は、間隙１５ｃの上の垂直配向状態の液晶分子３１を境として対称となるように傾斜配向する。
【００５２】
このように、屈曲部１５ｂ及び間隙１５ｃは、信号配線１５の上の液晶分子３１の信号配線１５に沿った方向の配向方向を規制する制御手段として機能する。液晶分子３１の傾斜配向が画素１１０の中でより対称となるように、屈曲部１５ｂ及び間隙１５ｃは、画素１１０または画素電極１２の一辺の中央に位置することが好ましい。
【００５３】
図５は、信号配線１５の変形例を模式的に示した図である。図５に示すように、変形例の信号配線１５の屈曲部ｂは、一方の画素１１０側にのみ屈曲するのではなく、左右両方向に膨らんでおり、その中心に信号配線１５が存在しない間隙１５ｃが形成されている。この場合でも、間隙１５ｃの上の液晶分子３１は基板面に対してほぼ垂直のまま維持され、間隙１５ｃによって、信号配線１５と対向電極２０との間に電位差が生じた場合に、隣り合う２つの画素１１０の境界上の液晶分子の配向の境界を形成する領域が形成される。
【００５４】
本実施形態では、信号配線１５が２つの線状部１５ａ及び屈曲部１５ｂを含むとしたが、走査配線１４のみ、または走査配線１４及び信号配線１５の両方が上述の２つの線状部１５ａ及び屈曲部１５ｂを含む形態も、本発明の実施形態に含まれる。走査配線１４が２つの線状部１５ａ及び屈曲部１５ｂを含む場合、図１におけるＣ−Ｃ’の断面図は、図４に示す断面図と基本的に同じものとなる（ただし、信号配線１５は走査配線１４に置き換えられ、補助容量配線１６は除かれる）。この場合、屈曲部１５ｂの存在によって、走査配線１４の２つの線状部１５ａの間の２つの線状部１５ａの延長線上に、走査配線１４が形成されない間隙１５ｃが形成される。
【００５５】
なお、屈曲部１５ｂ及び間隙１５ｃは、画素１１０または画素電極１２の一辺に複数形成されていてもよい。その場合、液晶分子３１の傾斜配向が画素１１０の中でより対称となるように、複数の屈曲部１５ｂ及び間隙１５ｃは、画素１１０または画素電極１２の一辺に沿って対象となるように配置されることが好ましい。
【００５６】
図６に、画素電極１２と対向電極２２との間に所定の電圧（しきい値電圧以上の電圧）が印加されたときの液晶分子３１の配向状態を示す。画素電極１２と対向電極２２との間に所定の電圧が印加されると、図６に示すように、画素電極１２上に、液晶分子３１が画素電極１２または画素１１０の中心に対して放射状に傾斜した液晶ドメインが形成される。このような放射状傾斜配向の液晶ドメインが形成されるのは、画素電極１２のエッジ部に生成される斜め電界の配向規制力が液晶分子３１に作用するからである。画素電極１２のエッジ部に生成される電界は、画素電極１２の中心に向かって傾斜し、液晶分子３１を放射状に傾斜配向させるように作用する。
【００５７】
また、本実施形態では、対向基板２０に突起２３が設けられているので、液晶分子３１の放射状傾斜配向を安定化させることができる。突起２３は、透明な誘電体材料（例えば樹脂）から形成されている。なお、必ずしも突起２３を設ける必要はなく、突起２３に代えて、他の配向規制構造（例えば対向電極２２に形成した開口部など）を設けてもよい。
【００５８】
さらに、本実施形態の液晶表示装置１００は、信号配線１５が屈曲部１５ｂを有しているため、信号配線１５の延長上に間隙１５ｃが形成されているので、電圧印加時に、間隙１５ｃの上の液晶分子３１が基板面にほぼ垂直に維持される。よって、その液晶分子３１を中心あるいは境界として、線状部１５ａ上の液晶分子３１の傾斜配向をすばやく安定的に規制することが可能となる。また、このとき、間隙１５ｃの両側の２つの線状部１５ａ上の液晶分子３１は、間隙１５ｃの上の液晶分子３１を境界として、傾斜方向が互いに対称となるように傾斜配向し、配線上の液晶分子３１が配線の延びる方向に沿って一方向のみに配向することが防止される。これにより、図６の点線部分に表されるように、画素境界近傍の液晶分子３１の配向方向が画素中心に向って比較的均一に揃い、図１２（ａ）に示した理想的な放射配向に近い配向が得られる。
【００５９】
液晶表示装置１００の液晶層３０は、図２中に模式的に示したように、液晶分子３１の配向方向を規定するためのポリマー構造物３２が形成されている。ポリマー構造物３２は、液晶層３０を構成する液晶材料に重合性組成物（重合性を有するモノマーやオリゴマー）を予め混入しておき、この重合性組成物を光重合することによって垂直配向膜３３上に形成される。ポリマー構造物３２は、液晶分子３１を放射状傾斜配向させるための配向規制力を有しており、それによってポリマー構造物３２周辺の液晶分子３１は、電圧無印加状態において、電圧印加時の傾斜方向と同じ方向に配向（プレチルト）している。つまり、ポリマー構造物３２が形成されていることによって、液晶分子３１は、電圧無印加状態においても、電圧印加時の放射状傾斜配向と整合するようにプレチルト方位を規定されている。そのため、配向の安定性や応答特性が向上する。
【００６０】
続いて、図７及び図８を参照しながら、本実施形態の液晶表示装置１００の製造方法を説明する。
【００６１】
まず、図７（ａ）に示すように、液晶層３０中に重合性組成物を含む液晶表示パネル１００ａを用意する。ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０のそれぞれは、公知の種々の方法を用いて形成することができる。重合性組成物としては、ＰＳＡ方式のポリマー構造物の形成に用いられる種々の材料（例えば特許文献４から７に開示されている材料）を用いることができる。
【００６２】
次に、図７（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１００ａの液晶層３０に所定の電圧が印加された状態で、液晶層３０中の重合性組成物を重合することによって、ポリマー構造物３２を形成する。典型的には、重合性組成物は、光重合性を有しており、重合は、液晶層３０に光（具体的には紫外光）を照射することによって行われる。光の照射強度及び照射時間は、用いる重合性組成物に応じて適宜設定される。なお、重合性組成物が熱重合性を有している場合には、加熱によって重合を行ってもよい。
【００６３】
本実施形態の製造方法では、ＰＳＡ化工程において液晶層３０への交流駆動が次のように行われる。まず、図８（ａ）及び（ｃ）に示すように、走査配線１４からＴＦＴのゲート電極に＋１０Ｖのゲートオン電圧が印加されることによってＴＦＴがオン状態とされる。このとき画素電極１２には、信号配線１５を介して０Ｖ（ＧＮＤ）の電位が与えられている。このような状態で、図８（ｂ）及び（ｄ）に示すように、対向電極２２の電位を＋４Ｖ及び−４Ｖに周期的に振動させることにより、液晶層３０に印加される電圧を＋４Ｖ及び−４Ｖに極性反転させる交流駆動が行なわれる。このとき、補助容量配線１６の電位も対向電極２２の電位に応じて振動する。
【００６４】
このようにして、図２に示したポリマー構造物３２を含む液晶表示パネル１００ａが得られる。本発明による液晶表示装置は、上述したように、走査配線１４及び信号配線１５の少なくとも一方が屈曲部１５ｂを有しており、画素１１０の周辺に、走査配線１４または信号配線１５の延長線上に配線が存在しない間隙１５ｃが形成されている。
【００６５】
また、図１０（ｃ）に示した交流駆動を行なった場合、補助容量配線電位と対向電極電位との間に差が生じるため、間隙１５ｃに基板鉛直方向の電位差が発生し、その位置の液晶分子３１が傾斜配向してしまう。しかし、図８に示した交流駆動を行なうことにより、間隙１５ｃの位置の上下基板間に同一の電位を与えることができる。すなわち、間隙１５ｃの上部の液晶層３０には０Ｖが印加されることとなり、間隙１５ｃの上の液晶分子３１を基板面に垂直に固定することができる。
【００６６】
したがって、本発明によれば、ＰＳＡ化工程においてポリマー構造物３２を形成する際に、間隙１５ｃの上の液晶分子３１が基板面にほぼ垂直に維持され、その液晶分子３１を中心あるいは境界として、線状部１５ａ上の液晶分子３１の傾斜配向をすばやく安定的に規制することが可能となる。また、このとき、間隙１５ｃの両側の２つの線状部１５ａ上の液晶分子３１は、間隙１５ｃの上の液晶分子３１を境界として、傾斜方向が互いに対称となるように傾斜配向し、配線上の液晶分子３１が配線の延びる方向に沿って一方向のみに配向することが防止される。これにより、図１２（ｂ）及び（ｃ）に示したような配線付近の液晶分子の配向乱れが減少し、図１２（ａ）及び図６に示した理想的な配向を実現する規制力がポリマー構造物３２に与えられる。
【００６７】
液晶表示装置１００は、このようにして形成されたポリマー構造物３２を有するため、表示時に、画素内のポリマー構造物３２の配向規制力（または配向維持力）によって、電圧無印加時におけるポリマー構造物３２付近の液晶分子３１を、画素中央に向けて配向（プレチルト）させることができる。したがって電圧印加時における画素内の液晶分子３１を、放射状により均一に傾斜配向させることが可能となる。これにより、表示時における配向乱れが減少し、画素間の配向状態のばらつきが低減するため、表示におけるざらつき発生が防止される。
【００６８】
また、表示時に電圧が印加された場合、屈曲部１５ｂによって形成された間隙１５ｃ自体の配向境界形成力によって画素境界の液晶分子３１を、すばやく対称性を持つように配向させることができる。これにより、画素内部の液晶分子３１が、より短時間で安定的に放射状配向する。
【００６９】
なお、屈曲部１５ｂを、画素の透過率に影響を及ぼさない補助容量配線１６の上に配置することにより、屈曲部１５ｂを設けることに伴う透過率の低下を防止するというメリットも得られる。また、屈曲部１５ｂは、そのほとんどの部分が画素電極１２の下に形成されるため、画素電極１２のシールド効果によって、屈曲部１５ｂが液晶分子３１に与える不必要な電圧印加作用が防止される。
【００７０】
図９（ａ）は、信号配線１５に屈曲部１５ｂが形成されていない参考例の液晶表示装置において液晶分子を傾斜配向させたときの顕微鏡写真を、図９（ｂ）は、本実施形態の液晶表示装置１００において液晶分子を傾斜配向させたときの顕微鏡写真を、それぞれ表している。なお、両液晶表示装置とも、２枚の偏光板はクロスニコル状態（偏光軸が互いに直交する状態）に配置されている。この配置では、液晶分子が基板に対して垂直に配向している領域や、液晶分子が偏光板の偏光軸に平行または直交する方位に配向している領域は、黒く観察される。これに対し、液晶分子が偏光軸に対して傾斜した方位に配向している領域は、明るく観察され、液晶分子が偏光軸に対して４５°の角をなす方位に配向している領域は最も明るく観察される。
【００７１】
参考例の液晶表示装置では、図９（ａ）に示すように、一部の液晶ドメイン（図中の実線で囲まれた部分）と、他の液晶ドメインとで、明るい領域の分布が異なっている。これは、画素毎の液晶配向状態にばらつきが発生していることを示している。これに対し、本実施形態の液晶表示装置１００では、図９（ｂ）に示すように、複数の液晶ドメインにおいて明るい領域がほぼ同じように分布している。これは、画素毎の液晶配向状態がほぼ均一であることを示している。このように、本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶分子のより理想的な配向が安定して実現されるので、表示のざらつき発生が防止された高品質の表示が提供される。
【００７２】
本実施形態による液晶表示装置１００は、上述した形態の配線構造を備えているので、ポリマー構造物３２により理想的な放射配向状態を記憶させることが可能となる。特に、図９（ａ）に示した例では、例えば赤の画素（上段の実線で囲まれた画素）における左側の暗線や、青のサブ画素（下段の実線で囲まれた画素）における右側の暗線のように、液晶分子の異常配向に起因して現れる、下方向に湾曲している暗線（黒線）が見られた。これに対し、本実施形態による表示状態を示した図９（ｂ）では、配線に屈曲部１５ｂおよび間隙１５ｃを設けることにより、液晶分子の配向が安定する。よって、図９（ａ）に示されたような配向乱れが現われず、各画素における左右の暗線は均一に左右方向に安定して延びている。このように、本実施形態によれば、表示時に液晶分子のより理想的な放射配向が実現され、表示のざらつきが低減される。
【００７３】
本実施形態にはＣＰＡモードの液晶表示装置１００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、垂直配向型の液晶層を備え、液晶層に電圧が印加されたときに液晶分子の傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成される（つまり配向分割型の）液晶表示装置に広く用いることができ、例えばＭＶＡモードの液晶表示装置にも好適に用いられる。
【００７４】
また、本実施形態は配向維持層であるポリマー構造物３２を有する液晶表示装置１００であったが、液晶表示装置１００からポリマー構造物３２を除いた、配向制御層を有さない液晶表示装置も本願発明による実施形態に含まれる。このような実施形態であっても、表示時に間隙１５ｃ上の液晶分子３１を基点として、配線上の液晶分子３１を安定的に配向させ、さらに画素内の液晶分子３１を画素中心方向に向けてより理想的に放射配向させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明による液晶表示装置は、携帯電話、ＰＤＡ、ノートＰＣ、モニタ及びテレビジョン受像機などの小型から大型までの液晶表示装置として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７６】
１０    ＴＦＴ基板
１１    透明基板
１２    画素電極
１３    ＴＦＴ
１４    走査配線
１５    信号配線
１５ａ    線状部
１５ｂ    屈曲部
１５ｃ    間隙
１６    補助容量配線
１７    補助容量電極
１８    絶縁層
１９    補助容量対向電極
２０    対向基板
２１    透明基板
２２    対向電極
２３    突起（凸部）
３０    液晶層
３１    液晶分子
３２    ポリマー構造物（配向制御層）
３３    垂直配向膜
１００ａ    液晶表示パネル
１００    液晶表示装置
１１０    画素
【図１】
2010055633.tif 000003
【図２】
2010055633.tif 000004
【図３】
2010055633.tif 000005
【図４】
2010055633.tif 000006
【図５】
2010055633.tif 000007
【図６】
2010055633.tif 000008
【図７】
2010055633.tif 000009
【図８】
2010055633.tif 000010
【図９】
2010055633.tif 000011
【図１０】
2010055633.tif 000012
【図１１】
2010055633.tif 000013
【図１２】
2010055633.tif 000014
【国際調査報告】
2010055633.tif 000015
2010055633.tif 000016
2010055633.tif 000017
2010055633.tif 000018
2010055633.tif 000019
2010055633.tif 000020
2010055633.tif 000021