(57)【要約】  本発明は、画素の高開口率化が図れて、液晶分子の配向乱れを解消して光の透過率の向上及びざらつきの改善をも図れる、表示特性に優れた液晶表示装置を提供する。  本発明の液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板（１１０）は、ソース線（１１３）及びゲート線（１１２）によって区画された画素に配置された導電部（１１６ｂ）と、導電部を覆う絶縁膜（１１７）と、絶縁膜を貫通し、画素電極（１１９）及び導電部を電気的に接続するコンタクトホール（１１８）とを有し、画素電極（１１９）には、基板面を法線方向から見たときに、コンタクトホールと画素の境界との間にスリット（１５０）が形成されている。対向基板（１３０）は、画素の一端から伸びる突起（１３５）を有する。  本発明は、垂直配向モードの液晶表示装置に適用できる。
2011007596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持され、該液晶層に電圧を印加する電極を備えた液晶表示装置であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板は、
透明基板の主面上に縦横方向に配置されたソース線及びゲート線と、
該ソース線及び該ゲート線によって区画された画素に配置された導電部と、
該導電部を覆う絶縁膜と、
該絶縁膜を貫通し、該薄膜トランジスタアレイ基板に形成された該電極及び該導電部を電気的に接続するコンタクトホールとを有し、
該対向基板は、画素の一端から他端に伸びる突起を有し、
該電極は、基板面を法線方向から見たときに、該コンタクトホールと画素の境界との間にスリットが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ゲート線及び前記ソース線の交点近傍に薄膜トランジスタを有し、前記導電部は、該薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続された部分であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ゲート線間に前記ソース線と交差するように配置された補助容量配線を有し、前記導電部は、該補助容量配線と対向する補助容量電極であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記スリットは、前記突起と交差する方向に延び、
前記液晶層に含まれる液晶分子は、電圧印加時に２方向に配向することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記スリットは、前記突起の長手方向に沿って画素の一端から他端まで複数配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スリットの長さは、前記コンタクトホールに近い程、長いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記突起と画素の境界との距離は、２０μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記突起と画素の境界との距離は、１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記スリットの長さは、前記突起と前記画素の境界との距離のおよそ半分以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、垂直配向モードの液晶表示装置であって、液晶分子の配向規制用の構造物を備える液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型で軽量、かつ低消費電力といった特長を活かして様々な分野で用いられている。液晶表示装置には、各種の表示モードがあるが、高いコントラスト比が得られる液晶表示装置として、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＶＡ）モードが知られている。【０００３】
ＶＡモードの液晶表示装置において、液晶分子の配向方向を容易に規制できるものとして、負の誘電率異方性を有する液晶分子を垂直配向させ、液晶分子の配向を規制する配向規制用の構造物を設けたマルチドメイン垂直配向型（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の液晶表示装置（以下、ＭＶＡ−ＬＣＤと称す。）が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。【０００４】
配向規制用の構造物としては、基板に形成された突起や、液晶に電圧を印加するための電極に形成した抜き部（スリット）等が挙げられ、これらは組み合わせて使用することもできる。このような構造物を設けることで、液晶分子の配向を一定の方向に規制できる。【０００５】
上記構成を有する液晶表示装置は、解像度の向上や装置の小型化への要望に伴って画素の高精細化が進展しており、画素の開口率を向上させる技術がより強く求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９３９７６号公報
【特許文献２】特開２００６−２４３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように、基板に多数の突起を設けることは画素の開口率を低下させることとなるため、突起の数はできるだけ低減することが求められる。そこで、突起の数を減らして、突起と画素の境界との間隔を広くする構成が考えられるが、このような構成では、液晶分子の配向規制力が弱まって液晶分子の配向が不安定になる領域が生じることがある。【０００８】
また、特許文献２に記載のように、液晶に電圧を印加するための電極の外縁にスリットを形成して液晶分子の配向を規制する構成では、充分な液晶分子の配向規制力が得られないことがある。液晶分子の配向規制力を高めるためには、スリットの数を増やすことが考えられるが、画素の高開口率化の妨げとなることがある。【０００９】
更に、ＶＡモードの液晶表示装置においては、基板を法線方向から見たときに、薄膜トランジスタアレイ基板に形成されたコンタクトホールの付近で液晶分子の配向乱れが生じやすい傾向にある。液晶分子の配向乱れが生じると、光の透過率が低下して液晶表示装置の輝度が低下するだけでなく、応答速度が低下して複数の画素間において液晶の配向が異なることによる表示のばらつきが生じ、画像表示にざらつきが生じる。このように、ＶＡモードの液晶表示装置においては、光の透過率の向上及び画像表示のざらつきの改善という点でも課題があった。【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、画素の高開口率化が図れ、液晶分子の配向乱れを解消して光の透過率の向上及びざらつきの改善をも図れる、表示特性に優れた液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ＶＡモードの液晶表示装置について種々検討したところ、液晶分子の配向を規制するための突起は、画素の開口率や製造工程の簡易さ等の点から対向基板の側に設けることが好ましく、画素の開口率を高めるためには、画素の一端から他端に延びる形状が好ましい点に着目した。また、基板を法線方向から見たときに、薄膜トランジスタアレイ基板に形成されたコンタクトホールの付近で液晶分子の配向乱れが生じやすい点にも着目した。更に、液晶層に電圧を印加するための電極について、上記コンタクトホールの付近に液晶分子の配向を規制するスリットを更に設けることで、充分な液晶分子の配向規制力が得られることを見いだした。そして、上記突起及びスリットの配置によって画素の高開口率化が図れるとともに、液晶分子の配向不良を低減できることで、光の透過率の向上及びざらつきの改善をも図れる、表示特性に優れた液晶表示装置を得ることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。【００１２】
すなわち、本発明は、薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持され、上記液晶層に電圧を印加する電極を備えた液晶表示装置であって、上記薄膜トランジスタアレイ基板は、透明基板の主面上に縦横方向に配置されたソース線及びゲート線と、上記ソース線及び上記ゲート線によって区画された画素に配置された導電部と、上記導電部を覆う絶縁膜と、上記絶縁膜を貫通し、上記薄膜トランジスタアレイ基板に形成された上記電極及び上記導電部を電気的に接続するコンタクトホールとを有し、上記対向基板は、画素の一端から他端に伸びる突起を有し、上記電極は、基板面を法線方向から見たときに、上記コンタクトホールと画素の境界との間にスリットが形成されている液晶表示装置である。【００１３】
本発明の液晶表示装置は、液晶層に印加する電圧を変化させることにより、液晶層のリタデーションを変化させることで表示を行うものである。より具体的には、突起と画素電極に形成されたスリットとによって液晶分子の配向状態を規制するようにしたＶＡモードの液晶表示装置である。ＶＡモードとは、負の誘電率異方性を持つネガ型液晶を用いて、閾値電圧未満（例えば、電圧無印加）のときに、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直方向に配向させ、閾値電圧以上の電圧を印加したときに、液晶分子を基板面に対して実質的に水平方向に倒す表示モードである。負の誘電率異方性を有する液晶分子とは、長軸方向よりも短軸方向の誘電率が大きい液晶分子をいう。【００１４】
薄膜トランジスタアレイ基板に設けられたソース線及びゲート線は、表示を行うための画素に信号を伝達する配線である。ソース線及びゲート線によって区画された複数の画素は、各々、導電部を有する。具体的な導電部の構成については、後述する。【００１５】
上記導電部を覆う絶縁膜は、有機絶縁材料や、無機酸化物、無機窒化物等の無機絶縁材料によって形成された膜であり、その材料や膜厚等は特に限定されるものではない。【００１６】
上記絶縁膜に形成されたコンタクトホールは、通常は、上記絶縁膜に対して、ドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチング処理を施すことで形成される。基板面に対して法線方向から見たときのコンタクトホールの平面形状や大きさ等は、特に限定されるものではなく、平面形状としては、例えば、正方形状、長方形状、三角形状等の多角形状や、真円状、楕円状等であってもよい。【００１７】
薄膜トランジスタアレイ基板に設けられた電極とは、具体的には、画素電極である。画素電極は、通常は、画素ごとに設けられ、液晶層への電圧の印加に用いられるものであり、上記コンタクトホールを介して上記導電部と電気的に接続される。画素電極は、反射領域及び透過領域のいずれとしても用いられる。【００１８】
上記対向基板は、液晶分子の配向方向を規制するための突起を有する。突起の形状は、画素の高開口率化を考慮すると、画素の一端から他端に伸びる形状であればよいが、画素内において液晶分子を均一に配向させることを考慮すると、画素の中央部を縦方向又は横方向に横切るように全ての画素について同一方向に形成されることが好ましい。対向基板は、更に、上記画素電極に対向して配置される共通電極を有する。【００１９】
ここで、本発明においては、コンタクトホールの付近における液晶分子の配向不良を緩和するために、基板面を法線方向から見たときに、コンタクトホールと画素の境界との間における上記電極に、スリットを形成して液晶分子の配向を規制する。スリットが形成される電極は、上記画素電極又は上記対向基板に形成された対向電極のいずれであってもよい。形成されるスリットの形状や数等は、特に限定されるものでなく、液晶分子の配向状態に応じて、適宜、設定すればよい。スリットの詳細については、後述する。【００２０】
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。【００２１】
本発明の液晶表示装置の一形態としては、上記薄膜トランジスタアレイ基板は、上記ゲート線及び上記ソース線の交点近傍に薄膜トランジスタを有し、上記導電部は、上記薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続された部分であるものが挙げられる。【００２２】
上記薄膜トランジスタは、ゲート線に接続されたゲート電極、ソース線に接続されたソース電極、及び、ドレイン電極を含み、更に、薄膜トランジスタのチャネルを構成する半導体層を備える。導電部は、薄膜トランジスタを構成するドレイン電極と電気的に接続された配線等であり、上記電極と上記コンタクトホールを介して電気的に接続される。【００２３】
また、本発明の液晶表示装置の他の一形態としては、上記薄膜トランジスタアレイ基板は、上記ゲート線間に上記ソース線と交差するように配置された補助容量配線を有し、上記導電部は、上記補助容量配線と対向する補助容量電極であるものが挙げられる。【００２４】
補助容量配線及び補助容量用電極は、上記した画素電極と共通電極とによって形成される液晶容量を補うために補助容量を形成するものである。補助容量は、一般的に、画素電極又は画素電極と電気的に接続された補助容量用電極と、補助容量配線とによって形成される。【００２５】
本発明の液晶表示装置において好ましい形態としては、上記スリットは、上記突起と交差する方向に延び、上記液晶層に含まれる液晶分子は、電圧印加時に２方向に配向するものが挙げられる。このような構成であると、画素の高開口率化を図りつつ、表示特性に優れた２方向配向の液晶表示装置を容易に実現できる。【００２６】
また、本発明の液晶表示装置において液晶分子の配向規制力を高める一形態としては、上記スリットは、上記突起の長手方向に沿って画素の一端から他端まで複数配置されているものが挙げられる。【００２７】
また、上記スリットの長さは、上記コンタクトホールに近い程、長くすることで、液晶分子の配向乱れが生じやすい領域において液晶分子の配向規制力を高めることができる。一方で、コンタクトホールから離れた、液晶分子の配向乱れが小さい領域ではスリットの長さを短くすることで、画素の高開口率化を図ることができる。【００２８】
本発明の液晶表示装置においては、上記突起と画素の境界との距離は、２０μｍよりも大きいことが好ましい。これによって光の透過率の向上及びざらつきの改善を図ることができる。【００２９】
また液晶パネルで通常想定される画素ピッチの最大は３００μｍ程度であり、突起が画素の中央に配置されたとすると突起と画素の境界との距離は１５０μｍとなる。通常は当該値を上限値とする液晶表示装置において本発明の効果が発揮されるという観点から、上記突起と画素の境界との距離は、１５０μｍ以下であることが好ましい。【００３０】
本発明の液晶表示装置においては、上記スリットの長さは、上記突起と上記画素の境界との距離のおよそ半分以上であることが好ましい。例えば、本発明の液晶表示装置においては、上記突起と画素の境界との距離は２０μｍよりも大きく１５０μｍ以下であり、上記スリットの長さは、上記突起と上記画素の境界との距離のおよそ半分以上であると、液晶分子の配向規制力の点から好ましく、広い視野角と高い輝度とが得られ、応答速度の低下も生じにくいため、画像表示にざらつきのない表示特性に優れた液晶表示装置が実現できる。【００３１】
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の液晶表示装置によれば、対向基板に突起を設けるとともに、液晶層に電圧を印加する電極に、基板を法線方向から見たときに、薄膜トランジスタアレイ基板に形成されたコンタクトホールと画素の境界との間に液晶分子の配向を規制するためのスリットを形成することで、画素の高開口率化を図りつつ液晶分子の配向不良を低減でき、これにより、光の透過率が高く、画像表示にざらつきのない、表示特性に優れた液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１に係る液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図である。
【図２】（ａ）は、図１中のＡ−Ｂ線に沿う断面模式図であり、（ｂ）は、画素電極を除くアレイ基板の構成を示す拡大平面模式図であり、（ｃ）は、画素電極及び突起の平面模式図である。
【図３】実施形態１に係る他の液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、実施形態２に係る液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図である。
【図５−１】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態２に係る他の液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図である。
【図５−２】（ｄ）〜（ｆ）は、実施形態２に係る他の液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００３５】
実施形態１
本実施形態では、各画素において液晶分子を２方向に配向させるＶＡモードであって、透過型の液晶表示装置を例に挙げて説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図であり、図２（ａ）は、図１中のＡ−Ｂ線に沿う断面模式図であり、（ｂ）は、画素電極を除くアレイ基板の構成を示す拡大平面模式図であり、（ｃ）は、画素電極及び突起を示す平面模式図である。
【００３７】
図１及び図２（ａ）に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１１０と、これに対向するように設けられた対向基板１３０と、ＴＦＴアレイ基板１１０と対向基板１３０との間に狭持されるように設けられた液晶層１２０とを備える。
【００３８】
ＴＦＴアレイ基板１１０は、ベースコート膜が設けられたガラス基板１１１上に、平行に配置された複数のゲート線１１２及び補助容量配線（以下、「Ｃｓ配線」とも称す。）１１６ａを有する。Ｃｓ配線１１６ａは、マトリクス状に配置された複数の画素のうち、同一行の画素では共通のＣｓ配線１１６ａが利用される。
【００３９】
ゲート線１１２及びＣｓ配線１１６ａは、ゲート絶縁膜１１５にて覆われている。ゲート絶縁膜１１５は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＮとＳｉＯ２との積層膜等にて形成される。ゲート絶縁膜１１５上には、複数のソース線１１３が形成されている。ソース線１１３は、一部に折れ曲がり部を有する直線形状であって、ゲート線１１２と交差するように各々平行に配置されている。ゲート線１１２とソース線１１３との各交差部には、スイッチング素子としてのＴＦＴ１１４が形成されている。
【００４０】
ＴＦＴ１１４は、画素の左下の隅に位置し、ゲート線１１２に接続されたゲート電極、ソース線１１３に接続されたソース電極、ドレイン電極１１４ａ、及び、ＴＦＴ１１４のチャネルを構成する半導体層（図示せず）を有する。半導体の材料としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ポリシリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。半導体層は、ゲート絶縁膜１１５上に形成され、半導体層と接するようにソース電極、ドレイン電極１１４ａが形成される。ドレイン電極１１４ａは、画素の左下の隅から画素の中央まで延びており、Ｃｓ配線１１６ａと対向する部分は、Ｃｓ電極１１６ｂとして機能する。
【００４１】
ソース電極、ドレイン電極１１４ａ、及び、Ｃｓ電極１１６ｂは、ＳｉＯ２とＳｉＮとの積層膜、ＳｉＮの両面をＳｉＯ２で覆った積層膜、ＳｉＯ２膜、ＳＩＮ膜等にて形成された層間絶縁膜１１７にて覆われている。層間絶縁膜１１７には、基板を法線方向からみたときに、Ｃｓ電極１１６ｂと重なる位置にコンタクトホール１１８が形成されている。
【００４２】
層間絶縁膜１１７上には、液晶層１２０に電圧を印加するための画素電極１１９が配置されている。画素電極１１９としては、ここではＩＺＯ（Ｉｎｉｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）電極を用いた。
【００４３】
画素電極１１９は、ゲート線１１２及びソース線１１３によって区画された画素毎に設けられるものであり、コンタクトホール１１８を介して導電部と電気的に接続される。導電部は、ここではＴＦＴ１１４のドレイン電極１１４ａと接続されたＣｓ電極１１６ｂである。これにより、画素電極１１９は、ＴＦＴ１１４によって個別かつ選択的に制御される。ドレイン電圧保持用の補助容量は、Ｃｓ配線１１６ａとＣｓ電極１１６ｂとの間でゲート絶縁膜１１５を誘電体としてコンデンサを形成することにより得られる。
【００４４】
導電膜としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ（酸化インジウム−インジウム亜鉛酸化物；Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｎ）、ＳｎＯ２等のように光の透過率の高い導電性材料にて形成される透明導電膜や、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の光の反射率の高い導電性材料及びこれらの合金にて形成される反射性導電膜、透明導電膜と反射性導電膜との積層体等が適用できる。導電膜は、フォトリソグラフィ処理等によってパターン形成される。
【００４５】
なお、上記したゲート線１１２、ソース線１１３、Ｃｓ配線１１６ａ、及び、Ｃｓ電極１１６ｂは、低抵抗化を図るためにメタル材料（例えば、Ｃｕ、Ａｇ）にて形成され、同様に、ＴＦＴ１１４についても、ゲート電極等の電極部分はメタル材料にて形成される。
【００４６】
液晶層１２０は、ＶＡモードの液晶表示装置に使用されるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を使用することができる。垂直配向は、典型的には、ポリイミド等からなる垂直配向膜（図示せず）を使用することで実現できる。液晶層１２０中の液晶分子は、電圧が印加されていない状態（オフ状態）では、ＴＦＴアレイ基板１１０及び対向基板１３０の液晶層１２０側の面に形成された配向膜の表面に対して略垂直方向に配向し、閾値電圧以上の電圧が印加された状態（オン状態）で水平方向に向かって倒れる。
【００４７】
対向基板１３０は、例えば、カラーフィルタ基板であり、ガラス基板１３１の主面上には、カラーフィルタ層１３２及び共通電極１３４が形成されている。共通電極１３４は、スパッタ法等により形成されたＩＴＯ電極である。そして、対向基板１３０には更に、液晶分子の配向を規制するための構造物としての突起１３５が、画素の中央部を一端から他端まで横切るように形成されている。これにより、図１に示すように、液晶は画素内において矢印ａ、ｂで示す２方向に配向する。突起１３５は、感光性樹脂を用いてエッチング処理等により形成される。
【００４８】
上記のように作製されたＴＦＴアレイ基板１１０と対向基板１３０とは、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等のシール材（封止材）にて貼り合わされ、両基板間に液晶が封入される。
【００４９】
そして、ガラス基板１１１、１３１の液晶層１２０が設けられた側とは反対側の面に、ここでは図示されていないが、偏光板や位相差フィルム等が適宜配置されることにより、液晶表示装置１００が得られる。偏光板としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに２色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたものを使用できる。
【００５０】
上記のように構成された液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１１０のゲート線１１２を通じて走査信号が供給されると、ＴＦＴ１１４の半導体層が導通して、ソース線１１３を通じて供給される画像信号が画素電極１１９に供給される。そして、画素電極１１９に供給された画像信号が液晶層１２０の液晶分子の配向を制御することにより、画像の表示が行われる。
【００５１】
ここで、液晶分子の配向規制用の構造物として突起１３５のみを設けた構成では、図２（ｂ）に示すように、波線Ａで示されるコンタクトホール１１８の周囲やその近傍において液晶分子の配向乱れが生じやすくなる。そこで、本実施形態においては、図２（ｃ）に示すように、画素電極１１９を基板面を法線方向から見たときに、コンタクトホール１１８と画素の境界との間における領域に複数のスリット１５０を設けている。
【００５２】
スリット１５０は、突起１３５と直交する方向に形成されており、突起１３５の長手方向に沿って画素の一端から他端まで複数配列されている。このように、画素電極１１９に形成されたスリット１５０と、対向基板１３０に形成された突起１３５とによって、液晶層１２０に含まれる液晶分子は、電圧印加時に、上記した矢印ａ、ｂで示す２方向に良好に配向するため、広い視野角において均一な表示を得ることができる。
【００５３】
スリット１５０の幅や長さは特に限定されるものではないが、液晶分子の配向規制力や画素の開口率等を考慮すると、幅２〜７μｍ程度の微細なスリット１５０であることが好ましい。
【００５４】
また、突起１３５と画素の境界との距離が２０μｍよりも大きく１５０μｍ以下である場合には、スリット１５０の長さは、突起１３５と画素の境界との距離のおよそ半分以上であることが、液晶分子の配向規制力の点から好ましい。また、スリット１５０の長さが、突起１３５と画素の境界との距離のおよそ半分であると、高い輝度を確保することができる。
【００５５】
なお、スリット１５０は、突起１３５の長手方向に沿って画素の一端から他端まで複数配置されているため、画素の角部で生じやすい液晶分子の配向不良についても解消できる。
【００５６】
上記のように本実施形態に係る液晶表示装置１００では、コンタクトホール１１８付近の液晶分子の配向不良を解消できる。したがって、対向基板１３４に画素内を２分割する１本の突起１３５のみを設けた構成であっても、良好な液晶分子の配向状態を得ることができ、更には、突起１３５と画素の境界との距離が広い場合、例えば、２０μｍよりも広い場合であっても、スリット１５０によって液晶分子の配向方向を規制できる。これにより、画素の開口率及び光の透過率が高く、しかも画像表示にざらつきのない、表示特性に優れた液晶表示装置を実現できる。
【００５７】
また、図２（ｂ）における波線Ａで示す領域において、より良好な液晶分子の配向状態が必要である場合には、図３に示すように、スリット１５０をコンタクトホール１１８と重なる領域まで延設してもよい。
【００５８】
図３は、実施形態１に係る他の液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図であり、実施形態１に係るスリットの別の構成を示すものである。図３に示すように、コンタクトホール１１８と重なる領域まで延設したスリット１５０ａとすることで、波線Ａで示す領域について液晶分子の配向不良をより充分に低減できる。ただし、結果として、画素のほぼ全面にわたってスリット１５０ａが形成されることになるため、光の透過率についてはやや劣るものとなるが、液晶分子の配向不良を改善する効果は高いため、画像表示のざらつきの改善効果は高くなる。
【００５９】
実施形態２
本実施形態では、スリットの形成位置が実施形態１とは異なる例を挙げて説明する。なお、上記実施形態１と同様の構成をなすものについては、同一の符号を付けて説明を省略する。
【００６０】
図４は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素の構成を示す拡大平面模式図である。上記実施形態１では、スリット１５０、１５０ａは画素の長手方向において一端から他端まで形成されていたが、本実施形態では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スリット１５１、１５２は、コンタクトホール１１８の近傍における突起１３５と画素の境界との間に形成されている。
【００６１】
そして、図４（ａ）に示す例では、スリット１５１は、コンタクトホール１１８から遠ざかるにつれてその長さが短くなっている。すなわち、コンタクトホール１１８に近く、液晶分子の配向不良が生じやすい領域にあるスリット１５１程、その長さが長くなっている。これにより、液晶分子に対する充分な配向規制力が得られるとともに、スリットが形成される面積を低減できるため、より一層の画素の高開口率化が図れる。
【００６２】
また、図４（ｂ）に示す例では、Ｃｓ配線１１６ａと重なる領域にはスリット１５２を形成していない。これは、下地の電界の影響を画素電極１１９に与えないためである。
【００６３】
上記図４（ａ）、（ｂ）に示す構成によっても上記実施形態１と同様に液晶分子の配向不良を低減して、画像表示特性の良い液晶表示装置を実現できる。なお、コンタクトホール１１８の付近に形成されるスリットは、上記したスリット１５１、１５２に限定されるものではなく、液晶分子の配向状態に応じて、本数、長さ、形状等を適宜設定できる。
【００６４】
また、図４（ａ）、（ｂ）においては、画素電極１１９の角部に開口１６０が形成されているが、開口１６０は、実施形態１に係るスリット１５０、１５０ａと同様に、液晶分子の配向乱れを緩和して光の透過率を向上させるためのものであるため、開口１６０に代えてスリットを形成してもよい。
【００６５】
例えば、図４（ａ）に示す構成の画素電極１１９の角部において、図５−１（ａ）〜（ｃ）、及び、図５−２（ｄ）〜（ｆ）に示すように、スリット１７１〜１７６を形成することができる。図５−１（ａ）〜（ｃ）、及び、図５−２（ｄ）〜（ｆ）は、開口１６０に代えてスリットを形成した例を示す平面模式図である。
【００６６】
図５−１（ａ）においてスリット１７１は、突起１３５と直交する方向に形成されており、これにより、液晶分子の配向規制力が弱まる画素の角部においても、液晶分子を２方向へ良好に配向させることができる。図５−１（ｂ）に示すスリット１７２は、スリット１７１を突起１３５の近傍まで延設した形態である。このように、スリット１７１を突起１３５の近傍まで延設すると、画素の角部において、ゲート電圧の影響により配向不良となる液晶を、より正常な方向に規制することができる。図５−１（ｃ）に示すスリット１７３は、スリット１７３の長さをコンタクトホール１１８から離れるにつれて長くした形態である。スリット１７３の数は特に限定されるものではなく、図５−２（ｄ）、（ｅ）に示すスリット１７４、１７５のように数を増やすこともできる。スリット１７１〜１７５の数は、液晶分子の配向状態に応じて適宜設定すればよい。
【００６７】
更に、図５−２（ｆ）に示すように、スリット１７６は、画素の角部に傾きを持って配置されていてもよい。画素の角部に対する傾きは特に限定されるものではなく、液晶分子の配向状態に応じて適宜設定できるが、約４５°の傾斜を持って配置されたものであると、画素電極１１９の角部に生じる配向不良領域をなくすことができ、表示品位が向上する。
【００６８】
なお、上記したスリット１７１〜１７６についても、上記実施形態１に係るスリット１５０と同様に、突起１３５と画素の境界との距離が２０μｍより大きく、１５０μｍ以下である場合に、スリット１７１〜１７６の長さを、突起１３５と画素の境界との距離のおよそ半分以上とすることが、液晶分子の配向規制力の点からより好ましい。
【００６９】
すなわち、上記実施形態１は、本実施形態に係るコンタクトホール１１８の付近に形成されたスリット１５１、及び／又は、画素の角部に形成されたスリット１７１〜１７５が突起１３５の長手方向に沿って延設された形態の一部であると言える。
【００７０】
以下に、各実施形態を実施例及び比較例に基づき説明する。
実施例１
上記実施形態１において図１に示す液晶表示装置１００について、光の透過率の測定を行った。液晶層１２０の厚みは４．５μｍであり、突起１３５と画素の境界との距離は４０．５μｍであり、スリット１５０の幅は３．５μｍであり、長さは２１μｍである。
【００７１】
光の透過率の測定は、液晶表示装置１００を点灯させ、色彩輝度計（ＴＯＰＣＯＮ社製、ＢＭ−５Ａ）を用いて、測定角２°で測定を行った。なお、液晶表示装置１００は、ゲート電圧（Ｖｇｈ）：２８Ｖ、ソース電圧（Ｖｓ）：±６．７５Ｖ、共通電極電圧（Ｖｃｏｍ）：０Ｖ、及び、保持容量電圧（Ｖｃｓ）：０Ｖという条件下で点灯させた。
【００７２】
上記測定で得られた値を光の透過率とした。また、この値について、下記比較例１との比較を行った。
【００７３】
更に、画面に表示した画像を目視にて観察し、画像のざらつき下記のように評価した。
○：ざらつきがなかった。
△：ざらつきが緩和された。
×：ざらつきが生じた。
得られた各測定結果を下記表１に示す。
【００７４】
比較例１
画素電極１１９にスリットを形成しなかった。そしてそれ以外は、実施例１と同様にして光の透過率及び画像のざらつきについて測定した。得られた測定結果を表１に示す。
【００７５】
実施例２〜４
スリットの形状を、実施例２については図３に示すように、実施例３については図５−１（ｃ）に示すように、実施例４については図４（ａ）に示すようにした。これらについても、突起１３５と画素の境界との距離は４０．５μｍであり、スリット１５０の幅は３．５μｍである。スリット１５０ａの長さは４４．５μｍ、スリット１５１の長さは、５〜３３．５μｍ、スリット１７３の長さは、８〜２１μｍである。そしてそれ以外は実施例１と同様にして光の透過率及び画像のざらつきの測定を行った。得られた測定結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2011007596.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、実施例１、２では、画素の中央部付近に設けられたコンタクトホール１１８と画素の境界との間において、突起１３５の長手方向に沿ってスリット１５０、１５０ａを設けることで、光の透過率が向上し、画像のざらつきが改善されていることが確認された。また、実施例３、４のように、スリット１５１に加えて画素電極１１９の角部にスリット１７３や開口１６０を設けた構成では、光の透過率は実施例１及び２には及ばないものの、ざらつきの改善はみられ、実施例１〜４のいずれにおいても、比較例１よりも光の透過率の向上及びざらつきの改善が図られていることが確認された。なお、例えば実施例１においては突起１３５と画素の境界との距離が４０．５μｍであり、長さがその半分以上の微細なスリット１５０を入れることにより透過率、品位（ざらつき）とも効果があった。つまり、４０．５μｍの半分の距離となる構造でも同等の効果が想定されることから、突起１３５と画素の境界との距離の好ましい下限値は２０μｍであるといえる。
【００７８】
なお、上記各実施形態では、液晶分子の配向方向が２方向である例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶分子の配向方向は４方向又はそれ以外であってもよい。
【００７９】
また、上記各実施形態では、スリットを形成する電極として画素電極１１９を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＦ基板の側に設けられた共通電極１３４にスリットを形成してもよい。
【００８０】
また、上記各実施形態では、液晶分子の配向を規制する突起１３５がＣＦ基板の側にのみ形成された例を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、この突起は、ＴＦＴアレイ基板１１０の側にも形成されていてもよい。
【００８１】
また、上記各実施形態では、コンタクトホール１１８を介して画素電極１１９と接続される導電部として、Ｃｓ電極１１６ｂを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導電部は、ＴＦＴ１１４に含まれるドレイン電極１１４ａと電気的に接続される配線であってもよく、それ以外の導電部であってもよい。
【００８２】
また、上記各実施形態では、ソース線１１３として、直線状に延びる配線の一部に折れ曲がり部を有する形状のものを例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ソース線１１３は、直線であって、ゲート線１１２と格子状に配置される形状であってもよい。
【００８３】
更に、上記各実施形態では、液晶分子の配向規制を突起とスリットとによって行った例を挙げて説明したが、更に加えて液晶の傾く方向をあらかじめ規制しておくＰＳＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）処理を適用してもよい。ＰＳＡ処理とは、モノマー、オリゴマー等の重合性成分を液晶に混入しておき、液晶に電圧を印加して液晶分子を傾斜配向させた状態で重合性成分を重合することにより、液晶の倒れる方向を記憶した重合体を基板上に設ける方法である。
【００８４】
上述した実施例における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【００８５】
なお、本願は、２００９年７月１５日に出願された日本国特許出願２００９−１６７１９９号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
【符号の説明】
【００８６】
１００  液晶表示装置
１１０  ＴＦＴアレイ基板
１１１  ガラス基板
１１２  ゲート線
１１３  ソース線
１１４  ＴＦＴ
１１４ａ  ドレイン電極
１１５  ゲート絶縁膜
１１６ａ  Ｃｓ配線
１１６ｂ  Ｃｓ電極
１１７  層間絶縁膜
１１８  コンタクトホール
１１９  画素電極
１２０  液晶層
１３０  対向基板
１３２  カラーフィルタ層
１３４  共通電極
１３５  突起
１５０、１５０ａ、１５１、１５２、１７１〜１７６  スリット
１６０  開口
【図１】
2011007596.tif 000004
【図２】
2011007596.tif 000005
【図３】
2011007596.tif 000006
【図４】
2011007596.tif 000007
【図５−１】
2011007596.tif 000008
【図５−２】
2011007596.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月14日(2011.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持され、該液晶層に電圧を印加する電極を備えた液晶表示装置であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板は、
透明基板の主面上に縦横方向に配置されたソース線及びゲート線と、
該ソース線及び該ゲート線によって区画された画素に配置された導電部と、
該導電部を覆う絶縁膜と、
該絶縁膜を貫通し、該薄膜トランジスタアレイ基板に形成された該電極及び該導電部を電気的に接続するコンタクトホールとを有し、
該対向基板は、画素の一端から他端に伸びる突起を有し、
該電極は、基板面を法線方向から見たときに、該コンタクトホールと画素の境界との間にスリットが形成されており、
該スリットは、該突起と交差する方向に延び、
該液晶層に含まれる液晶分子は、電圧印加時に２方向に配向することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持され、該液晶層に電圧を印加する電極を備えた液晶表示装置であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板は、
透明基板の主面上に縦横方向に配置されたソース線及びゲート線と、
該ソース線及び該ゲート線によって区画された画素に配置された導電部と、
該導電部を覆う絶縁膜と、
該絶縁膜を貫通し、該薄膜トランジスタアレイ基板に形成された該電極及び該導電部を電気的に接続するコンタクトホールとを有し、
該対向基板は、画素の一端から他端に伸びる突起を有し、
該電極は、基板面を法線方向から見たときに、該コンタクトホールと画素の境界との間にスリットが形成されており、
該スリットの長さは、該コンタクトホールに近い程、長いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記スリットは、該突起と交差する方向に延び、
前記液晶層に含まれる液晶分子は、電圧印加時に２方向に配向することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ゲート線及び前記ソース線の交点近傍に薄膜トランジスタを有し、前記導電部は、該薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続された部分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ゲート線間に前記ソース線と交差するように配置された補助容量配線を有し、前記導電部は、該補助容量配線と対向する補助容量電極であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スリットは、前記突起の長手方向に沿って画素の一端から他端まで複数配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記突起と画素の境界との距離は、２０μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記突起と画素の境界との距離は、１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記スリットの長さは、前記突起と前記画素の境界との距離のおよそ半分以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【国際調査報告】
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