(57)【要約】【課題】配向処理が均一に施されて十分な配向規制力を発揮する配向膜を有する液晶表示装置及びこれを備える電子機器を提供すること。【解決手段】素子基板２１が、液晶層２３と接して液晶分子の配向方向を規制すると共に画素電極１１を覆うように設けられた配向膜３４を有し、配向膜３４の膜厚が、画素電極１１の膜厚よりも厚い。【選択図】図３
2008090279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持する一対の基板のうち一方の基板に一対の電極が設けられ、該一対の電極間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動させる液晶表示装置であって、
前記一方の基板が、前記液晶層と接して前記液晶分子の配向方向を規制すると共に前記一対の電極の少なくとも一方を覆うように設けられた配向膜を有し、
該配向膜の膜厚が、該配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、１００ｎｍ以下であり、
前記配向膜の膜厚が、４０ｎｍより大きく１５０ｎｍ以下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】
前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、５５ｎｍ以下であり、
前記配向膜の膜厚が、８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下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４】
前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、６０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、１５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記配向膜と接触する一方の前記電極が、互いに電気的に接続された複数の帯状部を有して構成されており、
他方の前記電極は、一方の前記電極が形成された平面領域を含むと共に一方の前記電極よりも大きな面積を有して形成されているとともに、一方の前記電極と絶縁層を介して配置されることを特徴とする請求項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】
前記一方の電極が、前記複数の帯状部それぞれの一端を互いに接続する接続部を有し、
前記複数の帯状部それぞれの他端が、開放端となっていることを特徴とする請求項６項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記帯状部の両端部それぞれに、両端に向かうにしたがって中央部における中心線から離間する曲部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横電界駆動方式を用いた液晶表示装置及びこれを備える電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置の高視野角化を図る一手段として、液晶層に対して基板方向の電界を発生させて液晶分子の配向制御を行う方式（以下、横電界方式と称する）を用いることが知られており、このような横電界方式としてＩＰＳ（In-Plane Switching）方式やＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式が知られている。
【０００３】
一般に、このような横電界方式を用いた液晶表示装置では、液晶層を挟持する一対の基板のうちの一方に液晶層を駆動するための一対の電極が設けられている。そして、ＦＦＳ方式を用いた液晶表示装置では、一対の電極のうちの一方が基板の液晶層側の表面近傍に配置されており、この一方の電極上に配向膜が形成されている。この配向膜は、一方の電極上にポリイミドなどの有機材料を塗布し、これにラビング布を擦り付けるラビング処理を施すことによって形成されている。しかし、一方の電極が間隔をあけて複数配置された幅狭の帯状電極を有しており、配向膜の形成面に微細な段差構造が形成されているため、配向膜にはこの段差構造の影響による段差部が形成される。これにより、この段差部に他の箇所と異なるラビング処理が施されてしまい、光漏れや配向規制力の低下などが発生することがある。
【０００４】
そこで、配向膜として光反応性ポリイミドを用いた光配向処理によって配向膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この配向処理では、偏光した紫外線などを光反応性ポリイミドの表面に照射することで、微細な段差構造の影響を受けずに偏光に応じた配向方向を形成する。
【特許文献１】特開２００４−２０６０９１号公報
【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、上記従来の配向処理においても、以下の課題が残されている。すなわち、光配向処理では配向膜による液晶分子の配向規制力が小さく、また均一な配向処理を施すことが困難である。また、ラビング布を用いたラビング処理と比較して量産性が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、配向処理が均一に施されて十分な配向規制力を発揮する配向膜を有する液晶表示装置及びこれを備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板のうち一方の基板に一対の電極が設けられ、該一対の電極間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動させる液晶表示装置であって、前記一方の基板が、前記液晶層と接して前記液晶分子の配向方向を規制すると共に前記一対の電極の少なくとも一方を覆うように設けられた配向膜を有し、該配向膜の膜厚が、該配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚よりも厚いことを特徴とする。
【０００８】
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜とすることで、配向膜の平坦性が向上して均一なラビング処理が施され、配向規制不良による表示焼付を軽減することができる。
すなわち、配向膜の膜厚を配向膜と接触する電極の膜厚よりも厚くすることで、電極上に配向膜を形成する際、塗布された配向膜のレベリング効果により、配向膜の上面において電極を被覆する領域と電極を被覆しない領域とのそれぞれの上面の段差が小さくなる。そして、配向膜上面の平坦性を向上させることで、所望のラビング処理を均一に施すことが可能となる。これにより、配向膜が、液晶分子に対する十分な配向規制力を有することとなる。このため、液晶層に横電界を発生させたときに、発生した電界の経路中の各部材の界面において電荷が帯電しても、十分な配向規制力を維持することができる。以上より、配向膜の帯電に起因した配向規制不良を低減して表示焼付を防止する。
したがって、表示焼付が軽減され、良好な画像表示を行うことができる。
【０００９】
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、１００ｎｍ以下であり、前記配向膜の膜厚が、４０ｎｍより大きく１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚を１００ｎｍ以下として電極による段差を低減することで、電極上に形成される配向膜の平坦性を確実に維持できる。また、配向膜の膜厚を４０ｎｍより大きく１５０ｎｍであって電極の膜厚よりも大きい値とすることで、電極によって形成される段差部が軽減される。
【００１０】
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、５５ｎｍ以下であり、前記配向膜の膜厚が、８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚を５５ｎｍ以下として電極による段差を低減することで、電極上に形成される配向膜の平坦性をより確実に維持できる。また、配向膜の膜厚を８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下とすることで、電極によって形成される段差部がさらに軽減される。
【００１１】
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、６０ｎｍ未満であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚及びこの電極上における配向膜の膜厚との和と、電極が形成されていない領域にける配向膜の膜厚との差を６０ｎｍ未満とすることで、電極と接触する配向膜の上面における段差を十分に軽減できる。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、１５ｎｍ未満であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚及びこの電極上における配向膜の膜厚との和と、電極が形成されていない領域にける配向膜の膜厚との差を１５ｎｍ未満とすることで、電極と接触する配向膜の上面における段差をより十分に軽減できる。
【００１３】
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接触する一方の前記電極が、互いに電気的に接続された複数の帯状部を有して構成されており、他方の前記電極は、一方の前記電極が形成された平面領域を含むと共に一方の前記電極よりも大きな面積を有して形成されているとともに、一方の前記電極と絶縁層を介して配置されることとしてもよい。
この発明では、複数の帯状電極によって形成された段差構造の影響を受けることなく、平坦性が高くかつ十分な配向規制力を有する配向膜が形成されるので、配向規制不良による表示焼付を抑制できる。
【００１４】
また、本発明の液晶表示装置は、前記一方の電極が、前記複数の帯状部それぞれの一端を互いに接続する接続部を有し、前記複数の帯状部それぞれの他端が、開放端となっていることが好ましい。
この発明では、帯状部の他端を開放端にすることで、開口率が向上する。
【００１５】
また、本発明の液晶表示装置は、前記帯状部の両端部それぞれに、両端に向かうにしたがって中央部における中心線から離間する曲部が形成されていることが好ましい。
この発明では、帯状部の両端部近傍におけるリバースツイストドメインなどの表示不良を低減できる。
【００１６】
また、本発明の液晶表示装置は、他方の前記電極が、前記一対の電極間の電界を制御する駆動素子に接続されていることとしてもよい。
この発明では、駆動素子に接続されない一方の電極を駆動素子に接続される他方の電極よりも液晶層に近接して配置する。
【００１７】
また、本発明の電子機器は、上記記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜の膜を厚膜とすることで、上述と同様に、表示焼付が軽減されて良好な画像の表示が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
以下、本発明における液晶表示装置の第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は液晶表示装置の等価回路図、図２は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図３は図２のＡ−Ａ’矢視断面図、図４は図２の光学軸配置を示す説明図である。
【００１９】
〔液晶表示装置〕
本実施形態における液晶表示装置１は、ＦＦＳ方式を用いたカラー液晶表示装置であって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」、一組（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。
【００２０】
まず、液晶表示装置１の概略構成について説明する。液晶表示装置１は、図１に示すように、画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域がマトリックス状に配置されている。
また、液晶表示装置１の画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極（第１電極）１１と、画素電極１１をスイッチング制御するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）素子（駆動素子）１２とが形成されている。このＴＦＴ素子１２は、ソースが液晶表示装置１に設けられたデータ線駆動回路１３から延在するデータ線１４に接続され、ゲートが液晶表示装置１に設けられた走査線駆動回路１５から延在する走査線１６に接続され、ドレインが画素電極１１に接続されている。
データ線駆動回路１３は、データ線１４を介して画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各サブ画素領域に供給する構成となっている。また、走査線駆動回路１５は、走査線１６を介して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、データ線駆動回路１３は、画像信号Ｓ１〜Ｓｎをこの順で線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線１４同士に対してグループごとに供給してもよい。また、走査線駆動回路１５は、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
【００２１】
そして、液晶表示装置１は、スイッチング素子であるＴＦＴ素子１２が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線１４から供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎが所定のタイミングで画素電極１１に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、画素電極１１と液晶を介して配置された後述する共通電極４１との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号Ｓ１〜Ｓｎがリークすることを防止するため、画素電極１１と後述する共通電極４１との間に形成される液晶容量と並列接続されるように蓄積容量１８が付与されている。この蓄積容量１８は、ＴＦＴ素子１２のドレインと容量線１９との間に設けられている。
【００２２】
次に、液晶表示装置１の詳細な構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、図２では、対向基板の図示を省略している。また、図３では、画素電極を構成する帯状電極の図示を適宜省略している。
液晶表示装置１は、図３に示すように、素子基板（一方の基板）２１と、素子基板２１と対向配置された対向基板（他方の基板）２２と、素子基板２１と対向基板２２との間に挟持された液晶層２３と、素子基板２１の外面側（液晶層２３と反対側）に設けられた偏光板２４と、対向基板２２の外面側に設けられた偏光板２５とを備えている。そして、液晶表示装置１は、素子基板２１の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶表示装置１には、素子基板２１と対向基板２２とが対向する領域の縁端に沿ってシール材（図示略）が設けられており、このシール材、素子基板２１及び対向基板２２によって液晶層２３が封止されている。
【００２３】
素子基板２１は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体３１と、基板本体３１の内側（液晶層２３側）の表面に順に積層されたゲート絶縁膜３２、層間絶縁膜３３及び配向膜３４とを備えている。
また、素子基板２１は、基板本体３１の内側の表面に配置された走査線１６、容量線１９及び共通電極４１と、ゲート絶縁膜３２の内側の表面に配置されたデータ線１４（図２に示す）、半導体層４２、ソース電極４３ドレイン電極４４及び容量電極４５と、層間絶縁膜３３の内側の表面に配置された画素電極１１とを備えている。
【００２４】
ゲート絶縁膜３２は、窒化シリコンや酸化シリコンなどのような絶縁性を有する透光性材料で構成されており、基板本体３１上に形成された走査線１６、容量線１９及び共通電極４１を覆うように設けられている。
【００２５】
層間絶縁膜３３は、ゲート絶縁膜３２と同様に、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜３２上に形成された半導体層４２、ソース電極４３、ドレイン電極４４及び容量電極４５を覆うように設けられている。そして、層間絶縁膜３３のうち平面視で画素電極１１の後述する枠部１１ａ及び容量電極４５と重なる部分には、画素電極１１とＴＦＴ素子１２との導通を図るための貫通孔であるコンタクトホール３３ａが形成されている。
【００２６】
配向膜３４は、例えばポリイミドなどの有機材料で構成されており、層間絶縁膜３３上に形成された画素電極１１を覆うように設けられている。ここで、配向膜３４の膜厚ｄは、例えば８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下となっている。また、配向膜３４の上面における段差ｄｓは、１５ｎｍ未満となっている。なお、配向膜３４の膜厚ｄは、配向膜３４において画素電極１１を被覆していない領域における膜厚を示す。また、配向膜３４の上面における段差ｄｓは、画素電極１１の膜厚及び画素電極１１上における配向膜３４の膜厚の和ｄｅと、配向膜３４において画素電極１１を被覆していない領域における膜厚ｄとの差を示す。
また、配向膜３４には、画素電極１１を構成する後述する帯状電極１１ｂが形成する微細な段差構造によって段差部３４ａが形成されている。そして、配向膜３４の上面には、液晶層２３を構成する液晶分子を配向規制するための配向処理が施されている。この配向膜３４の配向方向は、図４に示す矢印Ｒ１方向のように、Ｘ軸と同方向となっている。なお、配向膜３４は、層間絶縁膜３３及びこの上面に形成された画素電極１１を覆うように上述した有機材料を塗布してこれを乾燥、硬化させた後、その上面にラビング処理を施すことによって形成されている。
【００２７】
データ線１４は、図２に示すように、Ｙ軸方向に延在しており、走査線１６及び容量線１９は、Ｘ軸方向に延在している。したがって、データ線１４、走査線１６及び容量線１９が平面視でほぼ格子状に配線されている。
半導体層４２は、走査線１６と平面視で重なる領域に部分的に形成されたアモルファスシリコンなどの半導体で構成されている。また、ソース電極４３は、図２に示すように、平面視でほぼ逆Ｌ字状を有する配線であって、データ線１４から分岐して半導体層４２と導通している。そして、ドレイン電極４４は、図２に示す−Ｙ側の端部においてサブ画素領域の辺端に沿って延在する接続配線４７と導通しており、接続配線４７を介してサブ画素領域の反対側の端縁部に形成された容量電極４５と導通している。これら半導体層４２、ソース電極４３及びドレイン電極４４によってＴＦＴ素子１２が構成される。したがって、ＴＦＴ素子１２は、データ線１４及び走査線１６の交差部近傍に設けられている。
【００２８】
容量電極４５は、平面視でほぼ矩形状を有しており、容量線１９と平面視で重なると共に容量電極４５上に画素電極１１の枠部１１ａのうち図２に示す−Ｙ側の端縁部と平面視で重なるように形成されている。そして、容量電極４５は、枠部１１ａのうち−Ｙ側の端縁部と平面視で重なる位置に設けられて層間絶縁膜３３を貫通するコンタクトホール３３ａを介して画素電極１１と導通している。また、容量電極４５と容量線１９とによって蓄積容量１８が形成されている。
【００２９】
画素電極１１は、平面視でほぼ梯子形状であって、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透光性導電材料で構成されており、その膜厚が５５ｎｍ以下となっている。そして、画素電極１１は、平面視で矩形の枠状の枠部１１ａと、ほぼＸ軸方向に延在すると共にＹ軸方向で間隔をあけて互いに平行となるように複数（１５本）配置された帯状電極（帯状部）１１ｂとを備えている。ここで、帯状電極１１ｂは、その両端がそれぞれ枠部１１ａのうちのＹ軸方向に延在する部分と接続されている。
共通電極４１は、平面視で図２に示すＸ軸方向に延在する帯状であって、画素電極１１と同様に、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で構成されている。そして、共通電極４１は、画素電極１１よりも液晶層２３から離間する側、すなわち、画素電極１１の基板本体３１側（画素電極１１と基板本体３１の間）に配置されている。そして、共通電極４１には、例えば、液晶層２３の駆動に用いられる所定の一定な電位あるいは０Ｖが印加されるもの、または所定の一定な電位とこれとは異なる他の所定の一定の電位とが周期的（フレーム期間ごとまたはフィルド期間）に切り替わる信号が印加されるものとされている。
以上より、画素電極１１と共通電極４１とは、絶縁層を構成するゲート絶縁膜３２及び層間絶縁膜３３を介して配置されている。また、画素電極１１を構成する帯状電極１１ｂは、その間隔が帯状電極１１ｂの電極幅や液晶層２３の層厚よりも小さくなっている。これにより、画素電極１１と共通電極４１とは、ＦＦＳ方式の電極構造を構成している。
【００３０】
対向基板２２は、図３に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成され基板本体５１と、基板本体５１の内側（液晶層２３側）の表面に順に積層されたカラーフィルタ層５２及び配向膜５３とを備えている。
カラーフィルタ層５２は、サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有している。なお、カラーフィルタ層５３の内側には、平面視で素子基板２１に設けられたデータ線１４、走査線１６及び容量線１９やＴＦＴ素子１２と重なるように遮光膜（図示略）が設けられている。
配向膜５３は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、その配向方向が配向膜３４の配向方向と同方向となっている。
【００３１】
偏光板２４、２５は、それぞれの透過軸が互いに直交するように設けられている。すなわち、偏光板２４の透過軸は図４に示す矢印Ｒ２方向のようにＹ軸方向となっており、偏光板２５の透過軸は矢印Ｒ３方向のように偏光板２４の透過軸と直交するＸ軸方向となっている。
【００３２】
〔液晶表示装置の動作〕
続いて、以上のような構成の液晶表示装置１の動作について説明する。
本実施形態における液晶表示装置１は、ＦＦＳ方式を用いた横電界方式の液晶表示装置であり、ＴＦＴ素子１２を介して画素電極１１に画像信号（電圧）を供給することで、画素電極１１と共通電極４１との間に基板面方向の電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。そして、液晶表示装置１は、サブ画素領域ごとに透過率を変更させて表示を行う。
すなわち、画素電極１１に電圧を印加しない状態において、液晶層２３を構成する液晶分子は、図４に示す矢印Ｒ１方向に水平配向している。そして、画素電極１１及び共通電極４１を介して画素電極１１を構成する帯状電極１１ｂの延在方向に対して直交する方向に沿う電界を液晶層２３に発生させると、この方向に沿って液晶分子が配向する。
【００３３】
液晶表示装置１において、照明光は、偏光板２４を透過することで偏光板２４の透過軸に沿う直線偏光に変換され、液晶層２３に入射する。
そして、液晶層２３がオフ状態（非選択状態）であれば、液晶層２３に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層２３から出射する。この直線偏光は、直線偏光と直交する透過軸を有する偏光板２５に吸収されて、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、液晶層２３がオン状態（選択状態）であれば、液晶層２３に入射した直線偏光は、液晶層２３により所定の位相差（１／２波長）が付与されて、入射時の偏光方向から９０°回転した直線偏光に変換されて液晶層２３から出射する。この直線偏光は、偏光板２５の透過軸と平行であるため、偏光板２５を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
以上より、本実施形態における液晶表示装置１は、オフ状態において暗表示となる、ノーマリブラックモードを用いた液晶表示装置となっている。
【００３４】
このときに画素電極１１と共通電極４１との間で発生する電界について、図を参照しながら説明する。ここで、図５（ａ）は液晶表示装置１における、図５（ｂ）は膜厚が画素電極よりも薄い配向膜を有する液晶表示装置において画素電極と共通電極との間で発生した電界の経路を示す説明図である。なお、図５における矢印は、電界を示しており、太いほど強度が大きくなることを示している。
画素電極１１と共通電極４１との間に電圧を印加すると、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、矢印Ｒ４〜Ｒ７及び矢印Ｒ８〜Ｒ１１の方向で電界が発生する。ここで、配向膜３４、６１には、画素電極１１による微細な段差構造によって段差部３４ａが形成されている。そして、画素電極１１と共通電極４１との間に発生する電界の強度は、段差部３４ａ、６１ａに近づくにしたがって大きくなる。したがって、画像信号の交流成分によって液晶層２３と配向膜３４、６１との界面において溜まる電荷量は、段差部３４ａ、６１ａに近づくにしたがって多くなる。
【００３５】
ここで、液晶表示装置１では、図５（ａ）に示すように、画素電極１１の膜厚が５５ｎｍ以下、配向膜３４の膜厚が８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下、配向膜３４の上面における段差ｄｓが１５ｎｍ未満となっている。そのため、帯状電極１１ｂによって形成された段差部３４ａにおける段差ｄ１が、図５（ｂ）に示すような画素電極１１よりも膜厚の薄い配向膜６１の段差部６１ａにおける段差ｄ２よりも小さくなる。したがって、配向膜３４の平坦性が配向膜６１よりも向上し、より均一なラビング処理が施されることになる。
なお、配向膜３４の膜厚を８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下とすることにより、配向膜３４の上面が確実に平坦化される。また、配向膜３４の膜厚を３００ｎｍ未満とすることで、画素電極１１及び共通電極４１の間に電圧を印加させたときに、液晶層２３に十分な強度の横電界が発生する。
【００３６】
ところで、ＴＦＴ素子１２を介して画素電極１１に供給される画像信号は、交流（ＡＣ）信号である。そのため、画素電極１１と共通電極４１との間で発生する電界の経路中に配置された各部材の界面において電荷が溜まる。そして、液晶層２３と配向膜３４、６１との間の界面で帯電することにより、配向膜３４、６１による液晶分子への配向規制力が低下する。
このとき、配向膜３４の平坦性が配向膜６１よりも高く、配向膜３４の上面にラビング処理が均一に施されているため、配向膜３４の段差部における配向規制力は配向膜６１よりも高くなっている。このため、配向膜３４では、段差部において液晶層２３との界面において発生する帯電によって配向規制力が低下しても、均一なラビング処理によって十分な配向規制力が付与されているため、液晶分子への配向規制力が十分に確保される。したがって、配向規制力の不足による表示焼付が抑制される。配向膜３４と接触する画素電極１１の膜厚よりも配向膜３４を厚膜とすることで、画素電極１１を覆う配向膜３４が画素電極１１の形成された領域と形成されていない領域とでの段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。すなわち、配向膜３４と接触する画素電極１１の膜厚よりも配向膜３４を厚膜とすることで画素電極１１の有る場所と無い場所での表面の凹凸を少なくすることが可能となり配向膜３４の表面の平坦性を確保しつつ、表示焼付が軽減され表示品位に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００３７】
なお、画素電極１１から共通電極４１に向かう電界の経路と、共通電極４１から画素電極１１に向かう電界の経路との間に相違点が存在する場合には、経路中に配置された各部材の仕事関数が異なることに起因した直流（ＤＣ）成分による電荷が溜まることがある。そして、帯電によって液晶分子の配向規制不良が発生し、表示焼付が生じることがある。この直流成分によって溜まる電荷量は、配向膜の膜厚を大きくすると経路の相違点が多くなることから配向膜の膜厚を厚くするにしたがって大きくなるため、膜厚の薄い配向膜６１を有する液晶表示装置の方が液晶表示装置１と比較して小さい。しかし、直流成分による帯電は、画素電極１１と共通電極４１との間における電圧の印加を停止することによって緩和されるため、上述した交流成分による帯電と比較して大きな問題とならない。
【００３８】
〔電子機器〕
次に、上述した構成の液晶表示装置１を備える電子機器について説明する。ここで、図６は、本発明の液晶表示装置を備える電子機器である携帯電話機を示す外観斜視図である。
本実施形態における電子機器は、図６に示すような携帯電話機１００であって、本体部１０１と、これに開閉可能に設けられた表示体部１０２とを有する。表示体部１０２の内部には表示装置１０３が配置されており、電話通信に関する各種表示が表示画面１０４において視認可能となっている。また、本体部１０１には操作ボタン１０５が配列されている。
そして、表示体部１０２の一端部には、アンテナ１０６が伸縮自在に取り付けられている。また、表示体部１０２の上部に設けられた受話部１０７の内部には、スピーカ（図示略）が内蔵されている。さらに、本体部１０１の下端部に設けられた送話部１０８の内部には、マイク（図示略）が内蔵されている。
ここで、表示装置１０３には、図１に示す液晶表示装置１が用いられている。
【００３９】
以上のように、本実施形態における液晶表示装置１及びこれを備える携帯電話機１００によれば、配向膜３４の膜厚を画素電極１１より厚くすることで、配向膜３４の平坦性が向上して配向規制不良を解消し、表示焼付を軽減することができる。ここで、画素電極１１の膜厚を５５ｎｍ以下とすると共に配向膜３４の膜厚を８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下とし、配向膜３４の上面における段差ｄｓが１５ｎｍ未満とすることで、配向膜３４の平坦性がさらに向上してより良好に表示焼付を抑制すると共に液晶層２３に十分な強度の横電界を発生させることができる。
特に、画素電極１１及び共通電極４１がＦＦＳ方式の電極構造を有しており、画素電極１１と共通電極４１との間で発生する電界が配向膜３４の段差部において大きいことから、段差部３４ａにおいて十分な配向規制力を付与することで、表示焼付をより効果的に抑制できる。
【００４０】
［第２の実施形態］
次に、本発明における液晶表示装置の第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図７は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
【００４１】
本実施形態における液晶表示装置１１０は、図７に示すように、画素電極１１１が平面視でほぼ櫛歯形状となっている。すなわち、画素電極１１１は、帯状の接続部１１１ａと、接続部１１１ａから分岐して互いに平行となるように複数（１５本）配置された帯状電極１１１ｂとを備えている。
接続部１１１ａは、データ線１４に近接して形成されており、ほぼＹ軸方向に沿って配置されている。
帯状電極１１１ｂは、ほぼＸ軸方向に沿って延在すると共にＹ軸方向で間隔をあけて配置されている。ここで、帯状電極１１１ｂは、そのデータ線１４に近接する側の端部が接続部１１１ａに接続されていると共に、データ線１４から離間する側の端部が開放端となっている。したがって、複数の帯状電極１１１ｂの間に形成された間隙は、データ線１４から離間する側が−Ｘ側で隣接する他のサブ画素領域に向けて開放している。
なお、画素電極１１１を被覆する配向膜（図示略）の膜厚は、画素電極１１１の層厚よりも厚くなっている。
【００４２】
以上のような構成の液晶表示装置１１０においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、複数の帯状電極１１１ｂの間に形成された間隙においてデータ線１４から離間する一端を開放することで、開口率が向上する。
また、このような画素電極１１１の構造では、配向膜のラビング処理を図７に示す矢印Ｒ１０のようにデータ線１４に近接する＋Ｘ側から離間する−Ｘ側に向けて行った場合、配向膜における帯状電極１１１ｂのうち接続部１１１ａから離間する側の端部を被覆する領域で帯状電極１１１ｂにより形成される段差が影となることで配向不良が発生することがある。しかし、配向膜の膜厚を画素電極１１１の層厚よりも厚くすることで、このような影の領域でも配向処理が施せるため、配向不良の発生を抑制できる。
【００４３】
［第３の実施形態］
次に、本発明における液晶表示装置の第３の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図８は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
【００４４】
本実施形態における液晶表示装置１２０は、図８に示すように、画素電極１２１が平面視でほぼ梯子形状であって枠部１１ａと複数の帯状電極１２１ａとを備えている。
帯状電極１２１ａにおいて枠部１１ａに接続される両端部それぞれには、湾曲部（曲部）１２１ｂ、１２１ｃが形成されている。湾曲部１２１ｂは、帯状電極１２１ａにおけるデータ線１４に近接する一方の端部に形成されており、帯状電極１２１ａの中央部における中心線と比較してデータ線１４に接近するにしたがって走査線１６に接近するように湾曲している。また、湾曲部１２１ｃは、帯状電極１２１ａにおけるデータ線１４から離間する他方の端部に形成されており、帯状電極１２１ａの中央部における中心線と比較してデータ線１４から離間するにしたがって走査線１６から離間するように湾曲している。
なお、画素電極１２１を被覆する配向膜（図示略）の膜厚は、画素電極１２１の層厚よりも厚くなっている。
【００４５】
以上のような構成の液晶表示装置１２０においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、複数の帯状電極１２１ａそれぞれの両端部に湾曲部１２１ｂ、１２１ｄを形成することで、リバースツイストドメインなどの表示不良が低減される。
また、このような画素電極１２１の構造では、配向膜のラビング処理を図８に示す矢印Ｒ１１のようにデータ線１４に近接する＋Ｘ側から離間する−Ｘ側に向けて行った場合、例えば配向膜における湾曲部１２１ｂを被覆する領域で湾曲部１２１ｂにより形成される段差が影となることで配向不良が発生することがある。しかし、配向膜の膜厚を画素電極１２１の層厚よりも厚くすることで、このような影の領域でも配向処理が施せるため、配向不良の発生を抑制できる。
【００４６】
［第４の実施形態］
次に、本発明における液晶表示装置の第４の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図９は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
【００４７】
本実施形態における液晶表示装置１３０は、図９に示すように、画素電極１３１がいわゆるマルチドメイン構造となっている。すなわち、画素電極１３１を構成する帯状電極１３１ａの延在方向は、サブ画素領域において走査線１６に近接する側の半分の領域と走査線１６から離間する側の他の半分の領域とで異なっている。
複数の帯状電極１３１ａのうち走査線１６に近接する側の半分の領域に形成された帯状電極１３１ｂは、データ線１４から離間するにしたがって走査線１６から離間するように延在している。また、複数の帯状電極１３１ａのうち走査線１６から離間する側の半分の領域に形成された帯状電極１３１ｃは、データ線１４から離間するにしたがって走査線１６に近接するように延在している。
【００４８】
以上のような構成の液晶表示装置１３０においても、上述と同様の作用、効果を奏する。なお、本実施形態において画素電極１３１の構成は上述した第２の実施形態と同様に本線部及び帯状電極を備える構成としてもよく、第３の実施形態と同様に帯状電極の両端部に湾曲部を形成した構成としてもよい。
【００４９】
［第５の実施形態］
次に、本発明における液晶表示装置の第５の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図１０は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図１１は図１０のＢ−Ｂ’矢視断面図である。
【００５０】
本実施形態における液晶表示装置１４０は、図１０及び図１１に示すように、素子基板１４１に設けられた画素電極１４２が共通電極１４３よりも外面側に配置されている。
すなわち、素子基板１４１は、図１１に示すように、基板本体３１と、基板本体３１の内側の表面に順次積層されたゲート絶縁膜３２、層間絶縁膜３３、電極間絶縁膜（絶縁層）１４４及び配向膜１４５とを備えている。
また、素子基板１４１は、基板本体３１の内側の表面に配置された走査線１６及び容量線１９と、ゲート絶縁膜３２の内側の表面に配置されたデータ線１４（図１０に示す）、半導体層４２、ソース電極４３ドレイン電極４４及び容量電極４５と、層間絶縁膜３３の内側の表面に配置された画素電極１４２と、電極間絶縁膜１４４の内側の表面に配置された共通電極１４３とを備えている。
【００５１】
電極間絶縁膜１４４は、例えば窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、層間絶縁膜３３上に形成された画素電極１４２を被覆している。
画素電極１４２は、平面視で図１０に示すＸ軸方向に沿って帯状に延在している。そして、画素電極１４２は、層間絶縁膜３３に形成されたコンタクトホールを介して容量電極４５に接続されている。これにより、画素電極１４２とＴＦＴ素子１２のドレインとが接続される。
共通電極１４３は、平面視でほぼ梯子形状であって、平面視で矩形の枠状の枠部１４３ａと、ほぼＸ軸方向に延在すると共にＹ軸方向で間隔をあけて互いに平行となるように複数（１５本）配置された帯状電極１４３ｂとを備えている。帯状電極１４３ｂの両端は、それぞれ枠部１４３ａのうちのＹ軸方向に延在する部分に接続されている。
【００５２】
以上のような構成の液晶表示装置１４０においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、共通電極１４３の膜厚を厚くして共通電極１４３の抵抗を小さくする場合に配向膜１４５における配向不良の抑制効果が高まる。
なお、本実施形態において画素電極１４２の構成は、上述した第２の実施形態と同様に本線部及び帯状電極を備える構成としてもよく、第３の実施形態と同様に帯状電極の両端部に湾曲部が形成された構成としてもよい。また、画素電極１４２の構成は、上述した第４の実施形態と同様に、いわゆるマルチドメイン構造としてもよい。
【実施例１】
【００５３】
ここで、配向膜の膜厚及び画素電極または共通電極の膜厚に対する配向膜の段差、画像信号のＡＣ成分による表示焼付の発生の有無及び液晶駆動電圧について、実施例１〜７及び比較例１〜３として表１に示す。なお、表１では、表示焼付の有無において焼付が視認されたときを「×」、焼付がほとんど視認されなかったときを「○」、焼付がまったく視認されなかったときを「◎」としている。また、表１では、画素電極と共通電極との間に電圧を印加したときに、液晶層に十分な強度の横電界が発生したときを「○」、十分な強度の横電界が発生しなかったときを「×」としている。そして、実施例１〜４、７及び比較例１〜３では、画素電極が共通電極よりも液晶層に近接して配置されており、配向膜が画素電極を被覆している。同様に、実施例５、６では、共通電極が画素電極よりも液晶層に近接して配置されており、配向膜が共通電極を被覆している。
【００５４】
【表１】
2008090279.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、配向膜の膜厚を画素電極の膜厚よりも厚くすることで、電極を覆う配向膜が電極の有る場所と無い場所での段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。ここで、画素電極の膜厚を１００ｎｍ以下とすると共に配向膜の膜厚を４０ｎｍより大きく１５０ｎｍ以下とすることで、配向膜の上面における段差ｄｓが６０ｎｍ未満となって配向膜の平坦性がさらに向上し、表示焼付がより確実に抑制される。また、画素電極の膜厚を５５ｎｍ以下とすると共に配向膜の膜厚を８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下とすることで、配向膜の上面における段差ｄｓが１５ｎｍ未満となって配向膜の平坦性がさらに向上し、表示焼付がより確実に抑制される。そして、配向膜の膜厚を３００ｎｍ未満とすることで、液晶層に十分な強度の電界を発生させることができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、画素電極と共通電極とのうち液晶層側に配置される一方の形状は、画素電極と共通電極との間で発生した電界が液晶層を経由できる形状であれば、平面視でほぼ櫛歯形状など、他の形状であってもよい。
また、共通電極を走査線及び容量線と共に素子基板上に形成しているが、画素電極と絶縁層を介して配置されていればよく、走査線及び容量線と異なる層上に形成してもよい。
【００５７】
また、画素電極の膜厚を５５ｎｍ以下とすると共に配向膜の膜厚を８０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下としているが、液晶層に十分な強度の横電界を発生させることができ、配向膜の膜厚が画素電極の膜厚よりも厚ければよい。したがって、配向膜の膜厚は、画素電極の膜厚よりも厚ければ、画素電極の膜厚の２倍以下であってもよい。同様に、配向膜の上面における段差ｄｓは、配向膜の膜厚が画素電極の膜厚よりも厚ければ、例えば６０ｎｍ未満など１５ｎｍ未満でなくてもよい。
液晶表示装置が例えばテレビ受像機などのモニタに用いられる場合には、画素電極及び共通電極のうち液晶層側に配置される一方の電極の膜厚が１００ｎｍ以下であるときに配向膜の膜厚を１２０ｎｍ以上としてもよい。また、液晶表示装置が例えば携帯電話機などの表示部に用いられる場合には、一方の電極の膜厚が７０ｎｍ以下であるときに配向膜の膜厚を８０ｎｍ以上としてもよい。そして、一方の電極の膜厚が５０ｎｍ以下であるときに配向膜の膜厚を１００ｎｍ以上としてもよく、一方の電極の膜厚が３０ｎｍ以下であるときに配向膜の膜厚を８０ｎｍ以上としてもよい。
このようにすることで、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜となり電極を覆う配向膜が電極の有る場所と無い場所での段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。また、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜とすることにより電極の有る場所と無い場所での表面の凹凸を少なくすることが可能となり配向膜表面の平坦性を確保しつつ、表示焼付が軽減され表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。そして、配向膜表面を平坦化することで、得られる画像の表示ムラなどを防止することができる。さらに、高精細な画像表示を実現するために、それぞれの画素面積を狭小化し電極の幅、電極間のラインスペースが数μｍ程度の高精細液晶表示装置においても、配向膜表面の凹凸を少なくでき画像表示に与える表示ムラなどの影響を低減できる。
【００５８】
また、画素電極をスイッチング制御する駆動素子としてＴＦＴ素子を用いているが、ＴＦＴ素子に限らず、ＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）素子など、他の駆動素子を用いてもよい。
そして、液晶表示装置は、ＦＦＳ方式に限らず、例えばＩＰＳ方式など他の横電界方式を利用した液晶表示装置であってもよい。ここで、ＩＰＳ方式を利用した液晶表示装置において、画素電極及び共通電極は、互いに導通する帯状電極をそれぞれ有すると共に平面視でほぼ櫛歯形状となっている。また、画素電極及び共通電極は、それぞれの帯状電極が互いに噛み合うように配置されている。そして、画素電極を構成する帯状電極の間隔を、帯状電極の電極幅や液晶層の層厚よりも小さくしている。以上のようにして、画素電極と共通電極とがＩＰＳ方式の電極構造を構成する。
ここで、画素電極及び共通電極は、少なくとも一方が配向膜と接触していれば、両者が層間絶縁膜上や基板本体上に形成された構成のように同一層上に形成した構成であっても、上述したＦＦＳ方式の電極構造と同様に一方が層間絶縁膜上に形成されて他方が基板本体上に形成された構成のように他の層上に形成した構成であってもよい。
【００５９】
また、液晶表示装置は、ノーマリブラックモードに限らず、偏光板の透過軸を適宜変更することによってノーマリホワイトモードを採用してもよい。
そして、液晶表示装置は、透過型の表示装置としているが、半透過反射型の液晶表示装置や反射型の液晶表示装置であってもよい。
さらに、液晶表示装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色表示を行うカラー液晶表示装置としているが、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかまたは他の１色の色表示を行う単色の表示装置や、２色や４色以上の色表示を行う表示装置であってもよい。さらに、対向基板にカラーフィルタ層を設けない構成としてもよい。ここで、対向基板にカラーフィルタ層を設けずに、素子基板にカラーフィルタ層を設けてもよい。
さらに、電子機器は、液晶表示装置を備えていれば上述した携帯電話機に限らず、電子ブックやパーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの画像表示手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態における液晶表示装置を示す回路構成図である。
【図２】液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’矢視断面図である。
【図４】図２の光学軸配置を示す説明図である。
【図５】図３における電界の発生状態を説明する断面図である。
【図６】携帯電話機を示す外観斜視図である。
【図７】第２の実施形態の液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。
【図８】第３の実施形態の液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。
【図９】第４の実施形態の液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。
【図１０】第５の実施形態の液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ’矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１１０，１２０，１３０，１４０  液晶表示装置、１１，１１１，１２１，１３１，１４２  画素電極（電極）、１１ｂ，１１１ｂ，１２１ａ，１３１ａ〜ｃ，１４３ｂ  帯状電極（帯状部）、１２  ＴＦＴ素子（駆動素子）、２１，１４１  素子基板（一方の基板）、２２  対向基板（他方の基板）、２３  液晶層、３２  ゲート絶縁膜（絶縁層）、３３  層間絶縁膜（絶縁層）、３４，１４５  配向膜、４１，１４３  共通電極（電極）、１００  携帯電話機（電子機器）、１１１ａ  接続部、１２１ｂ，１２１ｃ  湾曲部（曲部）、１４４  電極間絶縁膜（絶縁層）
【図１】
2008090279.tif 000004
【図２】
2008090279.tif 000005
【図３】
2008090279.tif 000006
【図４】
2008090279.tif 000007
【図５】
2008090279.tif 000008
【図６】
2008090279.tif 000009
【図７】
2008090279.tif 000010
【図８】
2008090279.tif 000011
【図９】
2008090279.tif 000012
【図１０】
2008090279.tif 000013
【図１１】
2008090279.tif 000014