(57)【要約】【課題】１０００ｐｐｉ程度の高精細画面においても、応答速度が速く、かつ、必要な画面輝度を確保した液晶表示装置を実現する。【解決手段】第１の方向に延在する走査線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する映像信号線で囲まれた領域に画素が存在する第２の基板と、液晶を挟んで対向している第１の基板とを有する液晶表示装置であって、前記画素は、薄膜トランジスタ、第１の電極、絶縁膜を挟んで前記第１の電極の上に形成された第２の電極、前記第２の電極と前記ＴＦＴとを接続するためのコンタクトホールを有し、前記第２の電極は、前記映像信号線と同じ方向に延伸する第１の部分と、前記第１の部分よりも前記第１の方向に幅が大きい第２の部分を有し、前記映像信号線の上に、前記映像信号線と同じ方向に延伸する第１の突起と、前記コンタクトホール側において前記第１の方向に幅の大きい第２の突起が連続して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図５Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在する走査信号線と前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する映像信号線と画素とを有する第１の基板と、
液晶層を挟んで、前記第１の基板と対向している第２の基板とを有する液晶表示装置であって、
前記画素は、薄膜トランジスタ、第１の電極、前記第１の電極と絶縁膜を挟んで形成された第２の電極、前記第２の電極と前記薄膜トランジスタとを接続するためのコンタクトホールを有し、
前記第２の電極は、前記第２の方向に延在する第１の部分と、前記第１の部分よりも前記第１の方向に幅が広い第２の部分とを有し、
前記映像信号線の上に、前記第２の方向に延在する第１の突起と、前記映像信号線の上で、前記第２の部分と前記第１の方向に並ぶ位置に、前記第１の突起よりも前記第１の方向に幅の大きい第２の突起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】
前記第２の部分と前記第２の突起とは、平面視において円形であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２の部分と前記第２の突起とは、平面視における構造中心が一列に並ぶことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の部分は平面視において平行四辺形であって前記第１の方向と４５度の傾きを持つ第１の辺を有し、前記第２の突起は平面視において平行四辺形であって前記第１の方向と４５度の傾きを持つ第２の辺を有し、前記第一の部分と前期第二の部分は平行四辺形の頂点において近接していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２の電極は、前記第２の部分と反対側の端部である第３の部分を有し、前記第３の部分は平面視において円弧であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の電極の前記第１の部分は、前記第３の部分から前記第２の部分に行くにしたがって、前記第１の方向の幅が徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の突起と前記第２の突起は遮光膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１の電極と前記第２の基板の間にカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
第１の方向に延在する走査信号線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する映像信号線と、画素とを有する第１の基板と、液晶を挟んで前記第１の基板と対向している第２の基板とを有する液晶表示装置であって、
前記画素は、薄膜トランジスタ、第１の電極、絶縁膜を挟んで前記第１の電極の上に形成された第２の電極、前記第１の電極と前記薄膜トランジスタとを接続するためのコンタクトホールを有し、
前記第１の電極は平面状に形成され、前記第２の電極はスリットを有し、
前記スリットは、前記第２の方向に延伸する第１の部分と、前記第１の部分よりも前記第１の方向に幅が大きい第２の部分を有し、
前記映像信号線の上に、前記第２の方向に延伸する第１の突起と、前記コンタクトホール側において前記第１の方向に幅の大きい第２の突起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１０】
前記スリットの前記第２の部分は平面視において円形であり、前記第２の突起は平面視において円形であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記スリットの前記第２の部分は平面視において前記第１の方向と４５度の傾きを持つ第１の辺を有し、前記第２の突起は平面視において前記第１の方向と４５度の傾きを持つ第２の辺を有し、前記第１の辺と前記第２の辺は対向していることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記スリットの前記第２の部分は平面視において平行四辺形であって前記第１の方向と４５度の傾きを持つ第１の辺を有し、前記第２の突起は平面視において平行四辺形であって前記第１の方向と４５度の傾きを持つ第２の辺を有し、前記第一の部分と前期第二の部分は平行四辺形の頂点において近接していることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記スリットは、前記第２の部分と反対側の端部である第３の部分を有し、前記第３の部分は平面視において円弧であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記スリットの前記第１の部分は、前記第３の部分から前記第２の部分に行くにしたがって、前記第１の方向の幅が徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第１の突起と前記第２の突起は遮光膜で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第１の電極と前記第２の基板の間にカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記スリットは、前記第２の方向に隣接する画素のスリットと連続して形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記第２の電極の下層に第２の絶縁膜を介して第３の電極が形成され、前記第３の電極の電位は前記第１の電極の電位と同じであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記第２の突起は側壁を有し、前記側壁の角度は、３０度乃至６０度であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記液晶の初期配向方向は前記第２の方向であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特にＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ビュアー等に使用される高精細液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置は視野角特性が問題である。ＩＰＳ（Ｉｎ  ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は優れた視野角特性を有している。一方、画面が高精細になると画素の透過率が問題になる。すなわち、画素におけるコンタクトホールや映像信号線等の画像形成に直接寄与しない領域の割合が相対的に増加するからである。
【０００４】
また、ＩＰＳ方式の液晶表示装置は応答速度が問題である。この応答速度は、液晶分子に対してスプレー変形を生じさせることによって改善することが出来る。特許文献１では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、共通電極を特別な形状とすることによって、スプレー変形も加味した動作を可能とする構成が記載されている。 
また、液晶表示装置では、液晶の回転方向が異なることによるドメインが発生するが、ドメイン境界では光が透過しないので、透過率を低下させる。特許文献２には、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）方式の液晶表示装置において、画素の４コーナーにフォトスペーサを配置することによって、電圧印加時に液晶分子の倒れ込む方向を強制的に規定する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６５２４８号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１１/１２９１９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ビュアーで個々の画素が見えない滑らかな表示を得るには現行スマートフォン用の約２倍になる１０００ｐｐｉの表示装置が必要であり、これはＯＬＥＤよりもＬＣＤの方が比較的実現が容易である。ＶＲビュアーは動画表示が主なので精細度以外にも応答時間６ｍｓ以下の応答特性が求められるが、ＬＣＤはＯＬＥＤに比較して応答特性に劣り、ＬＣＤの中でもＩＰＳ方式は比較的応答特性が低い。
【０００７】
ＩＰＳ方式はその動作に液晶層の捻じれ変形を利用しており、捻じれ変形の弾性定数が小さいことが応答特性の低い原因の一つであった。ＳＬＣ（Ｓｈｏｒｔ−ｐｉｔｃｈ  Ｌｕｒｃｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式では弾性定数の大きいスプレー変形を利用して応答特性を向上しているが、スプレー変形をＩＰＳと両立させるとスプレー変形を液晶層内に一様に形成できないので、ドメインを周期的に組み入れた配向にしなければならない。精細度が低い場合には画素内に一対の櫛歯電極を半ピッチずらして対向配置してドメインを安定化させるが、１０００ｐｐｉでは画素内に櫛歯電極もしくはスリットを1本しか配置できないので同様の方法は適用できない。
【０００８】
ＶＲビュアー兼用のスマートフォンでは視角特性も重要なので、ＩＰＳ方式を高精細、高速応答化したい。一方、画素にドメイン境界が形成されると透過率を低下させる。さらに、ドメインが安定しない場合は画面にむらが発生する。本発明課題は、ＩＰＳとＳＬＣを組み合わせた方式を用い、超高精細のＬＣＤにおいて、輝度の低下を防止し、かつドメインを安定化させる画素構造を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な主な手段は次のとおりである。
【００１０】
（１）第１の方向に延在する走査信号線と前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する映像信号線と画素とを有する第１の基板と、液晶層を挟んで、前記第１の基板と対向している第２の基板とを有する液晶表示装置であって、前記画素は、薄膜トランジスタ、第１の電極、前記第１の電極と絶縁膜を挟んで形成された第２の電極、前記第２の電極と前記薄膜トランジスタとを接続するためのコンタクトホールを有し、前記第２の電極は、前記第２の方向に延在する第１の部分と、前記第１の部分よりも前記第１の方向に幅が広い第２の部分とを有し、前記映像信号線の上に、前記第２の方向に延在する第１の突起と、前記映像信号線の上で、前記第２の部分と前記第１の方向に並ぶ位置に、前記第１の突起よりも前記第１の方向に幅の大きい第２の突起が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００１１】
（２）第１の方向に延在する走査信号線と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する映像信号線と、画素とを有する第１の基板と、液晶を挟んで前記第１の基板と対向している第２の基板とを有する液晶表示装置であって、前記画素は、薄膜トランジスタ、第１の電極、絶縁膜を挟んで前記第１の電極の上に形成された第２の電極、前記第１の電極と前記薄膜トランジスタとを接続するためのコンタクトホールを有し、前記第１の電極は平面状に形成され、前記第２の電極はスリットを有し、前記スリットは、前記第２の方向に延伸する第１の部分と、前記第１の部分よりも前記第１の方向に幅が大きい第２の部分を有し、前記映像信号線の上に、前記第２の方向に延伸する第１の突起と、前記コンタクトホール側において前記第１の方向に幅の大きい第２の突起が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の液晶表示装置の例を示す斜視図である。
【図１Ｂ】第２の基板の構成を示す平面図である。
【図２】実施例１の画素部の平面図である。
【図３Ａ】画素電極の例を示す平面図である。
【図３Ｂ】画素電極の他の例を示す平面図である。
【図４Ａ】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４Ｂ】図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５Ａ】液晶の初期配向を示す平面図である。
【図５Ｂ】画素電極に電圧を印加した場合の電界の方向を示す平面図である。
【図５Ｃ】画素電極に電圧を印加した場合の液晶の配向を示す平面図である。
【図５Ｄ】半球モデルにおける照射された紫外線の偏光方向を示す平面図である。
【図５Ｅ】図５ＤをＣ方向から見た斜視図である。
【図５Ｆ】半球モデルにおける加熱後の初期配向方向を示す平面図である。
【図５Ｇ】図５ＦをＣ方向から見た斜視図である。
【図６Ａ】図２のＡ−Ａ’断面図の他の例である。
【図６Ｂ】図２のＡ−Ａ’断面図のさらに他の例である。
【図７Ａ】画素部の電極構成の平面図の他の例である。
【図７Ｂ】図７Ａの構成において、画素電極に電圧を印加した場合の電界の方向と、ドメイン固定突起部における液晶の配向を示す平面図である。
【図８Ａ】実施例２の画素部の平面図である。
【図８Ｂ】実施例２の画素部の他の例を示す平面図である。
【図９Ａ】図８ＡのＡ−Ａ’断面図である。
【図９Ｂ】図８ＡのＢ−Ｂ’断面図である。
【図１０Ａ】実施例２の画素部の他の例を示す平面図である。
【図１０Ｂ】実施例２の画素部のさらに他の例を示す平面図である。
【図１１】実施例２の画素部のさらに他の例を示す平面図である。
【図１２Ａ】図８ＡのＡ−Ａ’断面に対応する実施例３の断面図である。
【図１２Ｂ】図８ＡのＢ−Ｂ’断面に対応する実施例３の断面図である。
【図１３Ａ】図８ＡのＡ−Ａ’断面に対応する実施例４の断面図である。
【図１３Ｂ】図８ＡのＢ−Ｂ’断面に対応する実施例４の断面図である。
【図１４Ａ】実施例５の画素部の平面図である。
【図１４Ｂ】実施例５において、画素電極に電圧を印加した場合の液晶の配向を示す平面図である。
【図１５Ａ】実施例６の画素部の平面図である。
【図１５Ｂ】実施例６において、画素電極に電圧を印加した場合の液晶の配向を示す平面図である。
【図１６Ａ】実施例７の画素部の平面図である。
【図１６Ｂ】実施例７において、画素電極に電圧を印加した場合の液晶の配向とドメインの例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は広視野角が特長でスマートフォンに多用されているが、ＬＣＤの中でも比較的応答特性が低い。ＩＰＳ方式はその動作に液晶層の捻じれ変形を利用しており、捻じれ変形の弾性定数が小さいことが応答特性の低い原因の一つであった。
【００１４】
ＳＬＣ方式では弾性定数の大きいスプレー変形を利用して応答特性を向上しているが、これをＩＰＳと両立させるとスプレー変形を液晶層内に一様に形成できないので、電圧印加時にはドメインを周期的に組み入れた配向にしなければならない。精細度が低い場合には画素内に一対の櫛歯電極を半ピッチずらして対向配置してドメインを安定化させるが、１０００ｐｐｉ程度の高精細画素では画素内に櫛歯電極もしくはスリットを1本しか配置できないので同様の方法は適用できない。
【００１５】
本願明細書では、ノーマリーブラックの場合において、電界を印加しても液晶分子の回転が微小で、光の透過率の変化が小さく暗く見える部分をドメイン境界と呼び、ドメイン境界に囲まれ、液晶分子の回転方向が同じ領域をドメインと呼ぶ。
【００１６】
スマートフォンをＶＲビュアーと兼用にできれば理想的であるが、これに適用する表示装置は視角特性を維持しながら高精細化並びに高速応答化する必要がある。その最も有望な実現方法は視角特性に優れたＩＰＳ方式の高精細化と高速応答化であり、本発明はその画素構造に関する。以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の液晶表示装置の外観と構成を図１A及び図１Bに示す。図１Ａに示した様に主に第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２が液晶層ＬＣ（図３Ａ参照）を挟持して成り、第二の基板ＳＵ２側にバックライトＢＬを有する。図１Ｂは第二の基板ＳＵ２の液晶層ＬＣに近接する面であり、中央の表示部ＤＰの周辺には周辺回路ＰＣと接続部ＣＮがあり、駆動用回路は接続部ＣＮを介して接続される。バックライトＢＬは導光板と光源から構成され、光源ＬＳは青色発光ダイオード上に蛍光体を積層したもので、導光板の側面に配置されていて白色光を発する。
【００１８】
本発明の液晶表示装置を構成する画素の平面図を図２に示す。図２は一画素とその周辺を含んでおり、第二の基板ＳＵ２上の信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬ、第二の電極Ｅ２、ポリシリコン層ＰＳ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨ、スルーホールＴＨ、線状突起ＬＰ、ドメイン固定突起ＤＰの平面分布を示す。
【００１９】
信号配線ＳＬと走査配線ＧＬは互いに直交し、両者の交差部にポリシリコン層ＰＳを有し、ポリシリコン層ＰＳはスルーホールＴＨ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨを介して第二の電極Ｅ２に接続されている。尚、コンタクトホールＣＨは第二の平坦化膜ＯＣ２、第四の絶縁膜ＩＬ４、第一の電極Ｅ１の孔からなる多重孔であるが、図２では第四の絶縁膜ＩＬ４の孔で示している。
【００２０】
第二の電極Ｅ２は概略線状で信号配線ＳＬに平行に伸長しており、信号配線ＳＬと走査配線ＧＬの作る格子を一画素とすると、第二の電極Ｅ２は一画素内に分布している。信号配線ＳＬと走査配線ＧＬのピッチはそれぞれ８．４μm、２５．２μmであり、画素の精細度は１０００ｐｐｉに相当する。
【００２１】
第二の電極Ｅ２を拡大して図３Ａに示す。第二の電極Ｅ２は先端部ＴＰと伸長部ＥＴとドメイン固定構造ＤＥから成り、ドメイン固定構造ＤＥは伸長部ＥＴよりも幅が広く、コンタクトホールＣＨを中心とした概略円状の平面形状である。先端部ＴＰは伸長部ＥＴを挟んでドメイン固定構造ＤＥの反対側に位置する。
【００２２】
図２に示すように、線状突起ＬＰは平面図上において線状で信号配線上に分布し、ドメイン固定突起ＤＰは平面図上において円形で信号配線上かつドメイン制御構造ＤＥの横に分布している。また、線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰは繋がっている。第二の電極Ｅ２はドメイン制御構造ＤＥにおいてドメイン固定突起ＤＰに最も近接している。
【００２３】
図２中に記載したＡＡ’、ＢＢ’における断面図をそれぞれ図４Ａ、図４Ｂに示す。図４Ａは画素中央における断面であり、図４Ｂは薄膜トランジスタを含む断面である。第一の基板ＳＵ１は厚さ０．２mmのホウケイサンガラス製であり、第一の基板ＳＵ１上には液晶層ＬＣに近接する側より第一の配向膜ＡＬ１、スペーサＳＳ、第一の平坦化膜ＯＣ１、カラーフィルタＣＦ、ブラックマトリクスＢＭが形成されている。
【００２４】
第二の基板ＳＵ２も第一の基板ＳＵ１と同じく厚さ０．２mmのホウケイサンガラス製であり、第二の基板ＳＵ２上には液晶層ＬＣに近接する側より第二の配向膜ＡＬ２、線状突起ＬＰ、ドメイン固定突起ＤＰ、第二の電極Ｅ２、第四の絶縁膜ＩＬ４、第一の電極Ｅ１、第二の平坦化膜ＯＣ２、台座層ＢＳ、信号配線ＳＬ、第三の絶縁膜ＩＬ３、第二の絶縁膜ＩＬ２、走査配線ＧＬ、第一の絶縁膜ＩＬ１、ポリシリコン層ＰＳ、第二の下地膜ＵＣ２、第一の下地膜ＵＣ１、遮光層ＬＳを有する。
【００２５】
第一の配向膜ＡＬ１は光配向性のポリイミド膜であり、第一の平坦化膜ＯＣ１は非感光性の透明有機膜であり、膜厚は１．０μmである。ブラックマトリクスＢＭは黒色顔料を含むネガ型フォトレジストで、膜厚は１．５μmである。カラーフィルタＣＦは周期的に繰り返し配列された赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣからなる。
【００２６】
赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣはいずれも平面形状がストライプ状で、それぞれ赤色、緑色、青色の顔料を含むネガ型レジストから形成され、膜厚は何れも２．３μmである。尚、第一の基板上におけるカラーフィルタＣＦとブラックマトリクスＢＭと第一の平坦化膜ＯＣ１の積層順はこれに限らず、例えばブラックマトリクスＢＭをカラーフィルタＣＦよりも液晶層ＬＣ側に積層しても良く、この場合には後述する視角混色を低減する効果が得られる。
【００２７】
第二の配向膜ＡＬ２は第一の配向膜ＡＬ１と同じく光配向性のポリイミド膜であり、線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰは何れも光感光性の透明有機膜から成り、膜厚は１．０μmである。第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２はいずれもＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)膜で、膜厚は何れも５０nmである。
【００２８】
第二の電極Ｅ２はコンタクトホールＣＨ、台座層ＢＳ、スルーホールＴＨを介してポリシリコンＰＳに接続しており、画像信号に対応した画素電位を印加されている。第一の電極Ｅ１は図示していないものの表示部の端部より共通電位を印加されている。第四の絶縁膜ＩＬ４は低温成膜された窒化珪素膜で、膜厚は７０nmであり、第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２との重畳部は保持容量となる。
【００２９】
第二の平坦化層ＯＣ２はポジ型有機透明レジストで、膜厚は２．５μmである。信号配線ＳＬは線幅が１．５μmであり台座層ＢＳと同層で、チタン、アルミニウム（アルミニウム合金も含むものとする、以下同じ）、チタンの３層積層膜から成り、膜厚はそれぞれ２００ｎｍ、４５０ｎｍ、１００ｎｍである。台座層ＢＳはスルーホールＴＨを介してポリシリコン層ＰＳに接続されている。第三の絶縁膜ＩＬ３は窒化珪素膜で、膜厚は３５０ｎｍである。第二の絶縁膜とＩＬ２と第一の絶縁膜は酸化珪素膜で、膜厚はそれぞれ３５０ｎｍ、１００ｎｍである。
【００３０】
走査配線ＧＬは線幅が３．０μmで、これと遮光層ＬＳは何れもモリブデンタングステン合金膜で、膜厚はそれぞれ２５０ｎｍ、１００ｎｍである。ポリシリコン層ＰＳはアモルファスシリコン膜をレーザーアニール法で多結晶化した膜であり、膜厚は５０ｎｍである。第一の下地膜ＵＣ１と第二の下地膜ＵＣ２はそれぞれ酸化珪素膜、窒化珪素膜で、膜厚はそれぞれ１５０ｎｍ、１００ｎｍである。
【００３１】
図２、図４Ａ、図４Ｂには図示していないものの、信号配線ＳＬと走査配線ＧＬの交差部の一部にポストスペーサを有しており、液晶層ＬＣを保持し、なおかつその層厚を表示面内で均一化する。ポストスペーサは第一の基板ＳＵ１上、若しくは第二の基板ＳＵ２に形成された柱状の有機膜である。
【００３２】
液晶層ＬＣは配向方向の誘電率がその垂直方向よりも大きい正の誘電率異方性を有し、室温を含む広い温度範囲でネマチック相を示す。尚且つ高抵抗であり、保持期間中に電圧を十分に保持してフリッカ等を発生させない。液晶層ＬＣの電圧無印加時における配向状態はホモジニアス配向であり、第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２は液晶層ＬＣが信号配線ＳＬに対して平行に配向するように光配向処理されている。即ち、光配向処理のための偏光紫外光を、その振動方向が信号配線ＳＬに対して垂直になるように照射している。
【００３３】
第一の基板ＳＵ１の上側と第二の基板ＳＵ２の下側には第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２がそれぞれ配置され、第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２の吸収軸は液晶パネルの法線方向から観察して直交するように設定されていて、尚且つ第二の偏光板ＰＬ２の吸収軸は液晶層ＬＣの配向方向に平行である。以上のような第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２と液晶層ＬＣの軸配置により、ノーマリーブラック型の電圧−輝度特性が得られる。即ち電圧無印加時に暗表示となり、電圧印加と共に透過率が増大して明表示となる。
【００３４】
図５Ａに電圧無印加時における一画素内の液晶層ＬＣの配向状態を示す。図５Ａ中の棒は液晶層ＬＣの局所的な配向方向を示しており、一画素内の大半において信号配線ＳＬに対して平行であるが、ドメイン固定突起ＤＰにおいてのみ平行になっていない。ドメイン固定突起ＤＰは平面形状が直径４．６μmの円状で、断面は台形状であり、その頂部における膜厚は１．０μmであるが、頂部の周囲に斜面を有する。
【００３５】
図５Ｄ乃至図５Ｇに、ドメイン固定突起ＤＰでの光配向処理について半球ＤＰＭをモデルにして説明する。図５Ｄは、半球ＤＰＭを基板法線方向から見た図で、Ｙ方向が信号配線ＳＬの延伸方向であり、偏光紫外光の振動方向の垂直方向（以後振動垂直方向とする）である。なお、平面に形成された配向膜に法線方向から偏光紫外光を照射する場合では、偏光紫外光の振動垂直方向に液晶分子は初期配向する。即ち、配向膜を構成する高分子鎖のうち、偏光紫外光の振動方向に平行な成分が切断されるので、振動垂直成分に平行な高分子鎖が切断されずに残る。また、偏光紫外光の照射方向が配向膜面の法線方向であれば、その後の加熱処理時に高分子鎖が再配向する際に、振動垂直方向がそのまま初期配向方向になる。
【００３６】
図中符号ＥＰＤで示す矢印は、半球ＤＰＭ上の各微小平面における偏光紫外光の振動垂直方向を示す。半球ＤＰＭ上には一様な偏光紫外光が照射されるので、図５Ｄに示した様に半球ＤＰＭ上の振動垂直方向ＥＰＤは同一の方位角になる。図５Ｅは、図５Ｄに矢印Ｃで示す方向から半球ＤＰＭを見た図である。図５Ｅ中では、図５Ｄにおいて矢印Ｃで示す方向から振動垂直方向ＥＰＤを見たものになる。また、図５Ｅに示した様に振動垂直方向ＥＰＤは対応する微小平面に対して傾いており、微小平面を貫く。また、振動垂直方向ＥＰＤの微小平面に対する傾きであるチルト角は、半球ＤＰＭの頂点では０度であるが、下方に行くに従い増大し、円周ＣＣでは９０度になる。
【００３７】
半球ＤＰＭの曲面では光配向処理のための偏光紫外光が、曲面の法線に対して斜め方向から照射されるので、その後の加熱処理時に初期配向方向が振動垂直方向ＥＰＤからずれる。図５Ｆは図５Ｄに、図５Ｇは図５Ｅの加熱処理後にそれぞれ対応し、図中の矢印ＡＤは半球ＤＰＭ上における加熱処理後の初期配向方向を示す。図５Ｇに示した様に初期配向方向ＡＤは半球ＤＰＭの球面に沿う様に分布し、対応する微小平面に対するチルト角が０度になる。即ち、振動垂直方向ＥＰＤにチルト角があれば高分子鎖は微小平面に対して傾いているので不安定である。加熱処理時に高分子鎖は安定状態となるように配向変化して微小平面に対して平行になり、その結果初期配向方向ＡＤも微小平面に対して平行になる。具体的には、図５Ｇ中の拡大図に示した様に、微小平面ＭＳに対する振動垂直方向ＥＰＤの射影が初期配向方向になる。図５Ｇを上方から観察すると図５Ｆに示した様になり、初期配向方向の方位角は一様でなく、半球ＤＰＭの円周ＣＣに沿う様に分布している。
【００３８】
信号配線ＳＬ方向を0度として方位角を定義すると、振動垂直方向と初期配向方向とのなす角は方位角４５度もしくは１３５度（矢印Ｃで示す方向）において最大になる。なお曲面を斜面で考えた場合、斜面の傾き角を増大するほど再配向による配向方向のずれが大きくなる。
【００３９】
その一方で膜厚を一定とすると、斜面の傾き角を増大するほど斜面の面積が減少する。そのため傾き角を、４５度を含む範囲内、例えば３０度から６０度とすると、配向方向のずれ角とずれが生じる部分の面積を両立でき、周囲の液晶配向状態に十分な影響を及ぼすことができる。なお、斜面の傾きは、ドメイン固定突起ＤＰの厚さ方向の中央部分で測定すればよい。
【００４０】
この様にドメイン固定突起ＤＰでは初期配向方向は信号配線ＳＬに対して平行になっていないが、この部分を第一の基板ＳＵ１上のブラックマトリクスＢＭで被覆すれば、黒透過率の増加を防ぐことができる。また、本実施例では線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰを光感光性の透明有機膜で形成するが、光感光性の透明有機膜は現像時に台形状の断面となる。この形状を本焼成後も保つには、例えば１００℃で１０分間中間焼成した後で、２３０℃で３０分間本焼成すればよい。
【００４１】
また、基板法線方向から見て斜面の法線が配向処理方向に対して平行若しくは垂直であれば、斜面があっても配向方向はずれない。線状突起ＬＰは配向方向に平行なので、図５Ａに示した様に線状突起ＬＰ上において配向方向はずれない。また、ドメイン固定突起ＤＰにおいても円周が上下方向を向いている部分では配向方向にずれは生じず、円周が斜め方向を向いている部分において配向方向のずれが生じる。
【００４２】
図５Ｂはドメイン固定突起ＤＰ上の配向状態と、電圧印加時におけるフリンジ電界ＦＥを示している。第二の電極Ｅ２の周辺にフリンジ電界が発生しており、配向処理方向は伸長部ＥＴに平行なので、伸長部ＥＴにおいてフリンジ電界は配向処理方向に対して丁度垂直方向に印加される。伸長部ＥＴでは時計回りの回転と反時計回りの回転が釣り合った不安定な平衡状態になり、配向変化は周囲からの影響によって決まる。ここで周囲からの影響とは、ドメイン固定突起ＤＰにおける初期配向状態と、ドメイン固定構造ＤＥにおける電圧印加時の配向状態であり、これらが伝播して来ると同じ方向を向くように配向変化する。
【００４３】
一方電極の周囲にはその端面に垂直にフリンジ電界が形成されるので、ドメイン固定構造ＤＥの周囲では概略円形の端部に沿ってフリンジ電界の方向が変化している。ドメイン固定構造ＤＥの左右、及び下方ではフリンジ電界が配向処理方向に垂直若しくは平行なので、第二の電極Ｅ２の伸長方向と同様にして液晶配向は不安定な平衡状態になる。これ以外の部分で液晶層ＬＣはフリンジ電界に従い配向変化する。
【００４４】
図５Ｂ中に示した様にドメイン固定構造ＤＥ上のフリンジ電界ＦＥをｅ１、ｅ１´、ｅ２、ｅ２´、ｅ３、ｅ４に分類し、ドメイン固定突起ＤＰ上の配向状態もａ１、ａ２、ａ３、ａ４に分類すると、この内e３とa３は近接していて、尚且つ方向が概略等しい。前述のように液晶ＬＣは正の誘電率異方性の液晶材料から成るので、フリンジ電界ＦＥに沿うように配向変化する。そのため画素内のｅ３とａ３で挟まれた領域は電圧印加時にｅ３とａ３で定められる方向に配向変化する。
【００４５】
同様にしてｅ４とａ４も近接して概略同じ方向を向いており、ｅ４とa４で挟まれた領域は電圧印加時にe４とa４で定められる方向に配向変化する。e１とa１はe１´から離れているものの概略同じ方向を向いているので、e１とa１とe１´で挟まれた領域は電圧印加時にe１とa１とe１´で定められる方向に配向変化する。e２とa２とe２´で挟まれた領域についても同様である。
【００４６】
図５Ｃは電圧印加時の液晶層ＬＣの配向状態を示しており、なおかつドメイン固定突起ＤＰにおける初期配向状態と、ドメイン固定構造ＤＥにおける電圧印加時の配向状態が一画素内全体に及んだ状態である。図５Ｃ中の太線はドメイン境界ＤＢを示しており、太線で囲まれた領域は同じ回転方向に配向変化し、ドメインを形成している。
【００４７】
太線は画素境界と画素内に分布し、画素内を通る太線は二本あり、一方は信号配線ＳＬに平行で、他方は走査配線ＧＬに平行である。信号配線ＳＬに平行な太線は第二の電極Ｅ２上を通り画素中央に位置するが、走査配線ＧＬに平行な太線はコンタクトホールＣＨを通り画素中央から離れた部分に位置する。
【００４８】
太線で囲まれた各部分を図５Ｃ中に示した様に第一ドメインＤ１から第四ドメインＤ４とすると、第一ドメインＤ１と第四ドメインＤ４では時計回りの配向変化が生じ、第二ドメインＤ２と第三ドメインＤ３では反時計回りの配向変化が生じる。以上のようにして一画素を４分するようにドメインが生じるが、各ドメインは一画素内を四等分するのではなく、第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２はより広く、第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４はより狭い。
【００４９】
第二の電極Ｅ２の先端部ＴＰでは鋭角が消失して丸くなっており、その右半分と左半分はそれぞれ第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２に属する。この部分においても液晶層ＬＣの配向方向に対して斜めのフリンジ電界ｅ１´、ｅ２´が発生するが、その方向は各ドメイン内のドメイン固定構造ＤＥと同じ傾き方向で、なおかつドメイン各ドメイン内の固定突起ＤＰにおける初期配向方向とほぼ同じ傾き方向である。従って、第二の電極Ｅ２の先端部ＴＰもまた第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２の安定化に寄与する。
【００５０】
また内第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２が表示部に、第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４が非表示部に位置する。ドメイン境界では液晶層ＬＣの配向が電圧無印加時と変わらないため暗線となるが、表示部に現れる暗線は第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２間の一本のみとして、他の暗線は非開口部に押し込めることができる。
【００５１】
第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４ではドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥの距離が短いためより強固に配向規制されており、尚且つ自画素の第一ドメインＤ１や第二ドメインＤ２の側に向けて拡大することはドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥによって阻止される。また、隣接画素の第一ドメインＤ１や第二ドメインＤ２の側に向けて拡大することはフリンジ電界ｅ１´、ｅ２´によって阻止される。隣接画素が不点灯の場合にも第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４は第一の基板上のブラックマトリクスＢＭで遮光される範囲内に留まる。即ちこの時隣接画素の液晶層は不安定な平衡状態にあるわけではないので、第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４の伝播は第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２の配向規制力で阻止される。
【００５２】
電圧印加時の配向変化を液晶層厚方向で見るならば、捻じれ配向が生じている。しかし図５Ｃ中の第一ドメインＤ１内の配向状態を詳細に見ると、フリンジ電界近傍では初期配向からの配向変化が大きく、線状突起ＬＰでは初期配向からの変化が僅かである。配向方向の方位はフリンジ電界近傍から線状突起ＬＰにかけて変化しており、スプレー変形が形成されている。これにより実効的な弾性定数に関与するスプレー変形の割合が増大し、弾性定数が見かけ上増大する。以上のことは、第二ドメインＤ２内においても同様である。
【００５３】
線状突起ＬＰは液晶分子の初期配向方向に延伸する構造を有しており、線状突起ＬＰ近傍では、初期配向方向に配向規制力が強化されている。また、線状突起ＬＰでは液晶層の厚みが減少しており、物理的にも液晶分子の回転を規制する効果が増強されている。従って、線状突起ＬＰ近傍では電界の強度が低下していることに加えて、線状突起ＬＰによる配向規制力が強化されていることから、液晶分子の初期配向からの変化が僅かである。
【００５４】
図３Ａに示したように第二の電極Ｅ２の伸長部ＥＴの幅を一定としているが、これを最少加工寸法にすれば第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２の間に生じる暗線の幅を低減できる。前述のように第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２の間に生じる暗線は表示部に位置するが、これを細くすれば透過率を向上することができる。第二の電極Ｅ２の伸長部ＥＴの幅を低減すると共に第四の絶縁層ＩＬ４の膜厚も低減すれば、液晶層ＬＣの印加される電界強度を維持できる。具体的には伸長部ＥＴ幅と第四の絶縁層ＩＬ４の膜厚の比を一定にすれば良く、例えば１０から４０の範囲が好ましい。
【００５５】
この他にも、図３Ｂに示したように先端部ＴＰからドメイン固定構造ＤＥに向けて配向伸長部ＥＴの幅が増大するようにしても良い。伸長部ＥＴの右側と左側はそれぞれ第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２に属するが、この場合伸長部ＥＴのフリンジ電界ＦＥはその方向が液晶層ＬＣの初期配向方向に対して斜めになる。そのためフリンジ電界ＦＥも液晶層ＬＣの配向変化方向に影響を及ぼし、なおかつドメイン固定構造ＤＥ及びドメイン固定突起ＤＰの定める方向と同じになるので、第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２を更に安定化することができる。
【００５６】
線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰには光感光性の透明有機膜を用いたが、この他にも黒色レジストを用いても良い。この場合線状突起ＬＰはこれと重畳する信号配線ＳＬからの光反射を吸収するので、晴天時の屋外のような明るい環境下ででも高いコントラスト比の表示を得ることができる。
【００５７】
図４Ａ及び図４Ｂに示した様に線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰは第二の配向膜ＡＬ２を介して液晶層ＬＣに近接しているが、これを黒色レジストにした場合、これに含まれる顔料が液晶層ＬＣに影響を及ぼす場合がある。この場合線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰの積層順を変えて、例えば図６Ａに示した様に第四の絶縁膜ＩＬ４と第一の電極Ｅ１の間に形成しても良い。
【００５８】
第四の絶縁膜ＩＬ４は無機膜から成り下層の凹凸を平坦化しないので、線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰの凹凸形状は第四の絶縁膜ＩＬ４の膜厚分だけ拡大した形で第四の絶縁膜ＩＬ４上に形成され、この場合にも前述と同様にして液晶層ＬＣの配向状態を制御することができる。
【００５９】
あるいはまた、図６Ｂに示した様に線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰを第一の電極Ｅ１と第二の平坦化膜ＯＣ２の間に形成しても良い。第四の絶縁膜ＩＬ４と第一の電極Ｅ１は無機膜から成るので、同様にして液晶層ＬＣの配向状態を制御することができる。
【００６０】
更には、線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰを黒色レジストと金属膜の積層体としても良い。このうち金属膜を第一の電極Ｅ１に近接するように積層すれば、第一の電極Ｅ１の抵抗を見かけ上低減することができ、第一の電極Ｅ１に印加される共通電位の遅延を解消することができる。また黒色レジストが金属膜の上方に位置するので、金属膜の光反射は黒色レジストにより防止できる。
【００６１】
このような黒色レジストと金属膜の積層体は、黒色レジストを加工後にこれをレジストとして金属膜を加工すれば良い。即ち黒色レジストと金属膜を同一寸法で加工できるので、黒色レジストと金属膜の積層体の幅を低減できる。金属膜には、例えばモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層金属膜を用いることができる。
【００６２】
また、図２ではドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥの平面形状をいずれも円状に記載したが、これよりも高い加工精度が得られる場合には、これらを斜め線部分を延長した形状にすれば良い。図７Ａはその一例を示しており、方位角４５度及び１３５度の部分を延長して菱形に近い形状にした。
【００６３】
前述のようにドメイン固定突起ＤＰにおいて光配向処理方向からのずれが最大になるのは方位角４５度及び１３５度の部分なので、この部分を拡大して伸長部ＥＴの液晶配向に及ぼす影響を増大した。また、ドメイン境界はドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥの輪郭が液晶配向方向に対して平行若しくは垂直となる部分の上を通る様に形成されるが、平行若しくは垂直となる部分が菱形の角近傍に限定されたことによりドメイン境界がとりうる位置も限定されてドメインが安定化する。
【００６４】
図７Ｂは図５Ｂに対応し、ドメイン固定構造ＤＥ上のフリンジ電界ＦＥの向きとドメイン固定突起ＤＰ上の配向方向の関係を示す。ドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥは図７Ｂに示した様に菱形の角が互いに近接するように配置する。
【００６５】
これによりｅ１とａ１等、お互いに対応するドメイン固定構造ＤＥ上のフリンジ電界ＦＥの向きとドメイン固定突起ＤＰ上の配向方向がより同じ方向に近づくので、各ドメインの配向方向をより強固に規定してより一層安定化することができる。
【００６６】
以上により、１０００ｐｐｉの高精細画素においてスプレー変形を安定に形成することができた。これにより高精細で高速応答の表示装置が得られた。
【実施例２】
【００６７】
実施例１の液晶表示装置に対して本実施例では、第一の電極Ｅ１に画素電位を印加し、第二の電極Ｅ２に共通電位を印加し、これに伴い第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２の形状を変更した。図８Ａに第二の基板ＳＵ２上の信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨ、スルーホールＴＨ、第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２、線状突起ＬＰ、ドメイン固定突起ＤＰの平面分布を示す。
【００６８】
第一の電極Ｅ１は長方形状で一画素内に分布し、第二の電極Ｅ２は概略ベタ平面状で一画素内にスリットを有し、図８Ａ中に記載したのは第二の電極Ｅ２のスリットである。第二の電極Ｅ２のスリットは先端部ＴＰと伸長部ＥＴとドメイン固定構造ＤＥから成り、ドメイン固定構造ＤＥにおけるスリットは伸長部ＥＴよりも広く、コンタクトホールＣＨを中心とした概略円状の平面形状である。
【００６９】
図８Ａ中に記載したＡＡ’、ＢＢ’における断面図を、それぞれ図９Ａ、図９Ｂに示す。図９Ａは画素中央における断面であり、図９Ｂは薄膜トランジスタを含む断面である。図９Ｂに示した様に第一の電極Ｅ１はコンタクトホールＣＨを介して台座層ＢＳに接続されており、第四の絶縁膜ＩＬ４はコンタクトホールＣＨ上を覆っている。
【００７０】
図９Ａに示した様に第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２の重畳部は図４Ａに比較して広いので、実施例１よりも大きい保持容量が得られる。これにより保持期間中における液晶層ＬＣの電圧降下がより抑えられ、ちらつきの少ない表示が得られる。第二の電極Ｅ２のスリットの端にフリンジ電界が形成されて、液晶層ＬＣを駆動する。
【００７１】
線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰの平面分布は実施例１と同様で、図２と同様の分布を示す。従って、初期配向の分布も実施例１と同様である。また、電圧印加時において第二の電極Ｅ２のスリット端に形成されるフリンジ電界の分布は図５Ｂに示した実施例１のフリンジ電界の分布と同様であるため、一画素内に第一ドメインＤ１、第二ドメインＤ２、第三ドメインＤ３、第四ドメインＤ４が形成される。
【００７２】
図８Ａにおいてスリットの伸長部ＥＴの幅を一定としているが、これを最少加工寸法にすれば暗線幅を低減でき、透過率を向上できる。あるいはまた先端部ＴＰからドメイン固定構造ＤＥに向けてスリット幅を連続的に増大すれば、第一ドメインＤ１と第二ドメインＤ２を更に安定化できる。この時のスリット形状は、図３Ｂに示した第二の電極Ｅ２の輪郭を、スリットの輪郭として見た場合と同様である。
【００７３】
また、図８Ａでは一画素内にスリットが収まっているが、図８Ｂに示した様に信号配線ＳＬ方向に並ぶ画素間においてスリットを連結しても良い。即ち本実施例において第二の電極Ｅ２は共通電位にあるので、画素間でスリットを連結しても短絡等は生じない。
【００７４】
先端部ＴＰの位置は第二の電極Ｅ２を加工する際のエッチングがアンダー気味になるかオーバー気味になるかで変化しやすいが、スリットを連結して先端部ＴＰを除けばエッチング工程に依らずスリット形状が安定化し、表示面内でより均一な表示が得られる。尚且つ画素端まで分布させて一画素内のより広い領域の液晶層ＬＣを駆動することができるので、透過率が向上して明るい表示が得られる。
【００７５】
線状突起ＬＰとドメイン固定突起ＤＰは光感光性の透明有機膜の他にも黒色レジストを用いても良く、あるいはまた黒色レジストと金属膜の積層体としても良い。ドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥの平面形状は図８Ａに示した円状でも良いが、高い加工精度が得られる場合には図１０Ａに示した様な菱形に近い形状にしても良く、この場合ドメインをより安定化することができる。またこの場合にも図１０Ｂに示した様に信号配線ＳＬ方向に並ぶ画素間においてスリットを連結しても良い。
【００７６】
更には、図１１に示した様にドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥを重畳しても良い。即ち、ドメイン固定構造ＤＥ内は第四の絶縁膜ＩＬ４で被覆されているので、ドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥが重畳しても短絡は生じない。具体的には、ドメイン固定構造ＤＥをドメイン固定突起ＤＰ側に広げて形成した後、この上にドメイン固定突起ＤＰを形成する。ドメイン固定突起ＤＰの作る傾いた初期配向上にドメイン固定構造の傾いたフリンジ電界が直接形成されるので、第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４の配向方向をより強固に規定し、第三ドメインＤ３と第四ドメインＤ４をより一層安定化することができる。
【実施例３】
【００７７】
本実施例では、実施例２の液晶表示装置に対し、第一の電極Ｅ１と第二の平坦化膜ＯＣ２の間に第五の絶縁膜ＬＩ５と第三の電極Ｅ３を追加した。第三の電極Ｅ３は第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２と同じくＩＴＯ膜であり、画素端より共通電位を供給されている。第五の絶縁膜ＬＩ５は、第四の絶縁膜ＩＬ４と同じく低温焼成したＳｉＮ膜である。
【００７８】
本実施例における第二の基板ＳＵ２上の信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬ、コンタクトホールＣＨ、スルーホールＴＨ、第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２、線状突起ＬＰ、ドメイン固定突起ＤＰの平面分布は図８Ａ若しくは図８Ｂと同様であり、図８Ａ中のＡＡ’、ＢＢ’における断面図を、それぞれ図１２Ａ、図１２Ｂに示す。
【００７９】
図１２Ａは画素中央における断面であり、図１２Ｂは薄膜トランジスタを含む断面である。図１２Ｂに示した様に第三の電極Ｅ３と第五の絶縁膜ＬＩ５はコンタクトホールＣＨ周囲に空孔部有し、これにより第二の電極Ｅ２は実施例２と同様にコンタクトホールＣＨを介して台座層ＢＳに接続される。
【００８０】
図１２Ａに示した様に、画素電位にある第二の電極Ｅ２の下側に、共通電位にある第一の電極Ｅ１が第四の絶縁膜ＩＬ４を挟んで積層されている。第二の電極Ｅ２の上方に同じく共通電位にある第三の電極Ｅ３が第五の絶縁膜ＩＬ５を挟んで積層されている。そのため、第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２の重畳部、及び第二の電極Ｅ２と第三の電極Ｅ３の重畳部が保持容量として機能する。重畳部の面積は実施例２よりも更に広いためより大きな保持容量が得られ、表示のちらつきも一層出にくくなる。
【実施例４】
【００８１】
実施例４では、実施例３の液晶表示装置に対し、第一の基板ＳＵ１上にあったカラーフィルタＣＦを、第二の基板ＳＵ２上に形成した。赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣは信号配線ＳＬと走査配線ＧＬのなす格子中に周期的に繰り返し配列されている。
【００８２】
本実施例における第二の基板ＳＵ２上の信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬ、コンタクトホールＣＨ、第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２、線状突起ＬＰ、ドメイン固定突起ＤＰの平面分布は図８Ａ若しくは図８Ｂと同様であり、図８Ａ中のＡＡ’、ＢＢ’における断面図を、それぞれ図１３Ａ、図１３Ｂに示す。
【００８３】
図１３Ａは画素中央における断面であり、図１３Ｂは薄膜トランジスタを含む断面である。第一の基板ＳＵ１上には液晶層ＬＣに近接する側より第一の配向膜ＡＬ１、第一の平坦化膜ＯＣ１、ブラックマトリクスＢＭが形成されている。図３Ｂと図１３Ｂを比較して明らかなように、本実施例の第二の基板ＳＵ２は第二の平坦化膜ＯＣ２と第三の絶縁膜ＩＬ３の間にカラーフィルタＣＦを追加した構成である。
【００８４】
このように本発明の液晶表示装置はカラーフィルタＣＦが薄膜トランジスタと同一の基板上にあるＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｏｎ  Ａｒｒａｙ）方式であり、ＣＯＡ方式には視角混色を低減する効果がある。ここで視角混色とは純色表示したＩＰＳ方式もしくはＦＦＳ方式液晶表示装置に特有な現象で、観察する方位をカラーフィルタＣＦの繰り返し配列方向に平行にして、法線を含む範囲で極角を変えて観察した際に、その片側で色度が大きく変化して見える現象である。視角混色が生じると、視角方向において純色表示の色純度が低下したり、更にひどい場合には純色表示の色相が変化したりする。
【００８５】
液晶表示装置において画素とカラーフィルタＣＦは一対一に対応するように配置されており、光源光は互いに対応する画素とカラーフィルタＣＦを通過するべきで、この様な光をここでは整合光と呼ぶことにする。一方で互いに対応しない画素とカラーフィルタＣＦを光が通過する光路もあり、この様な光を非整合光と呼ぶことにすると、視角混色は非整合光が顕在化することによって生じる。
【００８６】
非整合光は画素サイズに依らず画素端部で一定量発生しているが、精細度の低い画素では整合光の割合が圧倒的に多いため顕在化しなかった。高精細化に伴い整合光が減少するのに対して、非整合光の発生量は一定なので、高精細化に伴い非整合光の割合が増大する。
【００８７】
その結果非整合光が顕在化して視角混色が発生するが、これは高精細画素では画素幅が小さく、カラーフィルタＣＦと画素のずれ幅やカラーフィルタＣＦと画素間の間隔が画素幅に対して無視できない程度に大きいことによる。ＣＯＡ方式ではカラーフィルタＣＦをアレイ基板上に形成することによりカラーフィルタＣＦと画素のずれ量を低減し、なおかつカラーフィルタＣＦと画素間の間隔も低減して視角混色を低減する。
【００８８】
以上は第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２が全体的にずれる場合を想定しているが、基板の厚さを低減すると、製造工程で加わる応力で基板に歪みが生じ、第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２が局所的にずれる場合もある。ＣＯＡ方式では、これら何れの場合においても視角混色を軽減する効果が得られる。また、第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２を高耐熱ポリイミドなどのプラスチックを適用すれば、表示面を曲面化することができる。ＣＯＡ方式では曲面化に伴い画素とカラーフィルタＣＦがずれることもないので、色ずれや視角混色のない曲面ディスプレイが得られる。
【実施例５】
【００８９】
本実施例は、実施例１の液晶表示装置に対し、図１４Ａに示した様にドメイン固定突起ＤＰを除き、線状突起ＬＰを縦方向に連続して形成している。この場合にもドメイン固定構造ＤＥの影響により一画素内に第一ドメインＤ１、第二ドメインＤ２、第三ドメインＤ３、第四ドメインＤ４が形成される。そして、本発明の効果をある程度得ることが出来る。
【００９０】
しかし、第四ドメインＤ４と隣接する画素の第二のドメインＤ２の境界は、自画素のドメイン固定構造ＤＥと隣接画素のドメイン固定構造ＤＥの配向変化が伝播して拮抗する場所に形成されるため不安定である。自画素のドメイン固定構造ＤＥと隣接画素のドメイン固定構造ＤＥの中間において配向変化が拮抗するものとすると、図１４Ｂに太線で示した様にドメイン境界は表示部の中央近くに位置する。
【００９１】
同様にして、第三ドメインＤ３と隣接する画素の第一のドメインＤ１の境界も表示部の中央近くに位置する。そのため図１４Ｂに示した様に画素内に走査配線ＧＬに平行なドメイン境界ＤＢが新たに形成されるので、これを目視すると表示面の輝度が低下して観察される。
【００９２】
なおこのドメイン境界ＤＢは不安定で、ドメイン固定構造ＤＥの僅かな形状の違いにより画素毎に異なる場所に形成され、更には液晶層ＬＣの熱揺らぎや外部からの押し圧力の影響でドメイン境界の位置が変動する。ドメイン境界ＤＢの位置の変動は透過率の不均一となって現れるため、目視では表示面上にムラが発生し、尚且つ色相の変化や色純度の低下が観察される。
【００９３】
実施例１の液晶表示装置では配向変化が拮抗するのに任せるのではなく、ドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥを用いてドメインの境界ＤＢを積極的に固定している。これからドメイン固定突起ＤＰを除くと、これまでドメイン固定突起ＤＰ上にあったドメイン境界ＤＢが不安定化して表示部に位置するようになり、その結果本実施例は、実施例１に比較して輝度が低下したりムラが発生したりする危険がある。
【実施例６】
【００９４】
本実施例は、実施例２の液晶表示装置に対し、図１５Ａに示した様にドメイン固定構造ＤＥを除いた構成である。具体的には第二の電極Ｅ２のスリット幅を均一にし、なおかつそのコンタクトホールＣＨ側の端部は内部にコンタクトホールＣＨを含まず、コンタクトホールＣＨよりも内側に配置した。その結果スリットは両端に先端部ＴＰを形成したような形状になる。ここでは実施例２と同じ位置の先端部を第一の先端部ＴＰ１、コンタクトホールＣＨ側の先端部を第二の先端部ＴＰ２と呼ぶことにする。本実施例でも、線状突起ＬＰ、ドメイン固定突起ＤＰの存在により、本発明の効果はある程度得ることが出来る。
【００９５】
先端部ＴＰも液晶層ＬＣを斜め方向に配向するようなフリンジ電界を発生し、尚且つ第一の先端部ＴＰ１の電圧印加時の配向方向は、これに近接するドメイン固定突起ＤＰの初期配向方向と同じ方向である。同様にして第二の先端部ＴＰ２の電圧印加時の配向方向は、これに近接するドメイン固定突起ＤＰの初期配向方向と同じ方向なので、この場合にも図１５Ｂに示した様に一画素内に第一ドメインＤ１、第二ドメインＤ２、第三ドメインＤ３、第四ドメインＤ４が形成される。
【００９６】
第二ドメインＤ２と第四ドメインＤ４の境界は、第一の先端部ＴＰ１と第二の先端部ＴＰ２から伝播した配向変化が拮抗する場所で決定されるので、例えば第一の先端部ＴＰ１と第二の先端部ＴＰ２の中間に位置する。同様にして、第一ドメインＤ１と第三ドメインＤ３の境界も第一の先端部ＴＰ１と第二の先端部ＴＰ２の中間に位置するので、走査配線ＧＬに平行なドメイン境界新たに発生する。
【００９７】
新たな暗線が表示部に発生するので、目視では表示部の輝度が低下する。第一の先端部ＴＰ１と第二の先端部ＴＰ２は離れているので、ドメイン境界の位置は不安定で、画素毎に異なる場所に形成される。そのため、目視では表示面上にムラが発生し、尚且つ色相の変化や色純度の低下が生じる。
【００９８】
以上のように、ドメイン固定構造ＤＥを除くとこれまでドメイン固定構造ＤＥ上にあったドメイン境界が不安定化して表示部に位置するようになり、本実施例の表示特性は実施例２に比較して低下する。
【実施例７】
【００９９】
本実施例は、実施例１の液晶表示装置に対し、図１６Ａに示した様にドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥの配置を変更し、ドメイン固定構造ＤＥとドメイン固定突起ＤＰは一列に並んでおらず、両者はその円周の接線が信号配線ＳＬ、走査配線ＧＬに対して斜めとなる点において近接している。このような構成であっても、線状突起、ドメイン固定突起等の存在によって、ある程度本発明の効果を得ることが出来る。
【０１００】
しかし、この場合、実施例一において近接していたドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥがずれてしまうので、ドメイン境界も長さが最短の直線状とならずに図１６Ｂに示した様な曲線状になる。このようなドメイン境界は不安定で、液晶層ＬＣの熱揺らぎや外部からの押し圧力の影響を受けて容易に変形する。
ドメイン境界の変化の仕方は画素毎に異なるので、暗線分布もまた画素毎に異なり、目視では表示ムラとなって観察される。更にはＲＧＢ各画素の透過率の比率が画像信号と異なれば、色相の変化や色純度の低下となって観察される。
【０１０１】
ドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥは配向処理方向に対して斜め方向に液晶層ＬＣを配向する機能を有するが、実施例１の液晶表示装置は両者を一列に並ぶように配置することにより、近接する斜めの配向方向を整合していた。ドメイン固定突起ＤＰとドメイン固定構造ＤＥをずらして配置すると、近接するドメイン固定突起ＤＰの初期配向と、ドメイン固定構造ＤＥの電圧印加時の配向方向が整合しなくなる。その結果、ドメイン境界が最少の長さとならずに不安定化して表示特性が低下する。したがって、本実施例は実施例１に比べて特性は低下する。
【符号の説明】
【０１０２】
ＡＬ１…第１配向膜、  ＡＬ２…第２配向膜、  ＢＣ…青色カラーフィルタ、  ＢＬ…バックライト、  ＢＭ…ブラックマトリクス、  ＢＳ…台座層、  ＣＦ…カラーフィルタ、  ＣＨ…コンタクトホール、  ＣＮ…接続部、  Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４…ドメイン、  ＤＢ…ドメイン境界、  ＤＥ…ドメイン固定構造、  ＤＰ…ドメイン固定突起、  Ｅ１…第１電極、  Ｅ２…第２電極、  Ｅ３…第３電極、  ＥＴ…伸張部、  ＧＣ…緑色カラーフィルタ、  ＧＬ…走査線、  ＩＬ１…第１絶縁膜、  ＩＬ２…第２絶縁膜、  ＩＬ３…第３絶縁膜、  ＩＬ４…第４絶縁膜、  ＩＬ５…第５絶縁膜、  ＬＣ…液晶層、  ＬＰ…線状突起、  ＬＳ…遮光層、  ＯＣ１…第１平坦化膜、  ＯＣ２…第２平坦化膜、  ＰＣ…周辺回路、  ＰＬ１…第１偏光板、  ＰＬ２…第２偏光板、  ＰＳ…ポリシリコン半導体、  ＲＣ…赤色カラーフィルタ、  ＳＬ…映像信号線、  ＳＵ１…第１基板、  ＳＵ２…第２基板、  ＴＨ…スルーホール、  ＴＰ…先端部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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