(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極を有する第１基板と、
前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、
前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインが形成される液晶表示装置であって、
前記第２基板は、複数の柱状スペーサを有し、
前記複数の柱状スペーサは、第１の柱状スペーサと、前記第１の柱状スペーサよりも低い第２の柱状スペーサとを含み、
前記画素電極の短手方向に沿った長さは、３５μｍ以下であり、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素において、前記第２の柱状スペーサは、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられ、前記少なくとも１つの液晶ドメイン内の液晶分子を軸対称配向させる配向規制突起として機能し、
前記第２の柱状スペーサの高さは、前記第１の柱状スペーサの高さの７５％以上９２％以下であり、
前記少なくとも１つの液晶ドメインは、複数の液晶ドメインであり、
前記画素電極は、前記複数の液晶ドメインに対応した複数のサブ画素電極を有し、
前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う層間絶縁膜とをさらに有し、
前記層間絶縁膜には、前記画素電極を前記薄膜トランジスタに電気的に接続するためのコンタクトホールが形成されており、
前記コンタクトホールは、表示面法線方向から見たときに、前記複数の液晶ドメインのうちのある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている液晶表示装置。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタは、表示面法線方向から見たときに、前記複数の液晶ドメインのうちの別のある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２基板は、遮光層をさらに有し、
前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記コンタクトホールに重なる第１遮光部と、前記薄膜トランジスタに重なる第２遮光部とを含む請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第２の柱状スペーサは、前記複数の液晶ドメインのうちの少なくとも一部の液晶ドメインに対応する前記配向規制突起として機能する請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記複数の画素は、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する画素を含む請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極を有する第１基板と、
前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、
前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインが形成される液晶表示装置であって、
前記第２基板は、複数の柱状スペーサを有し、
前記複数の柱状スペーサは、第１の柱状スペーサと、前記第１の柱状スペーサよりも低い第２の柱状スペーサとを含み、
前記画素電極の短手方向に沿った長さは、３５μｍ以下であり、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素において、前記第２の柱状スペーサは、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられ、前記少なくとも１つの液晶ドメイン内の液晶分子を軸対称配向させる配向規制突起として機能し、
前記第２の柱状スペーサの高さは、前記第１の柱状スペーサの高さの７５％以上９２％以下であり、
前記少なくとも１つの液晶ドメインは、１つの液晶ドメインであり、
前記複数の画素のうちの一部の画素において、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能し、残りの画素において、前記第２の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタをさらに有し、
前記薄膜トランジスタは、表示面法線方向から見たときに、前記配向規制突起に重なるように設けられている請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２基板は、遮光層をさらに有し、
前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記薄膜トランジスタに重なる遮光部を含む請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記複数の柱状スペーサのそれぞれは、前記配向規制突起として機能する前記第１または第２の柱状スペーサであり、
前記第２基板は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域以外に設けられたさらなる柱状スペーサを有しない請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第２の柱状スペーサは、前記第１の柱状スペーサよりも約０．５μｍ低い請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極を有する第１基板と、
前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、
前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインが形成される液晶表示装置であって、
前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタをさらに有し、
前記第２基板は、複数の柱状スペーサを有し、
前記複数の柱状スペーサは、第１の柱状スペーサと、前記第１の柱状スペーサよりも低い第２の柱状スペーサとを含み、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素において、前記第２の柱状スペーサは、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられ、前記少なくとも１つの液晶ドメイン内の液晶分子を軸対称配向させる配向規制突起として機能し、
前記薄膜トランジスタは、表示面法線方向から見たときに、前記少なくとも１つの液晶ドメインのうちのある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている液晶表示装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの液晶ドメインは、複数の液晶ドメインであり、
前記画素電極は、前記複数の液晶ドメインに対応した複数のサブ画素電極を有する請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１基板は、前記薄膜トランジスタを覆う層間絶縁膜をさらに有し、
前記層間絶縁膜には、前記画素電極を前記薄膜トランジスタに電気的に接続するためのコンタクトホールが形成されており、
前記コンタクトホールは、表示面法線方向から見たときに、前記複数の液晶ドメインのうちのある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第２基板は、遮光層をさらに有し、
前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記コンタクトホールに重なる第１遮光部と、前記薄膜トランジスタに重なる第２遮光部とを含む請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第２の柱状スペーサは、前記複数の液晶ドメインのうちの少なくとも一部の液晶ドメインに対応する前記配向規制突起として機能する請求項１２から１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記複数の画素は、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する画素を含む請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの液晶ドメインは、１つの液晶ドメインである請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記第２基板は、遮光層をさらに有し、
前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記薄膜トランジスタに重なる遮光部を含む請求項１７に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記複数の画素のうちの一部の画素において、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能し、残りの画素において、前記第２の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する請求項１７または１８に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記複数の柱状スペーサのそれぞれは、前記配向規制突起として機能する前記第１または第２の柱状スペーサであり、
前記第２基板は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域以外に設けられたさらなる柱状スペーサを有しない請求項１１から１９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記複数の柱状スペーサの比誘電率は、前記液晶層の比誘電率より低い請求項１から２０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記第１基板は、各画素行に属する画素の前記薄膜トランジスタのドレイン電極に電気的に接続された信号配線をさらに有し、前記信号配線は、対応する画素行の各画素を横断するように蛇行している請求項１から２１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、液晶表示装置に関し、特に、電圧印加時に軸対称配向を呈する液晶ドメインが形成される垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特長を生かして、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子手帳などの情報機器、あるいは液晶モニタを備えたカメラ一体型ＶＴＲなどに広く用いられている。【０００３】
高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向（ＶＡ）モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、負の誘電異方性を有する液晶材料と垂直配向膜とを用いて形成される。【０００４】
特許文献１には、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードと呼ばれる垂直配向モードが提案されている。ＣＰＡモードでは、典型的には、画素電極が、所定の位置に形成された開口部および／または切欠き部によって複数のサブ画素電極に分割されている。液晶層に電圧が印加されると、各サブ画素電極の外縁近傍に生成される斜め電界によって、軸対称配向（放射状傾斜配向）を呈する液晶ドメインが形成され、そのことによって広視野角の表示が実現される。【０００５】
また、特許文献２には、ＣＰＡモードにおける液晶分子の軸対称配向を安定化させる技術が開示されている。特許文献２の技術によれば、アクティブマトリクス基板の電極構造（複数のサブ画素電極に分割された画素電極）によって形成される軸対称配向が、対向基板に設けられた配向規制構造によって安定化される。配向規制構造は、液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられる。配向規制構造は、例えば、凸部（配向規制突起）や、対向電極に形成された開口部である。【０００６】
一方、垂直配向モードの配向安定性や応答速度を向上させるための技術として、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）技術が提案されている（例えば特許文献３および４）。ＰＳＡ技術では、配向膜上に形成された光重合物によって、液晶分子のプレチルト方向が制御される。光重合物（配向維持層と呼ばれる）は、液晶材料中に少量の光重合性化合物（例えば光重合性モノマー）を混入しておき、液晶パネルを組み立てた後、液晶層に所定の電圧を印加した状態で光重合性化合物に紫外線を照射することによって形成される。配向維持層が形成されるときの液晶分子の配向状態が、電圧を取り去った後（電圧を印加しない状態）においても配向維持層によって維持（記憶）されるので、配向安定性や応答速度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−４３５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２５１１号公報
【特許文献３】特開２００２−３５７８３０号公報
【特許文献４】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】
【０００８】
近年、スマートフォンやタブレット型表示デバイスの普及に伴い、液晶パネル上にタッチパネルなどの入力デバイスを設置する使用態様が一般化してきており、液晶表示装置の表面に意図的に応力を加えるような使い方がなされるようになってきている。【０００９】
しかしながら、ＣＰＡモードの液晶表示装置においてそのような使い方がなされる場合、対向基板に配向規制構造が設けられていても、軸対称配向を十分に安定化させることは難しい。そのため、液晶表示装置の表面に指や専用の筆記具（「スタイラス」と呼ばれる）を押し当てると、その跡が表示むらとして残存する（視認される）ことがあり、このようなむら（本願明細書では「トレースむら」と称する）は、表示品位の低下の原因となる。【００１０】
対向基板に配向規制構造を設けるとともに、ＰＳＡ技術を用いることによって、軸対称配向を安定化させることも考えられるが、その場合、液晶パネルの製造時に配向維持層を形成するための工程を実行する必要があるので、製造に要する時間や製造コストが増加してしまう。また、ＰＳＡ技術を用いても、トレースむらの発生を十分に抑制できないこともある。【００１１】
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、トレースむらの発生が抑制されたＣＰＡモードの液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態による液晶表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極を有する第１基板と、前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインが形成される液晶表示装置であって、前記第２基板は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられ、前記少なくとも１つの液晶ドメイン内の液晶分子を軸対称配向させる配向規制突起と、複数の柱状スペーサとをさらに有し、前記複数の柱状スペーサは、第１の柱状スペーサと、前記第１の柱状スペーサよりも低い第２の柱状スペーサとを含み、前記画素電極の短手方向に沿った長さは、３５μｍ以下であり、前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素において、前記第２の柱状スペーサは、前記配向規制突起として機能し、前記第２の柱状スペーサの高さは、前記第１の柱状スペーサの高さの７５％以上９２％以下である。【００１３】
ある実施形態において、前記少なくとも１つの液晶ドメインは、複数の液晶ドメインであり、前記画素電極は、前記複数の液晶ドメインに対応した複数のサブ画素電極を有する。【００１４】
ある実施形態において、前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う層間絶縁膜とをさらに有し、前記層間絶縁膜には、前記画素電極を前記薄膜トランジスタに電気的に接続するためのコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールは、表示面法線方向から見たときに、前記複数の液晶ドメインのうちのある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている。【００１５】
ある実施形態において、前記薄膜トランジスタは、表示面法線方向から見たときに、前記複数の液晶ドメインのうちの別のある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている。【００１６】
ある実施形態において、前記第２基板は、遮光層をさらに有し、前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記コンタクトホールに重なる第１遮光部と、前記薄膜トランジスタに重なる第２遮光部とを含む。【００１７】
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第２の柱状スペーサは、前記複数の液晶ドメインのうちの少なくとも一部の液晶ドメインに対応する前記配向規制突起として機能する。【００１８】
ある実施形態において、前記複数の画素は、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する画素を含む。【００１９】
ある実施形態において、前記少なくとも１つの液晶ドメインは、１つの液晶ドメインである。【００２０】
ある実施形態において、前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタをさらに有し、前記薄膜トランジスタは、表示面法線方向から見たときに、前記配向規制突起に重なるように設けられている。【００２１】
ある実施形態において、前記第２基板は、遮光層をさらに有し、前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記薄膜トランジスタに重なる遮光部を含む。【００２２】
ある実施形態において、前記複数の画素のうちの一部の画素において、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能し、残りの画素において、前記第２の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する。【００２３】
ある実施形態において、前記複数の柱状スペーサのそれぞれは、前記配向規制突起として機能する前記第１または第２の柱状スペーサであり、前記第２基板は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域以外に設けられたさらなる柱状スペーサを有しない。【００２４】
ある実施形態において、前記第２の柱状スペーサは、前記第１の柱状スペーサよりも約０．５μｍ低い。【００２５】
本発明の実施形態による他の液晶表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極を有する第１基板と、前記画素電極に対向するように設けられた対向電極を有する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記画素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、軸対称配向を呈する少なくとも１つの液晶ドメインが形成される液晶表示装置であって、前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタをさらに有し、前記第２基板は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられ、前記少なくとも１つの液晶ドメイン内の液晶分子を軸対称配向させる配向規制突起と、複数の柱状スペーサとをさらに有し、前記複数の柱状スペーサは、第１の柱状スペーサと、前記第１の柱状スペーサよりも低い第２の柱状スペーサとを含み、前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素において、前記第２の柱状スペーサは、前記配向規制突起として機能し、前記薄膜トランジスタは、表示面法線方向から見たときに、前記少なくとも１つの液晶ドメインのうちのある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている。【００２６】
ある実施形態において、前記少なくとも１つの液晶ドメインは、複数の液晶ドメインであり、前記画素電極は、前記複数の液晶ドメインに対応した複数のサブ画素電極を有する。【００２７】
ある実施形態において、前記第１基板は、前記薄膜トランジスタを覆う層間絶縁膜をさらに有し、前記層間絶縁膜には、前記画素電極を前記薄膜トランジスタに電気的に接続するためのコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールは、表示面法線方向から見たときに、前記複数の液晶ドメインのうちのある液晶ドメインに対応した前記配向規制突起に重なるように設けられている。【００２８】
ある実施形態において、前記第２基板は、遮光層をさらに有し、前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記コンタクトホールに重なる第１遮光部と、前記薄膜トランジスタに重なる第２遮光部とを含む。【００２９】
ある実施形態において、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第２の柱状スペーサは、前記複数の液晶ドメインのうちの少なくとも一部の液晶ドメインに対応する前記配向規制突起として機能する。【００３０】
ある実施形態において、前記複数の画素は、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する画素を含む。【００３１】
ある実施形態において、前記少なくとも１つの液晶ドメインは、１つの液晶ドメインである。【００３２】
ある実施形態において、前記第２基板は、遮光層をさらに有し、前記遮光層は、表示面法線方向から見たときに、前記薄膜トランジスタに重なる遮光部を含む。【００３３】
ある実施形態において、前記複数の画素のうちの一部の画素において、前記第１の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能し、残りの画素において、前記第２の柱状スペーサが前記配向規制突起として機能する。【００３４】
ある実施形態において、前記複数の柱状スペーサのそれぞれは、前記配向規制突起として機能する前記第１または第２の柱状スペーサであり、前記第２基板は、前記少なくとも１つの液晶ドメインの略中央に対応する領域以外に設けられたさらなる柱状スペーサを有しない。【００３５】
ある実施形態において、前記複数の柱状スペーサの比誘電率は、前記液晶層の比誘電率より低い。【００３６】
ある実施形態において、前記第１基板は、各画素行に属する画素の前記薄膜トランジスタのドレイン電極に電気的に接続された信号配線をさらに有し、前記信号配線は、対応する画素行の各画素を横断するように蛇行している。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の実施形態によれば、トレースむらの発生が抑制されたＣＰＡモードの液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す平面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１中の２Ａ−２Ａ’線および２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は図１中の２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。
【図４】図１中の２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】比較例の液晶表示装置７００を模式的に示す平面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図５中の６Ａ−６Ａ’線および６Ｂ−６Ｂ’線に沿った断面図である。
【図７】比較例の液晶表示装置８００を模式的に示す平面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図７中の８Ａ−８Ａ’線および８Ｂ−８Ｂ’線に沿った断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、比較例の液晶表示装置８００を例としてトレースむらの発生原理を示す図である。
【図１０】（ａ）は、トレースむらが発生している白表示状態の顕微鏡写真であり、（ｂ）は、トレースむらが発生している画素を拡大して示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における液晶表示装置１００（実施例２の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における液晶分子３１の配向をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における液晶表示装置１００（実施例２の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における液晶表示装置１００（実施例２の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１４】比較例の液晶表示装置７００（比較例１の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における液晶分子３１の配向をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、比較例の液晶表示装置７００（比較例１の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１６】本実施形態における他の液晶表示装置１００’を模式的に示す平面図である。
【図１７】図１６中の１７Ａ−１７Ａ’線に沿った断面図である。
【図１８】図１６中の１７Ａ−１７Ａ’線に沿った断面図である。
【図１９】本発明の実施形態における他の液晶表示装置１００’について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における液晶分子３１の配向をシミュレーションした結果を示す図である。
【図２０】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における他の液晶表示装置１００’について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す図である。
【図２１】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における他の液晶表示装置１００’について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す図である。
【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（ａ）および（ｂ）に、本実施形態における液晶表示装置１００を示す。図１は、液晶表示装置１００を模式的に示す平面図である。図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１中の２Ａ−２Ａ’線および２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。
【００４１】
液晶表示装置１００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。図１には、１つの画素に対応した領域が示されている。液晶表示装置１００は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス基板（第１基板）１０と、アクティブマトリクス基板１０に対向する対向基板（第２基板）２０と、アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の間に設けられた液晶層３０とを有する。
【００４２】
アクティブマトリクス基板（第１基板）１０は、複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極１１を有する。画素電極１１は、典型的には透明な導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されている。画素電極１１は、図１に示すように、複数のサブ画素電極１１ａを有する。本実施形態では、画素電極１１は、切欠き部（スリット）１１ｂによって２つのサブ画素電極１１ａに分割されている。
【００４３】
アクティブマトリクス基板１０は、さらに、複数の画素のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２と、ＴＦＴ１２を覆う層間絶縁膜１３とをさらに有する。ＴＦＴ１２は、ゲート電極１２ｇ、ソース電極１２ｓ、ドレイン電極１２ｄおよび半導体層１２ａを有する。層間絶縁膜１３には、画素電極１１をＴＦＴ１２に電気的に接続するためのコンタクトホール１３ａが形成されている。
【００４４】
上述した画素電極１１、ＴＦＴ１２および層間絶縁膜１３を含む、アクティブマトリクス基板１０の構成要素は、絶縁性を有する透明基板（典型的にはガラス基板）１０ａ上に設けられている。
【００４５】
具体的には、透明基板１０ａの液晶層３０側の表面上に、ＴＦＴ１２のゲート電極１２ｇに加え、走査配線ＧＬ、補助容量配線ＣｓＬおよび補助容量対向電極１４が設けられている。走査配線ＧＬは、ＴＦＴ１２のゲート電極１２ｇに電気的に接続されており、ＴＦＴ１２に走査信号を供給する。補助容量配線ＣｓＬは、補助容量対向電極１４に電気的に接続されており、補助容量対向電極１４に補助容量対向電圧を供給する。
【００４６】
ゲート電極１２ｇや走査配線ＧＬなどを覆うように、ゲート絶縁膜１５が形成されている。ゲート絶縁膜１５上には、ＴＦＴ１２のソース電極１２ｓおよびドレイン電極１２ｄに加え、信号配線ＳＬおよび補助容量電極１６が設けられている。なお、ゲート絶縁膜１５の、ゲート電極１２ｇに対向する領域上には、ＴＦＴ１２の半導体層１２ａが設けられている（図２（ｂ）では不図示）。信号配線ＳＬは、ＴＦＴ１２のソース電極１２ｓに電気的に接続されており、ＴＦＴ１２に表示信号を供給する。補助容量電極１６は、ＴＦＴ１２のドレイン電極１２ｄに電気的に接続されている。
【００４７】
ＴＦＴ１２のソース電極１２ｓおよびドレイン電極１２ｄや、信号配線ＳＬなどを覆うように、層間絶縁膜１３が形成されている。層間絶縁膜１３上に、画素電極１１が形成されている。画素電極１１は、コンタクトホール１３ａにおいて、補助容量電極１６に接続されており、補助容量電極１６を介して、ＴＦＴ１２のドレイン電極１２ｄに電気的に接続されている。
【００４８】
対向基板２０は、画素電極１１に対向するように設けられた対向電極２１を有する。対向電極２１は、透明な導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されている。画素電極１１が画素ごとに独立に設けられているのに対し、対向電極２１は、典型的には、表示領域全体にわたって連続した１つの導電膜であり、すべての画素に共通する電極（共通電極）である。
【００４９】
また、対向基板２０は、カラーフィルタ層２２と、遮光層２３とを有する。カラーフィルタ層２２は、赤を表示する画素に対応して設けられた赤カラーフィルタ２２Ｒ、緑を表示する画素に対応して設けられた緑カラーフィルタ２２Ｇおよび青を表示する画素に対応して設けられた青カラーフィルタ２２Ｂを含む。遮光層２３（図１ではその外縁が破線で示されている）は、表示面法線方向から見たときに、コンタクトホール１３ａに重なるコンタクトホール遮光部２３ａと、ＴＦＴ１２に重なるＴＦＴ遮光部２３ｂとを含む。
【００５０】
対向基板２０は、さらに、複数の柱状スペーサ２４を有する。複数の柱状スぺーサ２４は、例えば、感光性樹脂から形成されている。複数の柱状スペーサ２４は、図１などには示されていない第１の柱状スペーサ（メインスペーサ）と、第１の柱状スペーサよりも低い第２の柱状スペーサ（サブスペーサ）２４ｓとを含む。
【００５１】
一般に、柱状スペーサを用いる方式の液晶表示装置では、耐荷重特性を向上するために柱状スペーサの密度（単位面積当たりの柱状スペーサの数）を高くすると、低温において液晶層が収縮したときに、セルギャップが液晶層の収縮に追従しにくいので、液晶層内で発泡が生じてしまうという問題（「低温発泡」と呼ばれる）がある。本実施形態のように、高さの異なる２種類の柱状スペーサ２４を設け、基本的にはメインスペーサ（高い方の柱状スペーサ）のみでセルギャップを制御すると、実効的なスペーサ密度はメインスペーサのみで規定されるので、セルギャップを液晶層３０の収縮に追従させやすい。また、液晶パネルに荷重が加わってセルギャップが狭くなったときには、メインスペーサとサブスペーサ（低い方の柱状スペーサ）２４ｓの両方で両基板が支持される（このときの実効的なスペーサ密度はメインスペーサおよびサブスペーサ２４ｓの両方で規定される）ので、高い耐荷重特性を実現できる。このように、高さの異なる２種類の柱状スペーサ２４を設けることによって、低温発泡の抑制と、耐荷重特性の向上とを図ることができる。
【００５２】
上述した対向電極２１やカラーフィルタ層２２などの、対向基板２０の構成要素は、絶縁性を有する透明基板（典型的にはガラス基板）２０ａ上に設けられている。具体的には、透明基板２０ａの液晶層３０側の表面上に、カラーフィルタ層２２および遮光層２３が形成されており、それらの上に対向電極２１が設けられている。そして、対向電極２１上に、複数の柱状スペーサ２４が形成されている。
【００５３】
液晶層３０は、垂直配向型の液晶層である。つまり、液晶層３０に含まれる液晶分子３１は、負の誘電異方性を有し、画素電極１１と対向電極２１との間に電圧が印加されていない状態において、図２（ｂ）に示すように、基板面に対して略垂直に（典型的にはプレチルト角は８５°以上である）配向する。なお、ここでは図示していないが、アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の液晶層３０側の表面には、垂直配向膜が設けられている。
【００５４】
液晶表示装置１００では、各画素において、画素電極１１と対向電極２１との間に電圧が印加されたときに、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、軸対称配向を呈する複数の液晶ドメインが形成される。複数の（ここでは２つの）液晶ドメインは、複数の（ここでは２つの）サブ画素電極１１ａに対応して形成される。各液晶ドメインの形成は、電圧印加時に各サブ画素電極１１ａのエッジ近傍に生成される斜め電界（エッジに対して直交する方向に液晶分子３１を倒すように作用する）の配向規制力によって行われる。
【００５５】
本実施形態では、画素電極１１の短手方向に沿った長さＬ（図３（ａ）参照）が、所定の範囲に設定されている。画素電極１１の短手方向に沿った長さＬは、具体的には、３５μｍ以下である。
【００５６】
また、液晶表示装置１００では、複数の柱状スペーサ２４のそれぞれが、各液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられており、各液晶ドメイン内の液晶分子を軸対称配向させる配向規制突起として機能する。そのため、各液晶ドメインの軸対称配向が、配向規制突起である複数の柱状スペーサ２４の配向規制力（その表面のアンカリング効果）によって安定化される。図１などに示した画素では、２つのサブスペーサ２４ｓのそれぞれが配向規制突起として機能する。
【００５７】
なお、柱状スペーサ２４の比誘電率は、液晶層３０の（つまり液晶層３０を構成する液晶材料の）比誘電率より低いことが好ましい。これは、柱状スペーサ２４の側面形状によって規定される液晶分子３１の傾斜方向と、液晶層３０への電圧印加時の電界が液晶分子３１を傾斜させようとする方向とが逆にならないようにするためである。
【００５８】
なお、液晶表示装置１００の複数の画素は、メインスペーサが配向規制突起として機能する画素も含んでいる。例えば、図４に示す画素では、２つの柱状スペーサ２４のうちの一方がサブスペーサ２４ｓであり、他方はメインスペーサ２４ｍである。サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍよりも低い。なお、メインスペーサ２４ｍおよびサブスペーサ２４ｓの高さＨｓおよびＨｍは、ある基準面（ここでは対向電極２１の表面によって規定される基準面からメインスペーサ２４ｍ、サブスペーサ２４ｓの頂部までの高さ（距離）を指す。
【００５９】
複数の柱状スペーサ２４の配置密度を面積ベースで表すと、例えば、メインスペーサ２４ｍの配置密度が０．１４％〜０．２０％であるのに対し、サブスペーサ２４ｓの配置密度が０．９０％〜１０．０％である。そのため、多くの画素では、２つの柱状スペーサ２４の両方がサブスペーサ２４ｓであり、一部の画素では、２つの柱状スペーサ２４のうちの一方がサブスペーサ２４ｓ、他方がメインスペーサ２４ｍである。従って、各画素において、サブスペーサ２４ｓは、複数の液晶ドメインのうちの少なくとも一部の液晶ドメインに対応する配向規制突起として機能する。
【００６０】
本実施形態では、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍに対して所定の範囲に設定されている。サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、具体的には、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍの７５％以上９２％以下である（つまり０．７５Ｈｍ≦Ｈｓ≦０．９２Ｈｍである）。例えば、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍが３．６μｍである場合（つまり液晶層３０の厚さ（セルギャップ）が３．６μｍである場合）、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、約２．７μｍ以上約３．３μｍ以下である。また、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍが３．１μｍである場合（つまり液晶層３０の厚さ（セルギャップ）が３．１μｍである場合）、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、約２．３μｍ以上約２．９μｍ以下である。
【００６１】
また、本実施形態では、コンタクトホール１３ａは、表示面法線方向から見たときに、複数の液晶ドメインのうちのある液晶ドメイン（ここでは２つの液晶ドメインのうちの一方）に対応した配向規制突起（サブスペーサ２４ｓ）に重なるように設けられている。さらに、ＴＦＴ１２は、表示面法線方向から見たときに、複数の液晶ドメインのうちの別のある液晶ドメイン（ここでは２つの液晶ドメインのうちの他方）に対応した配向規制突起（サブスペーサ２４ｓまたはメインスペーサ２４ｍ）に重なるように設けられている。
【００６２】
本実施形態における液晶表示装置１００では、上述した構成により、トレースむらの発生が抑制される。以下、この理由を、図５および図６に示す比較例の液晶表示装置７００と図７および図８に示す比較例の液晶表示装置８００も参照しながら説明する。
【００６３】
図５は、比較例の液晶表示装置７００を模式的に示す平面図であり、図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図５中の６Ａ−６Ａ’線および６Ｂ−６Ｂ’線に沿った断面図である。また、図７は、比較例の液晶表示装置８００を模式的に示す平面図であり、図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図７中の８Ａ−８Ａ’線および８Ｂ−８Ｂ’線に沿った断面図である。
【００６４】
図５および図６に示す比較例の液晶表示装置７００は、対向基板２０が、各液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられた配向規制突起を有していない点において、本実施形態における液晶表示装置１００と異なっている。液晶表示装置７００の対向基板２０は、複数の柱状スペーサ７２４を有しているが、これらの柱状スペーサ７２４は、画素電極１１に重ならないような位置に設けられており、各液晶ドメインの略中央に対応する領域には設けられていない。
【００６５】
液晶表示装置７００では、対向電極２１に形成された開口部２１ａが、各液晶ドメインの略中央に対応する領域に位置しており、配向規制構造として機能する。画素電極１１と対向電極２１との間に電圧が印加されると、開口部２１のエッジ近傍に斜め電界が生成され、この斜め電界の配向規制力により、液晶ドメインの軸対称配向が安定化される。
【００６６】
図７および図８に示す比較例の液晶表示装置８００では、対向基板２０は、各液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられた配向規制突起８２５を有する。ただし、液晶表示装置８００における配向規制突起８２５は、その高さＨｐが低く、メインスペーサやサブスペーサとしては機能しない。以下では、メインスペーサやサブスペーサとして機能しない配向規制突起８２５を「リベット」とも呼ぶ。
【００６７】
液晶表示装置８００では、リベット８２５の配向規制力（その表面のアンカリング効果）により、液晶ドメインの軸対称配向が安定化される。液晶層３０の厚さが３〜４μｍ程度である場合、リベット８２５の高さＨｐは、例えば１．４μｍ程度である。
【００６８】
このように、比較例の液晶表示装置７００および８００においては、それぞれ対向電極２１の開口部２１ａおよびリベット８２５が、配向規制構造として設けられている。しかしながら、近年普及し始めているスマートフォンやタブレット型表示デバイスのように、液晶表示装置７００および８００の表面に意図的に応力を加えるような使い方がなされる場合、対向電極２１の開口部２１ａやリベット８２５では液晶ドメイン内の液晶分子３１に十分な配向規制力を及ぼすことができず、軸対称配向を十分に安定化させることができない。そのため、トレースむらが発生してしまう。
【００６９】
トレースむらは、液晶層３０に電圧が印加されている状態において発生する。垂直配向型の液晶層３０では、電圧無印加状態では液晶分子３１は垂直方向に整然と並んでいるので、パネル表面が指などで押圧されて配向が多少乱れても、比較的すぐに元の配向状態に戻る。これに対し、液晶層３０に電圧を印加して液晶分子３１の配向方向を制御しているときは、配向が不安定な状態であるので、パネル表面が指などで押圧されて配向が乱れると、その乱れが応力の印加をやめても解消しないことがある。この現象が、トレースむらである。トレースむらは、液晶層３０への印加電圧が高いほど顕著になる。
【００７０】
トレースむらの発生原理を、比較例の液晶表示装置８００を例として図９（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す。図９（ａ）は、白表示時の配向状態を示し、図９（ｂ）は、黒表示時の配向状態を示している。図９（ｃ）は、白表示時のトレースむらが発生している配向状態を示している。また、図９（ａ）、（ｂ）および（ｃ）には、液晶パネルの外側に配置された一対の偏光板４０ａおよび４０ｂと、液晶パネルの背面側に配置されたバックライト５０とが示されている。
【００７１】
図９（ａ）に示すように、バックライト５０から出射した光が、背面側の偏光板４０ａを介して液晶パネルに入射し、軸対称配向状態の液晶層３０を通過して変調された後、観察者側の偏光板４０ｂから出射することにより、白表示が行われる。
【００７２】
また、図９（ｂ）に示すように、背面側の偏光板４０ａを介して液晶パネルに入射した光が垂直配向状態の液晶層３０を通過すると、光の変調はほとんど行われないので、観察者側の偏光板４０ｂから光は出射しない。このことにより、黒表示が行われる。
【００７３】
トレースむらが発生している場合、画素内の液晶層３０の一部では、図９（ｃ）に示しているように、液晶分子３１が配向規制突起（配向規制構造）８２５の配向規制力とは整合しない方向に配向したままとなっている。このような領域（図９（ｃ）中の領域ＴＲ）では、光透過率が他の領域と異なるので、表示のむらが視認されてしまう。
【００７４】
図１０（ａ）に、トレースむらが発生している白表示状態の顕微鏡写真（偏光板４０ａおよび４０ｂは直線偏光板である）を示す。例えば図１０（ａ）中の領域Ｒ１において、透過率のばらつきがむらとして表れている。また、図１０（ｂ）に、トレースむらが発生している画素を拡大して示す。図１０（ｂ）には、液晶分子３１の配向方向を併せて示している。トレースむらが発生している領域ＴＲにおいては、液晶分子３１が液晶ドメインの軸対称配向とはそぐわない方向に配向していることがわかる。
【００７５】
このように、比較例の液晶表示装置７００および８００においては、対向電極２１の開口部２１ａやリベット８２５の配向規制力が十分に強くないために、トレースむらが発生してしまう。
【００７６】
本実施形態における液晶表示装置１００では、既に述べたように、各画素において、配向規制突起として機能するサブスペーサ２４ｓ（一部の液晶ドメインについてはメインスペーサ２４ｍ）によって、軸対称配向が安定化される。サブスペーサ２４ｓ（およびメインスペーサ２４ｍ）は、比較例の液晶表示装置８００が有するようなリベット８２５よりも高く形成されているので、当然ながら、配向規制力を及ぼす液晶分子３１の数がリベット８２５よりも多い。つまり、液晶表示装置１００のサブスペーサ２４ｓは、十分に強い配向規制力を有し得る。そのため、本実施形態における液晶表示装置１００では、軸対称配向を十分に安定化させることができ、トレースむらの発生を抑制することができる。
【００７７】
また、本実施形態における液晶表示装置１００では、サブスペーサ２４ｓ（あるいはメインスペーサ２４ｍ）を配向規制突起として用いるので、対向基板２０を製造する際、配向規制突起を形成するための余分な工程を設ける必要がない。また、ＰＳＡ技術を用いる必要がないので、液晶パネルの製造時に配向維持層を形成するための工程（ＰＳＡ処理）を実行する必要がなく、ＰＳＡ処理に伴う製造コストの増加や製造に要する時間の増加もなくすことができる。
【００７８】
十分な配向規制力を発現させる観点からは、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍの７５％以上であることが好ましい。また、サブスペーサ２４ｓとして好適に機能するためには、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍの９２％以下であることが好ましい。そのため、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、本実施形態のように、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍの７５％以上９２％以下であることが好ましい。
【００７９】
また、メインスペーサ２４ｍおよびサブスペーサ２４ｓの両方を感光性樹脂から形成する場合、製造時の諸条件のばらつきから、その高さＨｍ、Ｈｓが最大で±０．２μｍ程度設計値からずれる可能性がある。そのため、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍおよびサブスペーサ２４ｓの高さＨｓの設計値の差を０．４μｍ以上確保することが好ましく、この点を考慮しつつ、十分な配向規制力を発現させる観点からは、サブスペーサ２４ｓは、例えばメインスペーサ２４ｍよりも約０．５μｍ低いことが好ましいといえる。
【００８０】
さらに、画素電極１１の短手方向に沿った長さＬは、本実施形態のように、３５μｍ以下であることが好ましい。画素電極１１の短手方向に沿った長さＬが３５μｍ以下であるような比較的小さい画素においては、配向規制突起である柱状スペーサ２４による配向規制力が液晶ドメインの多くの部分に及びやすくなるので、トレースむらの発生を一層確実に抑制することができる。
【００８１】
また、以下の理由から、ＴＦＴ１２は、表示面法線方向から見たときに、配向規制突起である柱状スペーサ２４に重なるように設けられていることが好ましい。柱状スペーサ２４近傍では、電圧無印加状態においても液晶分子３１がその表面に対して略垂直に配向しているので、光漏れが発生してコントラスト比が低下することがある。そのため、柱状スペーサ２４が設けられている領域は遮光されていることが好ましい。ＴＦＴ１２が配向規制突起である柱状スペーサ２４に重なるように設けられていることにより、ＴＦＴ１２を遮光するためのＴＦＴ遮光部２３ｂによって、柱状スペーサ２４が設けられている領域も遮光することができる。そのため、画素全体で表示に寄与する領域の割合（開口率）を高くすることができ、明るい表示を実現することができる。
【００８２】
同様の理由から、コンタクトホール１３ａは、表示面法線方向から見たときに、配向規制突起である柱状スペーサ２４に重なるように設けられていることが好ましい。コンタクトホール１３ａが配向規制突起である柱状スペーサ２４に重なるように設けられていることにより、コンタクトホール１３ａを遮光するためのコンタクトホール遮光部２３ａによって、柱状スペーサ２４が設けられている領域も遮光することができる。そのため、画素全体で表示に寄与する領域の割合（開口率）を高くすることができ、明るい表示を実現することができる。
【００８３】
ここで、本実施形態の液晶表示装置１００を実際に試作し（実施例１〜６）、低温発泡およびトレースむらの発生の有無を評価した結果を説明する。比較のため、比較例の液晶表示装置７００および８００についても試作し（それぞれ比較例１および比較例２〜６）、同様の評価を行った結果も併せて説明する。
【００８４】
下記表１に、実施例１〜６および比較例１〜６について、メインスペーサ２４ｍの高さ（液晶層３０の厚さ）、配向規制構造の種類、配向規制構造の高さ、配向規制構造の高さのメインスぺーサ２４ｍの高さに対する割合、配向規制構造のサイズ、メインスペーサ２４ｍの配置密度、画素サイズ（垂直方向および水平方向）を示す。また、下記表２に、実施例１〜６および比較例１〜６について、白電圧、黒電圧、ＰＳＡ処理の有無、低温発泡の発生の評価結果、トレースむらの発生の評価結果を示す。
【００８５】
低温発泡の評価は、その機種の保存温度仕様の下限値の温度で、１０ｃｍの高さからパチンコ玉を1回落下させてその直後に液晶パネルを観察することにより行った。「○」は、低温発泡の発生が抑制されていたことを示している。
【００８６】
また、トレースむらの評価は、白表示状態の画面表面を指で強くなぞり、押し跡が消失するか否かを判定基準として行った。「○」は、トレースむらの発生が抑制されていたことを示し、「×」は、トレースむらが発生したことを示している。「△」は、トレースむらの発生が基本的には抑制されるものの、トレースむらに対するマージンが小さかったこと、つまり、液晶パネルの製造時の仕様のばらつきによってはトレースむらが発生したことを示している。
【００８７】
【表１】
0005890847.tif 000002
【００８８】
【表２】
0005890847.tif 000003
【００８９】
表１および表２からわかるように、実施例１〜６および比較例１〜６のいずれについても、低温発泡の発生は抑制されている。しかしながら、配向規制構造として対向電極２１の開口部２１ａが設けられている比較例１や、配向規制構造としてリベット８２５が設けられている比較例４〜６では、トレースむらが発生した。比較例２および３では、配向規制構造として設けられているのがリベット８２５であるにも関わらず、トレースむらの発生が抑制されているが、これは、比較例２および３では、ＰＳＡ処理が行われていたからである。
【００９０】
これに対し、配向規制構造としてサブスペーサ２４ｓが設けられている実施例１〜６では、ＰＳＡ処理が行われていないにも関わらず、トレースむらの発生が抑制されている。また、実施例１〜６のいずれについても、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓは、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍに対して７５％以上９２％以下の範囲内にある。このことから、サブスペーサ２４ｓの高さＨｓが、メインスペーサ２４ｍの高さＨｍの７５％以上９２％以下であることが好ましいことがわかる。さらに、画素電極１１の短手方向に沿った長さＬが３５μｍを超える実施例６では、トレースむらに対するマージンが小さかったのに対し、画素電極１１の短手方向に沿った長さＬが３５μｍ以下である実施例１〜５では、そのような問題がなかった。このことから、画素電極１１の短手方向に沿った長さＬが３５μｍ以下であることが好ましいことがわかる。
【００９１】
図１１に、本実施形態における液晶表示装置１００（実施例２の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における液晶分子３１の配向をシミュレーションした結果を示す。また、図１２および図１３に、本実施形態における液晶表示装置１００（実施例２の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す。図１２（ａ）および（ｂ）は、液晶パネルの外側に設けられる一対の偏光板として円偏光板が設けられている場合に対応し、図１３（ａ）および（ｂ）は、液晶パネルの外側に設けられる一対の偏光板として直線偏光板が設けられている場合に対応する。また、図１２（ａ）および図１３（ａ）は、液晶層３０に３．５Ｖの電圧が印加されている場合に対応し、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、液晶層３０に５Ｖの電圧が印加されている場合に対応する。
【００９２】
図１１、図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）および（ｂ）から、ほとんど乱れのない安定な軸対称配向の液晶ドメインが柱状スペーサ２４（サブスペーサ２４ｓ）を中心として形成されていることがわかる。
【００９３】
図１４に、比較例の液晶表示装置７００（比較例１の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における液晶分子３１の配向をシミュレーションした結果を示す。また、図１５（ａ）および（ｂ）に、比較例の液晶表示装置７００（比較例１の仕様）について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す。図１５（ａ）は、液晶パネルの外側に設けられる一対の偏光板として円偏光板が設けられている場合に対応し、図１５（ｂ）は、液晶パネルの外側に設けられる一対の偏光板として直線偏光板が設けられている場合に対応する。また、図１５（ａ）および（ｂ）は、液晶層３０に５Ｖの電圧が印加されている場合に対応する。
【００９４】
図１４、図１５（ａ）および（ｂ）から、液晶ドメインが形成されているものの、指押しによる配向乱れが画素電極１１の切欠き部１１ｂとコンタクトホール１３ａとの間で発生していることがわかる。また、サブ画素電極１１ａ同士を接続する部分（ブリッジ）上に位置する右側の柱状スペーサ２４（サブスペーサ２４ｓ）近傍でも配向乱れが発生していることがわかる。
【００９５】
なお、上記の実施形態では、画素電極１１と対向電極２１との間に電圧が印加されたときに、各画素において複数の液晶ドメインが形成される場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９６】
図１６および図１７に、本実施形態における他の液晶表示装置１００’を示す。図１６は、液晶表示装置１００’を模式的に示す平面図である。図１７は、図１６中の１７Ａ−１７Ａ’線に沿った断面図である。
【００９７】
液晶表示装置１００’では、図１６および図１７に示すように、画素電極１１には切欠き部は形成されておらず、画素電極１１は複数のサブ画素電極に分割されてはいない。対向基板２０の、画素電極１１の略中心に対応する領域には、柱状スペーサ２４（図１６および図１７に示す画素ではサブスペーサ２４ｓ）が設けられている。
【００９８】
液晶表示装置１００’では、画素電極１１と対向電極２１との間に電圧が印加されたときに、図１７に示すように、各画素において１つの液晶ドメインが形成される。この液晶ドメインの軸対称配向は、配向規制突起として機能する柱状スペーサ２４によって安定化される。
【００９９】
なお、液晶表示装置１００’の複数の画素は、図１８に示すような、メインスペーサ２４ｍが配向規制突起として機能する画素も含んでいる。つまり、複数の画素のうちの一部の画素において、メインスペーサ２４ｍが配向規制突起として機能し、残りの画素において、サブスペーサ２４ｓが配向規制突起として機能する。
【０１００】
図１６〜図１８に示す液晶表示装置１００’においても、配向規制突起として機能するサブスペーサ２４ｓ（あるいはメインスペーサ２４ｍ）によって、軸対称配向が安定化されるので、トレースむらの発生を抑制することができる。
【０１０１】
なお、液晶表示装置１００について説明したのと同様の理由から、ＴＦＴ１２は、図１６に示しているように、表示面法線方向から見たときに、配向規制突起である柱状スペーサ２４に重なるように設けられていることが好ましい。
【０１０２】
図１９に、液晶表示装置１００’について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における液晶分子３１の配向をシミュレーションした結果を示す。また、図２０および図２１に、液晶表示装置１００’について、液晶層３０に電圧が印加されている状態における画素の透過率をシミュレーションした結果を示す。図２０（ａ）および（ｂ）は、液晶パネルの外側に設けられる一対の偏光板として円偏光板が設けられている場合に対応し、図２１（ａ）および（ｂ）は、液晶パネルの外側に設けられる一対の偏光板として直線偏光板が設けられている場合に対応する。また、図２０（ａ）および図２１（ａ）は、液晶層３０に３．５Ｖの電圧が印加されている場合に対応し、図２０（ｂ）および図２１（ｂ）は、液晶層３０に５Ｖの電圧が印加されている場合に対応する。
【０１０３】
図１９、図２０（ａ）、（ｂ）、図２１（ａ）および（ｂ）から、ほとんど乱れのない安定な軸対称配向の液晶ドメインが柱状スペーサ２４（サブスペーサ２４ｓ）を中心として形成されていることがわかる。
【０１０４】
なお、上述した液晶表示装置１００および１００’のいずれについても、対向基板２０は、各液晶ドメインの略中央に対応する領域以外に設けられたさらなる柱状スペーサを有しないことが好ましい。そのような領域にさらなる柱状スペーサが設けられていると、さらなる柱状スペーサの近傍において、図１４、図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明したのと同様の配向乱れが発生することがあるからである。
【０１０５】
さらに、以下の理由から、アクティブマトリクス基板１０の信号配線ＳＬは、図１などに示したように、対応する画素行の各画素を横断するように蛇行したジグザグ形状を有することが好ましい。この場合、信号配線ＳＬは、画素を横断する横断部の上側および下側に、画素電極１１の右側に位置する部分と、画素電極１１の左側に位置する部分とを有することになる。
【０１０６】
画素電極１１と信号配線ＳＬとの間には寄生容量（ソース・ドレイン間容量）Ｃｓｄが存在するため、各画素で１フレームの間保持されるべき画素電極１１の電位は、信号配線ＳＬに供給される表示信号の振幅により変動する。一般に、レンズスキャン露光やステッパー露光などにより、製造工程においてパターン形成を行うが、パターン形成精度（配置精度）のばらつきにより、パネル面内において画素電極１１間に配置される信号配線ＳＬの位置ずれが発生する。液晶層３０への印加電圧の極性が、行方向に沿って隣接する画素間で反転するような駆動（例えばドット反転駆動）を採用する場合、この位置ずれによる寄生容量差が、画素の保持電位差となってむらとして視認されることがある。
【０１０７】
ある画素の画素電極１１に表示信号を供給するための信号配線ＳＬを「自ソース」と呼び、その画素に行方向に沿って隣接する画素の画素電極１１に表示信号を供給するための信号配線ＳＬを「他ソース」と呼ぶとき、画素電極１１の電位は、自ソースの電圧変化だけでなく、他ソースの電圧変化の影響も受ける。
【０１０８】
図１などに示したように、信号配線ＳＬがジグザグ形状を有していると、信号配線ＳＬと画素電極１１とのアライメントが左右方向のどちらかに偏ったとしても、自ソース・ドレイン間容量と他ソース・ドレイン間容量とで増減方向が一致する（自ソース・ドレイン間容量が増えた場合には他ソース・ドレイン間容量も増える）ので、寄生容量のばらつきが相殺される。そのため、通常使用される表示においては、表示むらの発生を抑制することができる。
【０１０９】
また、電圧印加時に各画素において形成される液晶ドメインの数は、上記の説明で例示した１つまたは２つに限定されるものではない。３つ以上の液晶ドメインが各画素において形成されてもよい。さらに、複数の液晶ドメインが形成される場合、画素電極１１は、切欠き部１１ｂではなく、開口部によって分割されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の実施形態によれば、トレースむらの発生が抑制されたＣＰＡモードの液晶表示装置が提供される。本発明による液晶表示装置は、トレースむらの発生が抑制されるので、スマートフォンやタブレット型表示デバイスの表示部に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    アクティブマトリクス基板（第１基板）
１０ａ、２０ａ    透明基板
１１    画素電極
１１ａ    サブ画素電極
１１ｂ  切欠き部（スリット）
１２    薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１２ｇ    ゲート電極
１２ｓ    ソース電極
１２ｄ    ドレイン電極
１２ａ    半導体層
１３    層間絶縁膜
１３ａ    コンタクトホール
１４    補助容量対向電極
１５    ゲート絶縁膜
１６    補助容量電極
２０    対向基板（第２基板）
２１    対向電極
２２    カラーフィルタ層
２２Ｒ    赤カラーフィルタ
２２Ｇ    緑カラーフィルタ
２２Ｂ    青カラーフィルタ
２３    遮光層
２３ａ    コンタクトホール遮光部
２３ｂ    ＴＦＴ遮光部
２４    柱状スペーサ
２４ｍ    メインスペーサ
２４ｓ    サブスペーサ
３０    液晶層
３１    液晶分子
ＧＬ    走査配線
ＳＬ    信号配線
ＣｓＬ    補助容量配線
１００、１００’    液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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