(57)【要約】【課題】  開口率の低下を抑制しつつ、開口部内での液晶の配向不良領域の発生を抑制し、透過率を向上させることができる液晶表示パネルを提供する。【解決手段】  マトリクス状に配置された画素電極を有する第一基板、液晶層、及び、画素電極に対向する共通電極を有する第二基板をこの順に備え、かつ線状突起及びブラックマトリクスをそれぞれ第一基板及び第二基板の少なくとも一方に備える液晶表示パネルであって、上記画素電極及び共通電極の少なくとも一方は、画素電極領域の外縁部に一端を有する電極スリットが設けられたものであり、上記線状突起は、少なくとも画素電極間領域における電極スリットの端部近傍に設けられており、上記ブラックマトリクスは、画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域に設けられている液晶表示パネルである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された画素電極を有する第一基板、液晶層、及び、画素電極に対向する共通電極を有する第二基板をこの順に備え、かつ線状突起及びブラックマトリクスをそれぞれ第一基板及び第二基板の少なくとも一方に備える液晶表示パネルであって、
該画素電極及び共通電極の少なくとも一方は、画素電極領域の外縁部に一端を有する電極スリットが設けられたものであり、
該線状突起は、少なくとも画素電極間領域における電極スリットの端部近傍に設けられており、
該ブラックマトリクスは、画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域に設けられている
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記液晶表示パネルは、線状突起の画素電極領域に設けられた部分と電極スリットとが略一定の間隔で設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記液晶表示パネルは、垂直配向型液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
マトリクス状に配置された画素電極を有するアクティブマトリクス基板であって、
該画素電極は、画素電極領域の外縁部に一端を有する電極スリットが設けられたものであり、
該アクティブマトリクス基板は、少なくとも電極スリットの端部近傍の画素電極間領域に線状突起を有する
ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル、液晶表示装置及びアクティブマトリクス基板に関する。より詳しくは、視野角特性に優れたマルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）モードの液晶表示パネル、それを用いた液晶表示装置、及び、それらに用いられるアクティブマトリクス基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、近年、パーソナルコンピュータ、テレビジョン、カーナビゲーション、携帯電話等の携帯情報端末のディスプレイ等に薄型軽量の利点から幅広く利用され、種々の表示手段において欠かすことができないものとなっている。中でも、閾値電圧未満で垂直配向膜に対してほぼ垂直に配向し、閾値電圧以上で垂直配向膜に対して水平となる方向に傾斜する液晶を用いた垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示装置は、ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード等の液晶表示装置に比べ、高いコントラスト比を得ることができることから注目されている。
【０００３】
このＶＡモードの液晶表示装置に、液晶の配向を制御するための突起や電極スリット等の配向規制手段を設けることで、例えば１画素中に４つの異なる配向方向の領域を形成させる等の液晶の配向分割を行ったマルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）モードの液晶表示装置も知られている（例えば、特許文献１〜５参照。）。例えば、特許文献１には、複数の構成単位からなる線状の構造物又は線状のスリットを設けて電圧印加時の液晶配向を制御する液晶表示装置が開示されている。このようなＭＶＡモードの液晶表示装置では、通常のＶＡモードの液晶表示装置よりも広い視野角を得ることができる等の利点を有している。なお、特許文献１には、画素電極をスリットにより少なくとも３つの領域に分割し、１つの領域から別の領域への電気的接続が、経由する領域の異なる複数の経路を持つ構成も開示されている。
【０００４】
一方、従来のＭＶＡモードの画素では、画素電極の端部に位置する電極スリットの端部近傍で液晶の配向不良領域が発生し、透過率が減少してしまうという点で工夫の余地があった。これに対し、特許文献２〜５には、画素電極の相対する端部のそれぞれと対向する補助突起構造を配置することにより、配向制御を行う技術が開示されている。この補助突起構造によれば、補助突起構造を設けなかった場合に比べ、配向不良領域をある程度減少させることができる。しかしながら、補助突起構造は、本来配向させたい方向とは異なる方向に液晶を配向させるものであるため、補助突起構造の近傍には、液晶への電圧印加時に光の透過しない領域が発生し、この領域がブラックマトリクス（ＢＭ）遮光領域の外に大きくはみ出すことで、特に画素の小さな機種において、開口部に対する正常な配向領域の面積の割合が小さくなり、開口率の低下分以上に透過率が低下していた。このように、単に補助突起構造を配置しただけでは、配向不良領域の発生を充分に抑制することができず、したがって、突起構造による利点が効果的に発揮され、設計時の予想透過率を達成することを可能とするためには、未だ工夫の余地があった。
【特許文献１】特開２００１−８３５２２号公報
【特許文献２】特開２００１−８３５１７号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２４９１号公報
【特許文献４】特開２００３−２０７７９８号公報
【特許文献５】特開２００４−１６３７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、開口率の低下を抑制しつつ、開口部内での液晶の配向不良領域の発生を抑制し、透過率を向上させることができる液晶表示パネル、それを用いた液晶表示装置、及び、それらに用いられるアクティブマトリクス基板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】
【０００６】
本発明者らは、ＭＶＡモードの液晶表示装置について種々検討したところ、画素電極の端部に位置する電極スリットの端部近傍で液晶の配向不良領域が発生し、透過率が減少してしまうことに着目した。そして、電極スリットの端部近傍に配向制御構造を配置するだけでは、液晶の配向不良領域の発生を充分に抑制することは困難であることを見いだした。これに対し、本発明者らは、電極スリットを画素電極領域の外縁部に一端を有する構成とし、線状突起を少なくとも電極スリットの端部近傍の画素電極間領域に配置し、ブラックマトリクスを画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域に配置することにより、配向不良領域をブラックマトリクスと重畳する非表示領域（遮光領域）内にとどめることができ、その結果、開口率の低下を抑制しつつ、開口部内での液晶の配向不良領域の発生を抑制して、透過率を向上させ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。
【０００７】
すなわち、本発明は、マトリクス状に配置された画素電極を有する第一基板、液晶層、及び、画素電極に対向する共通電極を有する第二基板をこの順に備え、かつ線状突起及びブラックマトリクスをそれぞれ第一基板及び第二基板の少なくとも一方に備える液晶表示パネルであって、上記画素電極及び共通電極の少なくとも一方は、画素電極領域の外縁部に一端を有する電極スリットが設けられたものであり、上記線状突起は、少なくとも画素電極間領域における電極スリットの端部近傍に設けられており、上記ブラックマトリクスは、画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域に設けられている液晶表示パネルである。
【０００８】
本発明の液晶表示パネルには、画素電極及び共通電極の少なくとも一方に、画素電極領域の外縁部に一端を有する電極スリット（電極非形成部）が設けられる。電極スリットは、液晶の配向制御手段として、ＭＶＡモードにおける液晶の配向分割等に好適に用いることができる。電極スリットが画素電極に設けられる場合には、同一画素内の画素電極が、電極スリットにより、橋架構造部（ブリッジ構造部）にて互いに部分的に連結された複数の小電極に分割された構造を有することが好ましい。この場合、画素電極では、電極スリットが画素電極端まで形成されているが、電極スリット間に設けられたブリッジ構造部により同一画素内の電気的接続を確保することができる。したがって、電極スリットが画素電極に設けられた場合には、画素電極と共通電極間で短絡が発生したときに、ブリッジ構造部をレーザ照射等により切り離すことで短絡を修正し、表示品位の向上を図ることができる。なお、本明細書において、画素電極領域とは、第一基板における、画素電極が形成された領域、及び、第二基板における、第一基板に形成された画素電極と対向する領域を意味する。
【０００９】
また、本発明の液晶表示パネルには、線状突起が少なくとも電極スリットの端部近傍の画素電極間領域に設けられる。線状突起は、電極スリットとともに液晶の配向制御手段として、ＭＶＡモードにおける液晶の配向分割等に好適に用いることができる。また、本発明においては、画素電極間領域における電極スリットの端部近傍に線状突起を配置することで、線状突起により電極スリット端部近傍の液晶の配向乱れの低減を図ることができる。なお、線状突起は、第一基板のみに設けられてもよいし、第二基板のみに設けられてもよいし、第一基板と第二基板の両方に設けられてもよい。また、本明細書において、画素電極間領域とは、第一基板における、画素電極が形成されていない領域、及び、第二基板における、第一基板に形成された画素電極と対向していない領域を意味する。
【００１０】
また、本発明の液晶表示パネルには、ブラックマトリクスが画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域に設けられる。これにより、画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域が非表示領域（遮光領域）となることから、画素電極領域の外縁部に配置された電極スリットの一端、及び、画素電極間領域に配置された線状突起は、非表示領域内に位置することとなる。したがって、本発明によれば、隣接する２つの画素（表示領域）の間隙の中央部に線状突起を設けることで、ブラックマトリクス下に線状突起を配置し、電圧印加時における線状突起沿いの液晶の配向乱れ領域を非表示領域内にとどめることができる。その結果、開口率の低下を抑制しつつ、開口部内の狙いの配向をしている領域を増やし、透過率向上を図ることができる。なお、ブラックマトリクスは、第一基板のみに設けられてもよいし、第二基板のみに設けられてもよいし、第一基板と第二基板の両方に設けられてもよい。
【００１１】
本発明の液晶表示パネルの構成としては、上述の構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。なお、上記第一基板としては、薄膜トランジスタ等のアクティブ素子がマトリクス状に配置されてなるアクティブマトリクス基板が好適に用いられる。この場合、アクティブ素子により画素電極へのデータ信号の印加が制御される。
【００１２】
本発明の液晶表示パネルにおける好ましい形態について以下に詳しく説明する。
本発明において、上記液晶表示パネルは、線状突起の画素電極領域に設けられた部分と電極スリットとが略一定の間隔で設けられていることが好ましい。すなわち、線状突起の画素電極領域に設けられた部分と電極スリットとが略平行かつ交互に設けられていることが好ましい。これにより、線状突起と電極スリットとによる液晶の配向分割を画素電極領域内で均一に行うことができ、表示品位を向上させることが可能となる。また、画素電極領域の外縁部は、ブラックマトリクスと重畳する非表示領域であるが、画素電極領域の外縁部においても線状突起と電極スリットとを略一定の間隔で設けることで、ブラックマトリクス（非表示領域）と表示領域との境界部分の透過率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の液晶表示パネルは、垂直配向型液晶表示パネルであることが好ましい。本発明における線状突起及び電極スリットは、いずれも液晶の配向制御手段として、ＭＶＡモードにおける液晶の配向分割等に好適に用いることができるものであり、ＶＡモードの視野角特性を効果的に向上させることができるものである。
【００１４】
本発明はまた、上記液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。このような本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示パネルを備えることから、開口率の低下を抑制しつつ、開口部内での液晶の配向不良領域の発生を抑制し、透過率を向上させることができる。
【００１５】
本発明は更に、マトリクス状に配置された画素電極を有するアクティブマトリクス基板であって、上記画素電極は、画素電極領域の外縁部に一端を有する電極スリットが設けられたものであり、上記アクティブマトリクス基板は、少なくとも電極スリットの端部近傍の画素電極間領域に線状突起を有するアクティブマトリクス基板でもある。このような本発明のアクティブマトリクス基板は、本発明の液晶表示パネルに好適に用いることができるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶表示パネルによれば、電極スリットを画素電極領域の外縁部に一端を有する構成とし、線状突起を少なくとも電極スリットの端部近傍の画素電極間領域に配置し、ブラックマトリクスを画素電極領域の外縁部及び画素電極間領域に配置することにより、開口率の低下を抑制しつつ、配向不良領域をブラックマトリクスと重畳する非表示領域（遮光領域）内にとどめることができ、その結果、開口部内での液晶の配向不良領域の発生を抑制して、透過率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
図１は、実施例１の液晶表示パネルを基板法線方向から見たときの画素の構成を示す平面模式図である。図２は、図１の液晶表示パネルを線分Ａ−Ａ’にて切断したときの断面模式図である。図３は、実施例１の液晶表示パネルにおいて、電圧印加時に液晶の配向不良が発生する領域を説明する平面模式図である。
実施例１の液晶表示パネルは、図２に示すように、薄膜トランジスタアレイ基板（第一基板）１００とカラーフィルタ基板（第二基板）２００との間に、負の誘電率異方性（Δε＜０）を有する液晶からなる液晶層５０、シール材（図示せず）等が狭持された構造を有する。
【００１９】
図２に示すように、薄膜トランジスタアレイ基板１００は、液晶層５０に向かって、絶縁性の透明支持基板１１０と、非表示領域に形成された走査信号線、データ信号線等の配線１２０と、層間絶縁膜１３０と、マトリクス状に配置された島状の画素電極１４０と、基板表面全体を覆うように形成された垂直配向膜１５０等が積層形成された構造を有する。画素電極１４０は、図１に示すように、同一画素内を電極スリット（電極非形成部）１４１により、ブリッジ構造部１４２にて互いに部分的に連結された複数の小電極１４３に分割されている。電極スリット１４１は、同一画素内に複数設けられ、それぞれが画素電極１４０に対して斜め方向かつ平行に配置されている。
その他、薄膜トランジスタアレイ基板１００は、画素の角部の非表示領域に、電極層、半導体層、層間絶縁膜等を含んで構成される薄膜トランジスタ（図示せず）を有し、補助容量配線（図示せず）等を有していてもよい。
【００２０】
また、カラーフィルタ基板２００は、液晶層５０に向かって、絶縁性の透明支持基板２１０と、表示領域に形成された着色層２２０と、非表示領域（着色層２２０の境界領域）に形成されたブラックマトリクス２３０と、共通電極２４０と、液晶の配向制御に用いられる複数の線状突起２５０と、基板表面全体を覆うように形成された垂直配向膜２６０等が積層形成された構造を有する。線状突起２５０は、図１に示すように、同一画素内に複数設けられている。画素電極領域Ｒ１においては、複数の線状突起２５０が画素電極１４０に対して斜め方向かつ平行に配置されている。また、画素電極間領域Ｒ２においては、複数の線状突起２５０の一部が１本の線状突起（補助突起部）２５１を構成するように配置されている。線状突起２５０の各々は、画素電極間領域Ｒ２に設けられた部分と、画素電極領域Ｒ１に設けられた部分とが、画素電極間領域Ｒ２で屈曲することにより一体的に構成されており、略Ｖ字形（ジグザグ形状）を有している。そして、電極スリット１４１と線状突起２５０とは、線状突起２５０の画素電極領域Ｒ１に設けられた部分と電極スリット１４１とが略一定の間隔となるように配置されている。
なお、薄膜トランジスタアレイ基板１００及びカラーフィルタ基板２００に設けられる垂直配向膜１５０及び２６０は、一連の基板製造プロセスの後、基板同士の貼り合わせ前に別途形成されるものである。
更に、薄膜トランジスタアレイ基板１００とカラーフィルタ基板２００との間には、両基板間の間隔を制御するスペーサ（図示せず。）が配置されている。
【００２１】
なお、画素電極１４０及び共通電極２４０は、まず、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等からなる透明導電膜をスパッタ法等により形成し、次に、フォトリソグラフィ法等を用いて透明導電膜をパターニングすることにより形成することができる。電極スリット１４１は、透明導電膜のパターニングによる画素電極１４０の形成と同時に形成されることが好ましい。また、線状突起２５０及びブラックマトリクス２３０は、スリットアンドスピン、スロットコート等で液状材料を塗布した後、露光、現像及びベーク（焼成）を行うフォトリソグラフィ法や、ドライフィルムラミネート（転写）法等により形成することができる。線状突起２５０及びブラックマトリクス２３０の材料としては、感光性樹脂を用いることができ、中でもポジ型感光性樹脂が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂等が挙げられる。
【００２２】
このような実施例１の液晶表示パネルにおいては、液晶層５０を介して互いに対向するように配置された画素電極１４０と共通電極２４０とに印加される電圧に応じて、画素電極領域Ｒ１ごとの液晶層５０の配向状態を変化させる。そして、液晶層５０の配向状態の変化に伴い、液晶層５０を透過する光の偏光状態や量が変化する現象を利用して表示が行われる。実施例１の液晶表示パネルは、垂直配向型液晶表示パネルであり、液晶層５０に電圧が印加されていないときには、薄膜トランジスタアレイ基板１００及びカラーフィルタ基板２００の液晶層５０側の表面に設けられた垂直配向膜１５０、２６０によって、液晶層５０の液晶分子は垂直配向膜１５０、２６０の表面に対して略垂直方向に配向し、液晶層５０に電圧が印加されたときには、液晶層５０の液晶分子は垂直配向膜１５０、２６０の表面に対して水平方向に向けて傾斜する。このとき、液晶分子の傾斜方向は、線状突起２５０の傾斜面と、電極スリット１４１により生じる斜め電界とにより決められ、液晶の配向方向が画素内で分割されることになる。
【００２３】
実施例１の液晶表示パネルでは、図１に示すように、電極スリット１４１が画素電極端（画素電極領域の外縁部）Ｒ１’まで伸びている。また、隣接する２つの画素電極１４０の間（画素電極間領域）Ｒ２に、複数の線状突起２５０の一部が１本の線状突起（補助突起部）２５１を構成するように配置されており、隣接する２つの画素の間と繋がる電極スリット１４１の端部近傍には、線状突起２５０が位置する構成となっている。更に、ブラックマトリクス２３０が、画素電極端Ｒ１’及び隣接する２つの画素電極１４０の間Ｒ２を覆って配置されている。
実施例１の液晶表示パネルは、上述の構造を有することから、図３に示すように、電圧印加時に補助突起部２５１にて液晶の配向が制御される領域（液晶の配向乱れが生じる領域）Ｒ３をブラックマトリクス２３０下に入れ、見えなくすることができ、開口部（外縁部を除く画素電極領域）の液晶を全て狙いどおりの配向にすることが可能となる。
また、同一画素内の画素電極１４０は、画素内に設けたブリッジ構造部１４２にて小電極１４３同士が連結されている。ブリッジ構造部１４２は、元々電極スリット１４１を設けることで透過率に寄与していなかった部分に設けられているため、ブリッジ構造部１４２が設けられることで、液晶の配向乱れによる透過率の減少はない。そして、画素電極１４０と共通電極２４０との上下リーク発生時には、リークの発生箇所を含む小電極１４３をブリッジ構造部１４２にレーザを照射する等の方法で切り離すことにより修正することができ、その結果、液晶表示装置の表示品位の改善を図ることが可能となる。
【００２４】
なお、本実施例において、ブラックマトリクス２３０の端部から画素電極１４０の端部までの距離（図３中のａで示す距離）は３．５μｍ以上であることが好ましい。電極スリット１４１の幅は９〜１０μｍであることが好ましい。画素電極領域Ｒ１における線状突起２５０の幅は１１〜１２μｍ、画素電極間領域Ｒ２における線状突起２５０の幅は７．５μｍであることが好ましい。画素電極領域Ｒ１における線状突起２５０の端部から電極スリット１４１の端部までの距離（図３中のｂで示す距離）は１３．５〜１５．５μｍであることが好ましい。セルギャップは３．２〜３．７μｍであることが好ましい。
【００２５】
（比較例１）
図４は、比較例１の液晶表示パネルを基板法線方向から見たときの画素の構成を示す平面模式図である。図５は、比較例１の液晶表示パネルにおいて、電圧印加時に液晶の配向不良が発生する領域を説明する平面模式図である。
比較例１の液晶表示パネルは、画素電極端Ｒ１’まで電極スリット１４１が形成されていないこと、及び、非表示領域において、線状突起２５０が隣接する２つの画素電極１４０の間Ｒ２ではなく、画素電極端Ｒ１’に形成されていること以外は、実施例１と同様の構成を有している。
比較例１の液晶表示パネルでは、画素電極端に近い電極スリット１４１の端部近傍で、電圧印加時に液晶の配向が様々な方向に乱れて透過率の低下を引き起こすことを抑制するために、図４に示すように、画素電極端に近い電極スリット１４１の端部近傍に線状突起２５０の一部である補助突起部２５１が配置されており、これにより、画素電極端に近い電極スリット１４１の端部での液晶の配向制御が図られている。しかしながら、補助突起部２５１は、線状突起２５０により本来配向させようとしている方向とは異なる方向に液晶を配向させるものであることから、透過率の低下を完全には防止することができず、画素電極端に近い補助突起部２５１近傍には電圧印加時に光が充分に透過しない領域（液晶の配向乱れが生じる領域）Ｒ３ができてしまう。したがって、図５に示すように、この領域Ｒ３がブラックマトリクス２３０下の遮光領域から大きくはみ出していると、特に画素面積が小さい場合には、開口部における正常な配向領域の面積割合が小さくなり、設計上の開口率の低下分以上に透過率が減少してしまうことになる。その結果、開口部の面積が同じであれば、比較例１は、実施例１（図１）で得られる透過率よりも低い透過率しか得ることができない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の液晶表示パネルを基板法線方向から見たときの画素の構成を示す平面模式図である。
【図２】図１の液晶表示パネルを線分Ａ−Ａ’にて切断したときの断面模式図である。
【図３】実施例１の液晶表示パネルにおいて、電圧印加時に液晶の配向不良が発生する領域を説明する平面模式図である。
【図４】比較例１の液晶表示パネルを基板法線方向から見たときの画素の構成を示す平面模式図である。
【図５】比較例１の液晶表示パネルにおいて、電圧印加時に液晶の配向不良が発生する領域を説明する平面模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
５０：液晶層
１００：薄膜トランジスタアレイ基板
１１０、２１０：透明支持基板
１２０：配線
１３０：層間絶縁膜
１４０：画素電極
１４１：電極スリット
１４２：ブリッジ構造部
１４３：小電極
１５０、２６０：垂直配向膜
２００：カラーフィルタ基板
２２０：着色層
２３０：ブラックマトリクス
２４０：共通電極
２５０：線状突起
２５１：補助突起部
Ｒ１：画素電極領域
Ｒ１’：画素電極端
Ｒ２：画素電極間領域
Ｒ３：液晶の配向乱れが生じる領域
【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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