(57)【要約】【課題】  応答速度が速く、残像の発生が抑えられた垂直配向型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】  画素電極６６を有する第１基板６０と、対向電極７２を有する第２基板７０とを備えた液晶表示装置１００であって、画素電極６６が第１単位電極６６ａ及び第２単位電極６６ｂを有し、第２単位電極６６ｂに対向する第２基板７０の液晶層８０の側の面に線状に延びる線状突起７５が形成されており、電極間に所定の電圧が印加されたとき、第１単位電極６６ａに対応する液晶ドメインの液晶分子８１は、第１単位電極６６ａの略中心部を基準として略放射状に傾斜し、第２単位電極６６ｂに対応する液晶ドメインの液晶分子８１は、線状突起７５の延びる方向に垂直な面内で傾斜する。【選択図】図２
2008304544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記第１基板は、前記液晶層側に設けられた複数の画素電極を有し、
前記第２基板は、前記液晶層側に設けられた対向電極を有し、
前記複数の画素電極のそれぞれが第１単位電極及び第２単位電極を有し、
前記第２単位電極に対向する前記第２基板の前記液晶層側の面に、線状に延びる線状突起が形成されており、
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、前記第１単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記第１単位電極の略中心部を基準として略放射状に傾斜し、前記第２単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記線状突起の延びる方向に垂直な面内で傾斜する、液晶表示装置。
【請求項２】
前記第２基板が誘電体層を有し、前記誘電体層に基づいて前記線状突起が形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記誘電体層が、前記対向電極の前記液晶層側の面上に形成されている、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記誘電体層が遮光性を有する遮光膜からなる、請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１単位電極の略中心部に対面する前記第２基板の前記液晶層側の面に、誘電体からなる点状の突起が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１基板が、信号線、走査線、及び補助容量線を備えており、前記線状突起が、前記信号線、前記走査線、又は前記補助容量線に対面する位置に形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数の画素電極のそれぞれが２つの前記第１単位電極を有しており、前記第２単位電極が２つの前記第１単位電極の間に配置されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１基板が補助容量線を備えており、
前記第２単位電極が前記補助容量線の上に形成されており、
前記補助容量線の延びる方向を第１方向とし、前記第１方向に垂直な方向を第２方向とした場合、前記第２方向における前記第２単位電極の幅が、前記補助容量線の前記第２方向の幅よりも広い、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記補助容量線、信号線、及び走査線に囲まれた開口部における前記第１単位電極の前記第２方向の幅が、前記開口部における前記第２電極の前記第２方向の幅よりも大きい、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１単位電極の前記第１方向の幅が前記第２方向の幅よりも広い、請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記開口部の前記第２方向の幅に対する、前記第１単位電極の前記第２方向の幅の割合が、６５％以上８５％以下である、請求項９又は１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記開口部の前記第２方向の幅に対する、前記開口部における前記第２単位電極の前記第２方向の幅の割合が、１０％以上２５％以下である、請求項９から１１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、液晶表示装置に関し、特に、広視野角特性を有し、高品位の表示を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広視野角特性を有する液晶表示装置が開発され、パーソナルコンピュータのモニタや携帯情報端末機器の表示装置、あるいはテレビジョン受像機として広く利用されている。
【０００３】
広視野角特性を有する液晶表示装置の１つとして、垂直配向型液晶層を用いたもの（「ＶＡモード」といわれる。）がある。本出願人は、特許文献１に、電圧印加時に放射状傾斜配向ドメインを形成することによって視野角特性を改善したＶＡモードの液晶表示装置を開示している。この液晶表示装置においては、電圧印加時に、各画素内に複数の放射状傾斜配向ドメインが形成され、隣接する放射状傾斜配向ドメイン内の液晶分子の配向は互いに連続する。本出願人は、特許文献１に開示されている特徴的な配向状態を用いる液晶表示モードをＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（ＣＰＡ）モードと呼んでいる（非特許文献１）。特許文献１および非特許文献１の全ての開示内容を本明細書に参考のために援用する。
【０００４】
特許文献１には、画素電極に非中実部（導電層が無い部分、開口部）を設け、電圧印加時に画素電極の非中実部のエッジ部に生成される斜め電界を用いて、放射状傾斜配向を形成する構成が開示されている。更に、放射状傾斜配向を安定にするために、液晶層を介して画素電極に対向する基板の液晶層側に配向規制構造を設けた構成が開示されている（例えば特許文献１の図２７参照）。このような配向規制構造として、液晶層側に突き出た凸部が例示されている（例えば特許文献１の図２４（ｂ）参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０２５１１号公報
【非特許文献１】久保他、シャープ技報、第８０号、第１１〜１４頁（２００１年８月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の図２４（ｂ）に開示されているように、対向電極の液晶層側に凸部（突起）を設けた構成を採用しても、十分な応答特性が得られないことがある。例えば、次に述べるように、各放射状傾斜配向ドメインに対応する単位電極部（特許文献１における単位中実部）が大きくなると、各液晶ドメイン内の液晶分子に配向規制力が十分に及ばず、応答速度が低下するという問題がある。応答速度が遅いと、表示中に残像が発生するという問題が生じる。
【０００６】
図７〜図９を参照して、従来のＣＰＡモードの液晶表示装置の問題点を説明する。
【０００７】
図７は、特許文献１に記載されている従来のＣＰＡモードの液晶表示装置２０’の１つの画素に対応する領域２０Ａ’の構造を模式的に示す平面図であり、図８は、図７中のＢ−Ｂ’線に沿った模式的な断面図である。図８に示す液晶分子３２ａは、液晶層に電圧を印加していない状態（しきい値電圧未満の電圧が印加されている状態）の液晶分子である。なお、ここでは、簡略化のため、画素電極に所定の電圧（表示信号電圧）を供給するための配線構造（ＴＦＴ、ソースバスライン、ゲートバスライン）、液晶層に印加される電圧を保持するための補助容量（ＣＳ）等の説明は省略する。
【０００８】
図７および図８に示すように、従来の液晶表示装置２０’は、第１基板（例えばＴＦＴ基板）１１と、第２基板（例えばカラーフィルタ基板）２１と、第１基板１１と第２基板２１との間に設けられた垂直配向型の液晶層３２とを有する。ＣＰＡモードの液晶表示装置は、第１基板１１および第２基板２１の両側にクロスニコルに配置された一対の偏光板および、必要に応じて基板と偏光板との間に１／４波長板が設けられるがここでは省略する。１／４波長板を設けることによって光の利用効率を向上させることが出来る。
【０００９】
従来の液晶表示装置２０’は、第１基板１１の液晶層３２側に設けられた複数の画素電極１２’と、第２基板２１の液晶層３２側に設けられた対向電極２２とを有する。対向電極２２は、典型的には、全ての画素電極１２’に対向する１つの透明導電膜として形成される。ＣＰＡモードの液晶表示装置においては、各画素電極１２’は、複数の単位電極部１２ａ’を有し、画素電極１２’と対向電極２２との間に所定の電圧（液晶層のしきい値電圧以上の電圧であって、ある中間調を表示する電圧）が印加されたときに、各単位電極部１２ａ’に対応する液晶ドメインが形成され、液晶ドメイン内の液晶分子３２ａは放射状に傾斜した配向状態（単に「放射状傾斜配向」ということもある。）をとる。
【００１０】
単位電極部１２ａ’は接続部１２ｂによって互いに接続されており、同じ電位となる。単位電極部１２ａ’毎に、単位電極部１２ａ’に対応する１つの放射状傾斜配向ドメインが形成されるのは、独立した島に近い外縁を有している単位電極部１２ａ’のエッジ部に生成される斜め電界による配向規制力の作用の結果である。
【００１１】
ここに例示した画素電極１２’においては、４つの角を丸めた略正方形の、３つの島状の単位電極部１２ａ’が接続部１２ｂで互いに接続された構造を有している。従って、単位電極部１２ａ’の、接続部１２ｂで接続された部分以外のエッジ部に生成される電界は、単位電極部１２ａ’の中心に向かって傾斜し、液晶分子３２ａを放射状に傾斜配向させるように作用する。
【００１２】
ここでは、単位電極部１２ａ’と接続部１２ｂが同じ導電膜（例えばＩＴＯ膜）によって形成されている例を示しているが、複数の単位電極部１２ａ’は同じ電位となればよいので、例えば、各単位電極部１２ａ’を完全に独立した島状の単位電極部とし、各単位電極部１２ａ’の下層に設けた層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、各コンタクトホール内でＴＦＴのドレイン電極に電気的に接続しても良い。この場合、各単位電極部１２ａ’の全外周のエッジ部に生成される斜め電界が液晶分子３２ａを放射状に傾斜配向させるように作用するので配向を安定化させることができる。
【００１３】
また、ＣＰＡモードの画素電極の構造の特徴は、各単位電極部１２ａ’に対応して形成される放射状傾斜配向ドメインの間に、導電膜が存在しない部分（ここでは接続部１２ｂがない部分、特許文献１においては「非中実部」とも呼ばれている）が存在することにある。この導電膜が存在しない部分の液晶分子３２ａは、隣接する放射状傾斜配向ドメインの液晶分子３２ａの配向と整合するように連続性を保って配向するので、単位電極部１２ａ’に対応して形成される放射状傾斜配向ドメインの配向を安定化するように作用する。
【００１４】
対向電極２２の液晶層３２側の、各単位電極部１２ａ’のそれぞれの略中央部に対応する位置には、誘電体からなる突起（「凸部」または「リベット」とよばれることもある）２３が設けられている。図８に示すように、液晶分子３２ａは、この突起２３の表面（正確には突起２３を覆う垂直配向膜（不図示）の表面）に対して垂直に配向する。従って、突起２３の頂点を中心に液晶分子３２ａが放射状に傾斜配向し、放射状傾斜配向の中心軸ＳＡは突起２３の頂点付近に形成される。
【００１５】
このように、突起２３は、中心軸ＳＡが形成される位置を固定するように作用する。また、この突起２３の表面形状に起因する配向規制力は、電界の有無に拘わらず存在するので、電界無印加時または電界が弱い場合に放射状傾斜配向を安定化させる効果も有する。
【００１６】
次に図９を参照して、従来のＣＰＡモードの液晶表示装置２０’における液晶分子の配向について説明する。図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ液晶表示装置２０’において電圧無印加状態の液晶層３２（図８参照）に白表示のための電圧（最高階調を表示するための電圧）を印加した後、一定の時間が経過した後の液晶分子３２ａの配向状態を模式的に示しており、図９（ａ）は５ｍｓｅｃ後、図９（ｂ）は１０ｍｓｅｃ後、図９（ｃ）は１５ｍｓｅｃ後、図９（ｄ）は２０ｍｓｅｃ後をそれぞれ示している。なお、液晶層３２の厚さは３．５μｍであり、ネマチック液晶材料の誘電率異方性Δεは−２．８（２０℃）である。また、白電圧は７Ｖである。
【００１７】
図９（ａ）に示すように、白電圧を印加することによって、液晶層３２中に電界が形成される。このときに生成される電界の等電位線ＥＱは、単位電極部１２ａ’のエッジ部（導電膜が存在しない部分）で落ち込み（傾斜し）、単位電極部１２ａ’と対向電極２２との間ではほぼ平行である。なお、突起２３を形成する誘電体の誘電率は液晶層３２の平均の誘電率よりも小さいことが好ましく、このような場合には、突起２３の近傍の等電位線ＥＱは図示したように傾斜し、突起２３の表面形状による配向規制力と電界による配向規制力が協同して液晶分子３２ａを所定の方向に配向させるように作用する。
【００１８】
液晶分子３２ａに作用する配向規制力は、突起２３と単位電極部１２ａ’のエッジ部とにおいて強いので、これらの近傍の液晶分子３２ａから、等電位線ＥＱに平行になるように配向が変化する。図９（ｂ）から（ｃ）に示すように、時間の経過とともに、突起２３と単位電極部１２ａ’のエッジ部との間に位置する液晶分子３２ａへと配向変化が伝わり、最終的に図９（ｄ）に示すように、液晶層３２に印加された電圧に応じた配向状態（定常状態）に到達する。
【００１９】
従って、突起２３と単位電極部１２ａ’のエッジ部との距離が大きくなると、これらの間に位置する液晶分子３２ａの配向が変化し定常状態に到達するまでに長時間を要することになり、例えば、１フレーム（１垂直走査期間：たとえば１６．６ｍｓｅｃ）の間に定常状態に到達できず、残像として観察者に視認される場合がある。
【００２０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、応答速度が速く、残像の発生が抑えられた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】
【００２１】
本発明による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記第１基板は、前記液晶層側に設けられた複数の画素電極を有し、前記第２基板は、前記液晶層側に設けられた対向電極を有し、前記複数の画素電極のそれぞれが第１単位電極及び第２単位電極を有し、前記第２単位電極に対向する前記第２基板の前記液晶層側の面に、線状に延びる線状突起が形成されており、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、前記第１単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記第１単位電極の略中心部を基準として略放射状に傾斜し、前記第２単位電極に対応する液晶ドメインの液晶分子は、前記線状突起の延びる方向に垂直な面内で傾斜する。
【００２２】
ある実施形態では、前記第２基板が誘電体層を有し、前記誘電体層に基づいて前記線状突起が形成されている。
【００２３】
ある実施形態では、前記誘電体層が前記対向電極の前記液晶層側の面上に形成されている。
【００２４】
ある実施形態では、前記誘電体層が遮光性を有する遮光膜からなる。
【００２５】
ある実施形態では、前記第１単位電極の略中心部に対面する前記第２基板の前記液晶層側の面に、誘電体からなる点状の突起が形成されている。
【００２６】
ある実施形態では、前記第１基板が、信号線、走査線、及び補助容量線を備えており、前記線状突起が、前記信号線、前記走査線、又は前記補助容量線に対面する位置に形成されている。
【００２７】
ある実施形態では、前記複数の画素電極のそれぞれが２つの前記第１単位電極を有しており、前記第２単位電極が２つの前記第１単位電極の間に配置されている。
【００２８】
ある実施形態では、前記第１基板が補助容量線を備えており、前記第２単位電極が前記補助容量線の上に形成されており、前記補助容量線の延びる方向を第１方向とし、前記第１方向に垂直な方向を第２方向とした場合、前記第２方向における前記第２単位電極の幅が、前記補助容量線の前記第２方向の幅よりも広い。
【００２９】
ある実施形態では、前記補助容量線、信号線、及び走査線に囲まれた開口部における前記第１単位電極の前記第２方向の幅が、前記開口部における前記第２電極の前記第２方向の幅よりも大きい。
【００３０】
ある実施形態では、前記第１単位電極の前記第１方向の幅が前記第２方向の幅よりも広い。
【００３１】
ある実施形態では、前記開口部の前記第２方向の幅に対する、前記第１単位電極の前記第２方向の幅の割合が、６５％以上８５％以下である。
【００３２】
ある実施形態では、前記開口部の前記第２方向の幅に対する、前記開口部における前記第２単位電極の前記第２方向の幅の割合が、１０％以上２５％以下である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、１つの画素領域の中で、ＣＰＡモードの配向規制に加えて、線状突起による配向規制がなされるので、ＣＰＡモードの配向規制領域（第１単位電極の領域）を小さくすることができる。したがって、ＣＰＡモードに従う液晶分子の応答速度が向上する。また、各配向規制領域（または液晶ドメイン）が比較的小さく形成されるため、画素領域全体に渡って液晶分子の応答速度を向上する。したがって、本発明によれば、応答速度が速く、残像の発生が少ない液晶表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、本明細書に例示する実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
本明細書において「画素」とは、表示において特定の階調を表現する最小の単位を指し、カラー表示においては、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のそれぞれの階調を表現する単位に対応し、ドットとも呼ばれる。Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の組み合わせが、１つのカラー表示画素を構成する。また、「画素領域」とは、表示の「画素」に対応する液晶表示装置の領域を指すものとする。
【００３６】
また、本明細書において「垂直配向型液晶層」とは、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」ともいう。）が約８５°以上の角度で配向した液晶層をいう。液晶分子は負の誘電異方性を有し、クロスニコル配置された偏光板と組み合わせて、ノーマリーブラックモードで表示を行う。なお、配向膜は少なくとも一方に設ければ良いが、配向の安定性の観点から両側に設けることが好ましい。以下では、両側に垂直配向膜を設けた例を説明する。
【００３７】
（実施形態１）
図１及び図２を参照しながら、実施形態１の液晶表示装置１００を説明する。図１は、液晶表示装置１００における１つの画素領域５０の構成を模式的に表した平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った画素領域５０の断面構造を模式的に表した図である。なお、図２の液晶分子８１は、液晶層８０に電圧を印加していない状態（しきい値電圧未満の電圧が印加されている状態）の液晶分子を表している。
【００３８】
図２に示すように、液晶表示装置１００は、ＴＦＴ基板（第１基板）６０と、ＴＦＴ基板に対向する対向基板（第２基板）７０と、これらの基板の間に設けられた垂直配向型液晶層（単に液晶層とも呼ぶ）８０を備えている。垂直配向型液晶層８０は、負（Δε＜０）の誘電率異方性を有するネマチック液晶を含んでいる。
【００３９】
ＴＦＴ基板６０には、図１に示すように、信号線（ソースバスライン）６１と、信号線６１に略垂直に交わる走査線（ゲートバスライン）６２が形成されており、２つの走査線６２のほぼ中央には、走査線６２と略平行に伸びる補助容量線（Ｃｓライン）６３が形成されている。信号線６１と走査線６２の交差部付近にはＴＦＴ６４が設けられており、そのソース電極は信号線６１に、ゲート電極は走査線６２に、それぞれ接続されている。また、ＴＦＴ６４のドレイン電極は、次に述べる構成を有する画素電極に電気的に接続されている。
【００４０】
画素領域５０における上述した各配線及びＴＦＴ６４が形成されていない領域は光の透過領域となるが、ここでは、この領域を開口部（透過領域）６８と呼ぶ。１つの画素領域５０における開口部６８は、第１開口部６８ａ（図１の上の開口部）及び第２開口部６８ｂ（図１の下の開口部）からなる。
【００４１】
走査線６２の上にはゲート絶縁層（ＧＩ層）が、また、信号線６１及びＴＦＴ６４の上には層間絶縁層（ＰＡＳ層、ＪＡＳ層等）がそれぞれ形成されているが、ここでは、これらの絶縁層をまとめて絶縁層６５として表している。絶縁層６５の上面（液晶層側の面）には、ＩＴＯ等の透明電極材料からなる画素電極６６が設けられている。画素電極６６は、２つの第１単位電極６６ａ、２つの第１単位電極６６ａに挟まれた１つの第２単位電極６６ｂ、及び第１単位電極６６ａと第２単位電極６６ｂとを接続する接続部６６ｃからなる。
【００４２】
第２単位電極６６ｂは補助容量線６３を覆うように配置されており、第１単位電極６６ａは第２単位電極６６ｂと走査線６２と２つの信号線６１とに囲まれた開口部６８の中に形成されている。第１単位電極６６ａの周辺部は僅かに信号線６１又は走査線６２と重なってもよく、第２単位電極６６ｂの周辺部も信号線６１と僅かに重なり得る。
【００４３】
補助容量線６３の延びる方向、及び信号線６１の延びる方向をそれぞれ、第１方向及び第２方向とした場合、第１開口部６８ａ及び第２開口部６８ｂそれぞれの第１方向の幅は約７０μｍ、第２方向の幅は約９０μｍである。また、第１単位電極６６ａの第１方向の幅は約７５μｍ、第２方向の幅は約６６．５μｍであり、第２単位電極６６ｂの第１方向の幅は約７５μｍ、第２方向の幅は約４５μｍである。また、補助容量線６３の幅（第２方向の幅）は約１０μｍであり、第１開口部６８ａ及び第２開口部６８ｂそれぞれの内側における第２単位電極６６ｂの第２方向の幅（図１におけるｗ１及びｗ２）は、どちらも約１５μｍである。接続部６６ｃの長さ（第２方向に沿った第１単位電極６６ａと第２単位電極６６ｂとの間の距離）は約８．５μｍである。なお、これらの幅や長さは１つの例として示したものであり、各要素の大きさは本実施例のものに限定されない。
【００４４】
第１開口部６８ａ及び第２開口部６８ｂの第２方向の幅に対する第１単位電極６６ａの第２方向の幅の割合は、６５％以上８５％以下であることが好ましい。また、第１開口部６８ａの第２方向の幅に対するｗ１の割合、及び第２開口部６８ｂの第２方向の幅に対するｗ２の割合は、どちらも１０％以上２５％以下であることが好ましい。
【００４５】
なお、本実施形態の液晶表示装置は透過型の液晶表示装置であり、ここでは図示を省略しているが、走査線６２と第２単位電極６６ｂとの間には、導電性金属材料からなる層が形成されている。この層は、ドレイン配線６７を介してＴＦＴ６４のドレイン電極に電気的に接続されるとともに、絶縁層６５に形成されたコンタクトホールを介して第２単位電極６６ｂに電気的に接続されている。第１単位電極６６ａと第２単位電極６６ｂとは、接続部６６ｃを介して電気的に接続されている。
【００４６】
本実施形態では、上述の構成によりＴＦＴ６４のドレイン電極の電位が第１単位電極６６ａ及び第２単位電極６６ｂに供給されるものとしたが、第１単位電極６６ａを、コンタクトホールを介して直接ドレイン配線６７に接続してもよい。この場合、コンタクトホールは、透過領域を増やすために、後述する突起７４の下に設けることが好ましい。
【００４７】
対向基板７０は、図２に示すように、ＲＧＢ３原色のうちの１つの色に対応するＣＦ層（カラーフィルタ層）７１、ＣＦ層の液晶層８０の側に設けられた対向電極７２、対向電極７２の液晶層８０側の面上に部分的に設けられた誘電体層７３、及び誘電体からなる点状あるいは島状の突起（点状突起）７４を備えている。対向電極７２は対向基板７０のほぼ全面に渡って連続して形成されている。突起７４は、２つの第１単位電極６６ａそれぞれのほぼ中央に対面する、対向電極７２の液晶層８０側の面上に形成されている。なお、突起７４は形成されない場合もあり得る。
【００４８】
誘電体層７３は、補助容量線６３の上部（図２の上方向）の、対向電極７２の液晶層８０側の面上に形成される。誘電体層７３は、突起７４と同じ部材によって、突起７４と同じ製造工程で形成することができる。
【００４９】
誘電体層７３は、ＣＦ層７１と対向電極７２との間に設けても良い。画素領域５０の境界部分には、境界部分からの光漏れを防ぐために、ＣＦ層７１と対向電極７２との間に遮光膜であるブラックマトリクス（ＢＭ）が形成されるが、誘電体層７３はこのブラックマトリクスと同じ材料によって、同じ製造工程で形成され得る。また、誘電体層７３を、ＲＧＢ３色のうちの１つのカラーフィルタ層と同じ材料で形成してもよく、複数のカラーフィルタ層を積層して形成してもよい。この場合、誘電体層７３は、カラーフィルタ層と同じ製造工程で形成される。このように、誘電体層７３は、他の構成要素と同じ材料で、他の構成要素と同一の製造工程にて形成されるため、誘電体層７３を形成するために別途特別な工程を追加する必要はない。
【００５０】
このような誘電体層７３が形成されるため、第２単位電極６６ｂと対面する対向基板７０の液晶層８０側の面には、補助容量線６３の延びる方向に沿って線状突起（リブ）７５が形成され、同方向に沿った段差構造が形成される。線状突起７５の側面７６は基板面に対して傾斜を有する傾斜面となる。なお、誘電体層７３を対向電極７２の液晶層８０側の面上に形成する場合には、誘電体層７３自体が線状突起７５となり、誘電体層７３をＣＦ層７１と対向電極７２との間に形成する場合には、誘電体層７３上の対向電極７２が線状突起７５となる。
【００５１】
次に、第１単位電極６６ａ及び第２単位電極６６ｂに応じて形成される液晶ドメインについて説明する。
【００５２】
ＴＦＴ６４がオフ状態のとき、画素電極６６と対向電極７２との間には電圧が印加されず（黒表示状態）、図示しない配向膜によって、液晶分子は電極面にほぼ垂直に配向する。ＴＦＴ６４がオン状態となり、画素電極６６と対向電極７２との間に所定の電圧が印加されると、第１単位電極６６ａ及び第２単位電極６６ｂのそれぞれを単位とした液晶ドメインが形成される。このとき、第１単位電極６６ａの上の液晶分子は、突起７４を基準として略放射状に傾斜し、第２単位電極６６ｂの上の液晶分子は、線状突起７５の延びる方向に垂直な面内で傾斜する。
【００５３】
第１単位電極６６ａに対応する液晶ドメインの配向原理は、ＣＰＡモードによる配向原理であり、図９（ａ）〜（ｄ）を用いて前述したものと同じであるので、ここではその説明を省略する（図９に示した単位電極部１２ａ’が第１単位電極６６ａに相当する）。なお、図９で示した単位電極は、突起と単位電極のエッジ部との距離が大きく、液晶分子の応答速度に問題があったが、本実施例では、第１画素電極６６ａの第２方向に沿った幅が短いため、応答速度が向上する。
【００５４】
次に、第２画素電極６６ｂの上の液晶分子の配向について説明する。
【００５５】
図２に示したように、電圧が印加されないとき、配向膜の作用によって液晶分子８１は基板面にほぼ垂直に配向している。このとき、線状突起７５の側面７６付近の液晶分子８１は、側面７６にほぼ垂直に、すなわち、線状突起７５の延びる方向に垂直な面内で基板面に対して斜め方向に配向している。
【００５６】
図３は電圧無印加状態（図２参照）の液晶層８０に白表示のための電圧を印加した後、一定の時間が経過した後の液晶分子８１の配向状態を模式的に示している。ここで、図３（ａ）〜（ｃ）は、白電圧を印加した時点を基準に、図９（ａ）〜（ｃ）と同じ時刻における配向状態を示している。なお、液晶層８０の厚さは３．５μｍ、液晶分子の誘電率異方性Δεは−２．８（２０℃）、白表示のための電圧（白電圧）は７Ｖとしている。
【００５７】
図３（ａ）に示すように、白電圧の印加を開始することによって、液晶層８０中に電界が形成される。このときに生成される電界の等電位線ＥＱは、第２単位電極６６ｂのエッジ部（導電膜が存在しない部分）で落ち込み（傾斜し）、第２単位電極６６ｂと対向電極７２との間ではほぼ平行である。ただし、線状突起７５の側面７６付近では、側面７６に垂直な方向よりに傾斜した等電位線ＥＱが形成される。ここで、液晶分子８１には、線状突起７５の表面形状による配向規制力と電界による配向規制力が協同して作用し、これによって液晶分子８１が所定の方向に配向する。
【００５８】
液晶分子８１に作用する配向規制力は、線状突起７５の側面７６及び第２単位電極６６ｂの端部付近において強いので、その近傍の液晶分子８１から、等電位線ＥＱに平行になろうとする配向変化が始まる。液晶分子８１の配向方向は、予め傾斜している側面７６及び電極端部付近の液晶分子８１の影響を受け、線状突起７５の中心を境とした両側（図の左右両方向）にそれぞれ液晶分子８１の配向方向が揃った２つの液晶ドメインが形成され始める。
【００５９】
次に、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、時間の経過とともに、側面７６及び第２単位電極６６ｂの端部付近以外の液晶分子８１へと配向変化が伝わり、最終的に、液晶層８０に印加された電圧に応じた配向状態（定常状態）に到達し、線状突起７５の中心を境とした安定した２つの液晶ドメインが完成する。なお、液晶層８０には液晶分子８１と共にカイラル剤が入れられているため、電圧印加後に液晶分子８１は同じ方向に捩れて傾こうとする。よって、電圧印加直後に、液晶分子８１の配向方向が不安定な複数のドメイン（スイッチングドメイン）が発生することは少ない。
【００６０】
次に、本発明による液晶表示装置１００によって得られる効果を、参考例の液晶表示装置１００’を用いて説明する。
【００６１】
図４は、参考例の液晶表示装置１００’における１つの画素領域５０の構成を模式的に表した平面図である。実施形態１と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略する。
【００６２】
参考例の液晶表示装置１００’における画素電極６６’は、２つの第１単位電極６６ａ’、１つの補助単位電極６６ｄ’、及び第１単位電極６６ａ’と補助単位電極６６ｄ’とを接続する接続部６６ｃからなる。従来のＣＰＡモードの液晶表示装置では、有効表示面積を増やすために、単位電極が開口部のより広い範囲を覆うことが求められていたが、液晶表示装置１００’の２つの第１単位電極６６ａ’は、この従来の要求に応じて、それぞれ、第１開口部６８ａ及び第２開口部６８ｂのほぼ全面を覆うように設けられている。したがって、これら２つの第１単位電極６６ａ’に挟まれる補助単位電極６６ｄ’は、実施形態１の第２単位電極６６ｂと異なり、第１開口部６８ａにも第２開口部６８ｂにもはみ出すことはなく、補助容量線６３のみを覆うように形成されている。補助容量線６３の上部の対向基板には、実施形態１のように誘電体層７３が設けられてはおらず、よって、線状突起７５も形成されていない。
【００６３】
したがって、この液晶表示装置１００’では、図７で説明した従来の液晶表示装置と同様、突起７４と第１単位電極６６ａのエッジとの距離が大きく、電圧印加開始から全ての液晶分子の配向が定常状態に到達するまでに比較的長い時間を要することになる。また、補助単位電極６６ｄ’上の液晶ドメインに関しても、補助単位電極６６ｄ’の上に突起が形成されていないため、電圧印加時に補助単位電極６６ｄ’上の液晶分子の配向方向が定まりにくく、定常状態に達するまでに長い時間を要することになる。
【００６４】
実施形態１の液晶表示装置１００では、線状突起７５の存在により配向規制力が働くため、電圧印加時における第２単位電極６６ｂ上の液晶分子８１の配向方向が定まり、比較的短時間で配向を定常状態に安定させることができる。また、線状突起７５による配向規制力は、補助容量線６３の上の液晶分子８１のみならず、補助容量線６３近辺の開口部６８の中の液晶分子８１にも働き得る。したがって、実施形態１のように、第２単位電極６６ｂの幅を補助容量線６３の幅よりも広くしたとしても、液晶ドメイン内の全ての液晶分子８１を短時間で定常状態に置くことができる。
【００６５】
さらに、第２単位電極６６ｂに開口部６８の一部を覆わせることができるため、第１単位電極６６ａの面積を参考例に比べて小さくすることができる。これにより、第１単位電極６６ａのエッジからその中心位置（あるいは突起７４）までの距離が短くなり、液晶ドメインの中の液晶分子８１を短時間で定常状態に置くことが可能となる。なお、上述したように、線状突起７５は、別途特別な工程を追加することなく形成することが可能であるという利点もある。
【００６６】
実施形態１の液晶表示装置１００は、上述のように、ＣＰＡモードの配向規制に加えて線状突起７５を利用した配向規制を採用しているため、参考例の液晶表示装置１００’に比べて、応答速度が速く、より残像の発生を低減させることができる。なお、応答速度を参考例と比較した場合のその改善効果は、約１０％であった。
【００６７】
（実施形態２）
次に、本発明による液晶表示装置１００の第２の実施形態を説明する。
【００６８】
図５は、実施形態２の液晶表示装置１００における１つの画素領域５０の構成を模式的に表した平面図である。実施形態２は、実施形態１とは、以下に説明するように、画素電極６６の構成及び線状突起７５の位置が異なるのみであり、他の構成は実施形態１のものと同じである。よって、実施形態１と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略する。
【００６９】
図５に示すように、実施形態２の画素電極６６は、２つの第１単位電極６６ａ、４つの第２単位電極６６ｂ’、補助単位電極６６ｄ、及び第１単位電極６６ａと第２単位電極６６ｂ’とを接続する接続部６６ｃからなる。第１単位電極６６ａは、第１開口部６８ａ及び第２開口部６８ｂの中に形成されており、どちらも２つの第２単位電極６６ｂ’に挟まれている。
【００７０】
第２単位電極６６ｂ’は、いずれも信号線６１に平行に延びており、信号線６１と重なる部分及び開口部６８と重なる部分を有する。第１単位電極６６ａ及び第２単位電極６６ｂ’周辺部は、走査線６２又は補助容量線６３に僅かに重なってもよい。信号線６１の上部の対向基板７０には、実施形態１で述べたものと同じ誘電体層７３及び線状突起７５が、信号線６１と同じ方向に延びるように形成されている。
【００７１】
補助単位電極６６ｄは、第１開口部６８ａにも第２開口部６８ｂにもはみ出すことはなく、補助容量線６３のみを覆うように形成されている。補助容量線６３の上部の対向基板には、実施形態１のように誘電体層７３は設けられてはいない。なお、補助単位電極６６ｄの代わりに、実施形態１と同じ第２単位電極６６ｂを形成することも可能である。
【００７２】
実施形態２の液晶表示装置１００では、信号線６１の上の線状突起７５によって、第２単位電極６６ｂ’の上の液晶分子８１に対して、実施形態１と同様の配向規制力が働く。これにより、電圧印加時における第２単位電極６６ｂ’上の液晶分子８１の配向方向が定まり、比較的短時間で配向を定常状態に安定させることができる。また、第２単位電極６６ｂ’に開口部６８の一部を覆わせることができるため、第１単位電極６６ａの面積を小さくすることができる。これにより、第１単位電極６６ａのエッジからその中心位置（あるいは突起７４）までの距離が短くなり、液晶ドメインの中の液晶分子８１を短時間で定常状態に置くことが可能となる。
【００７３】
（実施形態３）
次に、本発明による液晶表示装置１００の第３の実施形態を説明する。
【００７４】
図６は、実施形態３の液晶表示装置１００における１つの画素領域５０の構成を模式的に表した平面図である。実施形態３は、実施形態１とは、以下に説明するように、画素電極６６の構成及び線状突起７５の位置が異なるのみであり、他の構成は実施形態１のものと同じである。よって、実施形態１と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略する。
【００７５】
図６に示すように、実施形態３の画素電極６６は、２つの第１単位電極６６ａ、１つの第２単位電極６６ｂ、２つの第２単位電極６６ｂ’’、及び第１単位電極６６ａと第２単位電極６６ｂ及び第２単位電極６６ｂ’’とを接続する接続部６６ｃからなる。第１単位電極６６ａは、第１開口部６８ａ及び第２開口部６８ｂの中に形成されており、どちらも第２単位電極６６ｂと第２単位電極６６ｂ’’に挟まれている。したがって、実施形態３の第１単位電極６６ａの信号線６１に沿った方向の幅は、実施形態１の第１単位電極６６ａの幅よりも狭い。
【００７６】
第２単位電極６６ｂは、実施形態１のものと同様、補助容量電極６３を覆うと共に、開口部６８側にはみ出して形成され、補助容量線６３の上には実施形態１と同じ線状突起７５が形成されている。第２単位電極６６ｂ’’は、走査線６２に平行に延びており、走査線６２と重なる部分及び開口部６８と重なる部分を有する。走査線６２の上部の対向基板７０には、実施形態１で述べたものと同じ誘電体層７３及び線状突起７５が、走査線６２と同じ方向に延びるように形成されている。
【００７７】
実施形態３の液晶表示装置１００では、第１単位電極６６ａ及び第２単位電極６６ｂの上に、実施形態１で述べたものと同じモードの液晶ドメインが形成され、さらに、第２単位電極６６ｂ’’の上の液晶分子８１に対しても、走査線６２の上の線状突起７５による配向規制力が働く。したがって、第１単位電極６６ａ、第２単位電極６６ｂ上の液晶分子８１のみならず、第２単位電極６６ｂ’’上の液晶分子８１も、短時間でその配向を定常状態に安定させることができる。また、第１単位電極６６ａの面積を実施形態１よりもさらに小さくすることができるので、第１単位電極６６ａ上の液晶分子８１をさらに短時間で定常状態に置くことが可能となる。なお、実施形態３の第２単位電極６６ｂを、実施形態２の補助単位電極６６ｄに置きかえてもよい。この場合、補助容量線６３の上には線状突起７５は形成しなくてよい。
【００７８】
以上、実施形態１〜３によって説明したように、本発明による液晶表示装置１００は、第１単位電極６６ａの面積が小さいので、第１単位電極６６ａ上の液晶分子８１の応答性を向上させることができる。また、それと同時に、信号線６１、走査線６２、又は補助容量線６３の上に線状突起７５を配置することにより、第１単位電極６６ａの上以外の液晶分子８１の応答性も向上させることができる。
【００７９】
線状突起７５は遮光性を有する配線部分の上に配置されるので、線状突起７５を設けることによって透過率が低下することはない。また、線状突起７５は、特別な工程を追加することなく形成することができる。よって、本発明によれば、透過率が高く応答速度の速い表示が可能な液晶表示装置を、製造効率よく提供することが可能となる。
【００８０】
なお、上述した実施形態では、第１単位電極６６ａは各画素領域に２つ配置されるとしたが、本発明による液晶表示装置はこれに限定されることはなく、各画素領域に３つ以上の第１単位電極６６ａが形成されているものも本発明の液晶表示装置に含まれる。
【００８１】
また、画素電極及び線状突起の材料、形状、大きさ、位置等は、上述したものに限られず、これらの構成要素を配置することにより本発明の効果を得ることができる液晶表示装置であれば、本発明の液晶表示装置の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明によれば、透過率が高く、残像の発生が抑えられた高画質の液晶表示装置を、比較的低コストで提供することができる。本発明による液晶表示装置は、種々の液晶表示装置、例えば、携帯電話、カーナビ等の車載表示装置、ＡＴＭや販売機等の表示装置、携帯型表示装置、ノート型ＰＣなどの液晶表示装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施形態１の液晶表示装置における１つの画素領域の構成を模式的に表した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿った画素領域５０の断面構造を模式的に表した図である。
【図３】実施形態１の液晶表示装置における電圧印加開始後の液晶分子の状態を表した断面図であり、（ａ）は５ｍｓｅｃ後、（ｂ）は１０ｍｓｅｃ後、（ｃ）は１５ｍｓｅｃ後の状態をそれぞれ示している。
【図４】参考例の液晶表示装置における１つの画素領域の構成を模式的に表した平面図である。
【図５】実施形態２の液晶表示装置における１つの画素領域の構成を模式的に表した平面図である。
【図６】実施形態３の液晶表示装置における１つの画素領域の構成を模式的に表した平面図である。
【図７】従来のＣＰＡモードの液晶表示装置における画素電極の構成を示した図である。
【図８】従来のＣＰＡモードの液晶表示装置における電圧無印加時の液晶分子の状態を表した断面図である。
【図９】従来のＣＰＡモードの液晶表示装置における電圧印加開始後の液晶分子の状態を表した断面図であり、（ａ）は５ｍｓｅｃ後、（ｂ）は１０ｍｓｅｃ後、（ｃ）は１５ｍｓｅｃ後、（ｄ）は２０ｍｓｅｃ後の状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００８４】
１１  第１基板（ＴＦＴ側ガラス基板）
１２’  画素電極
１２ａ’  単位電極部
１２ｂ  接続部
２０’  液晶表示装置
２０Ａ’  画素に対応する領域
２１  第２基板（カラーフィルタ側ガラス基板）
２２  対向電極
２３  突起（凸部またはリベット）
３２  垂直配向型液晶層
３２ａ  液晶分子
５０  画素領域
６０  ＴＦＴ基板（第１基板）
６１  信号線（ソースバスライン）
６２  走査線（ゲートバスライン）
６３  補助容量線（Ｃｓライン）
６４  ＴＦＴ
６５  絶縁層
６６、６６’  画素電極
６６ａ、６６ａ’  第１単位電極
６６ｂ、６６ｂ’、６６ｂ’’  第２単位電極
６６ｃ  接続部
６６ｄ、６６ｄ’  補助単位電極
６７  ドレイン配線
６８  開口部（透過領域）
６８ａ  第１開口部
６８ｂ  第２開口部
７０  対向基板（第２基板）
７１  ＣＦ層（カラーフィルタ層）
７２  対向電極
７３  誘電体層（線状突起）
７４  突起（点状突起）
７５  線状突起
７６  側面
８０  垂直配向型液晶層（液晶層）
８１  液晶分子
１００、１００’  液晶表示装置
【図１】
2008304544.tif 000003
【図２】
2008304544.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008304544.tif 000007
【図６】
2008304544.tif 000008
【図７】
2008304544.tif 000009
【図８】
2008304544.tif 000010
【図９】
2008304544.tif 000011