(57)【要約】【課題】ディスクリネーションの影響を低減して良好な表示品位が得られる液晶表示装置を提供することである。【解決手段】液晶表示装置１０は、一対の基板１１０，２１０と、基板１１０，２１０の間に挟持された液晶層３０２と、基板１１０，２１０の一方の基板１１０に、複数の画素のそれぞれに設けられ、スリットを挟んで配列された複数の枝部１６４ｙを有する電極１６４と、電極１６４と絶縁層１６２を介して積層され、電極１６４の液晶層３０２と反対側に設けられた電極１６０と、電極１６４の液晶層３０２側に設けられ、スリットに略平行にラビングされた配向膜１６６とを含む。電極１６４は複数の枝部１６４ｙの両端のうち一方の端部が互いに接続されたくし歯形状であり、平面視において、スリットの方向に隣接する画素の電極１６４の間隔が５μｍ以上１５μｍ以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、
前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、
前記一対の基板の一方の基板に、複数の画素のそれぞれに設けられ、スリットを挟んで配列された複数の枝部を有する第一電極と、
前記第一電極と絶縁層を介して積層され、前記第一電極の前記液晶層と反対側に設けられた第二電極と、
前記第一電極の前記液晶層側に設けられ、前記スリットに略平行にラビングされた配向膜と、
を備え、
前記第一電極は前記複数の枝部の両端のうち一方の端部が互いに接続されたくし歯形状であり、
平面視において、前記スリットの方向に隣接する前記画素の前記第一電極の間隔が５μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記スリットと前記配向膜のラビング方向とのなす角が５°以上１０°以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、特に画素電極と共通電極とが絶縁層を介して積層された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＦＳ（Fringe  Field  Switching）方式の液晶表示装置では、液晶の配向を制御する画素電極と共通電極との両方が同じ基板に設けられており、この２つの電極は絶縁層を介して積層されている。当該電極のうちで上側の電極すなわち液晶層側の電極にはスリットが設けられている。スリットの長手方向（長辺方向）と略平行にラビング処理がなされ、上記電極間の電圧がオフ電圧の場合、液晶分子はスリットの長手方向と略平行に配向する。オフ電圧よりも高い電圧を上記電極間に印加した場合、スリットを通って当該スリットの長辺に対して垂直な方向に電界が発生し、液晶分子は電界方向に沿うように基板に平行な面内で回転する。液晶分子の回転角を制御することによって、透過光量が制御される。
【０００３】
なお、ＦＦＳ方式は例えば特許文献１，２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０２３５６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スリットを通る電界は平面視上、スリットの辺（より詳しくは輪郭の接線）に垂直に生じるので、スリットの長辺部と短辺部とでは電界の方向が異なる。このため、液晶分子はスリットの中央部と端部とで異なる方向に横回転する。回転方向が場所によって異なる現象はディスクリネーションと呼ばれる。
【０００６】
回転方向が異なる領域の境界付近では液晶分子が所望でない方向に回転しまたは液晶分子が回転できないために周囲に比べて透過率が低下する。透過率の低下によって上記境界線が観察される場合があり、この線はディスクリネーション・ラインと呼ばれる。
【０００７】
ディスクリネーションによる透過率低下は、液晶表示装置の光学的特性、例えば画素の透過率を低下させるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、画素電極と共通電極とが絶縁層を介して積層された液晶表示装置であってディスクリネーションの影響を低減して良好な表示品位が得られる液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記一対の基板の一方の基板に、複数の画素のそれぞれに設けられ、スリットを挟んで配列された複数の枝部を有する第一電極と、前記第一電極と絶縁層を介して積層され、前記第一電極の前記液晶層と反対側に設けられた第二電極と、前記第一電極の前記液晶層側に設けられ、前記スリットに略平行にラビングされた配向膜と、を備え、前記第一電極は前記複数の枝部の両端のうち一方の端部が互いに接続されたくし歯形状であり、平面視において、前記スリットの方向に隣接する前記画素の前記第一電極の間隔が５μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、くし歯形状の開放端付近に生じるディスクリネーションが、隣接する画素の電界によって増大するのが抑制される。したがって、ディスクリネーションの影響を低減して良好な表示品位が得られる。
【００１１】
前記スリットと前記配向膜のラビング方向とのなす角が５°以上１０°以下であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０を説明する平面図を示す。図１には液晶表示装置１０の画素領域の一部を図示している。また、図１中の一点鎖線で囲んだ部分２を説明する平面図を図２に示し、図２中の一点鎖線で囲んだ部分３の説明図を図３に示す。なお、図３において（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図面の煩雑化を避けるため、各図において他図に図示した要素の一部を省略している。
【００１４】
液晶表示装置１０は画像領域内に行方向に延びた複数のゲート信号線１５２と列方向に延びた複数の表示信号線１５６とが交差し規定されたマトリクス配列の複数の画素２０を含んでいる。画素２０の境界を図1では太い破線で例示している。液晶表示装置１０では、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）を表示する画素２０がストライプ配列されている。すなわち、列方向には表示色の色相が同じ画素２０が並んでおり、行方向には表示色の色相が異なる画素２０が並んでいる。
【００１５】
また、画素２０をデルタ配列等にすることも可能であり、Ｒ、ＢおよびＧの画素２０の配列順序も図示の例に限られるものではない。また、画素２０の表示色は上記３色に限られるものではない。
【００１６】
液晶表示装置１０では、行方向に並んだ３色の画素２０でカラー表示のための１単位が構成される。当該１単位は例えば「絵素」と呼ばれる。また、当該１単位を「ピクセル（または画素）」と呼び、これに対応させて画素２０を「サブピクセル（またはサブ画素）」と呼ぶ場合もある。ここでは、画素２０が列方向に長い長方形をしており、上記のカラー表示のための１単位が正方形の場合を例示するが、画素２０および上記１単位の形状はこれらに限られるものではない。
【００１７】
液晶表示装置１０は、対向配置された一対の基板１１０，２１０と、当該一対の基板１１０，２１０間に挟まれた液晶層３０２とを含んでいる。基板１１０，２１０は、例えばガラス板等の透光性基板で構成可能である。なお、液晶層３０２の厚さは、セルギャップに対応し、例えば２．５〜４．５μｍである。
【００１８】
液晶表示装置１０は、基板２１０上に、遮光膜２５０と、カラーフィルタ２５２と、配向膜２５４とを含んでいる。遮光膜２５０は、例えば樹脂で構成可能であり、画素２０の境界上を行方向に延伸した行方向部分２５０ｘと、画素２０の境界上を列方向に延伸した列方向部分２５０ｙとを有している。なお、両部分２５０ｘ，２５０ｙの交差部分は両部分２５０ｘ，２５０ｙで互いに共有している。両部分２５０ｘ，２５０ｙによって、遮光膜２５０には画素２０ごとに開口部が形成されている。各開口部には、その画素２０の表示色に応じた色相のカラーフィルタ２５２が配置されている。
【００１９】
なお、遮光膜２５０の形状は図示の例に限られるものではない。例えば部分２５０ｘ，２５０ｙの幅は、後述の画素トランジスタＴＲ（図２参照）に重なるように局所的に幅広になっていてもよい。
【００２０】
配向膜２５４は、遮光膜２５０上およびカラーフィルタ２５２上に配置されている。遮光膜２５０上およびカラーフィルタ２５２上に不図示のオーバーコート層を設け、当該オーバーコート層上に配向膜２５４を配置してもよい。配向膜２５４の液晶層３０２に接する表面は所定方向にラビングされている。
【００２１】
液晶表示装置１０は、基板２１０の液晶層３０２とは反対側に偏光板を含んでいる。
【００２２】
また、液晶表示装置１０は、基板１１０上に、半導体層１５０と、ゲート絶縁膜１１２と、ゲート信号線１５２と、表示信号線１５６と、絶縁膜１５８と、共通電極１６０と、絶縁層１６２と、画素電極１６４と、配向膜１６６とを含んでいる。
【００２３】
半導体層１５０は、各画素２０にそれぞれ設けられ、画素トランジスタＴＲの能動層を構成する。
【００２４】
ゲート信号線１５２は、ゲート絶縁膜１１２を介して半導体層１５０と積層されている。ゲート信号線１５２のうちで半導体層１５０と交差する部分が画素トランジスタＴＲのゲート電極を構成する。ゲート信号線１５２は、それぞれ行方向に延伸し、列方向に複数本、配列されている。行方向に並んだ複数の画素２０の半導体層１５０は１本のゲート信号線１５２を共有している。ゲート信号線１５２は遮光膜２５０の行方向部分２５０ｘに対向している。
【００２５】
表示信号線１５６は、それぞれ列方向に延伸し、行方向に複数本、配列されている。表示信号線１５６は不図示の絶縁膜によってゲート信号線１５２と絶縁されている。表示信号線１５６は不図示のコンタクトホールを介して半導体層１５０のドレイン領域（またはソース領域）に接続されている。列方向に並んだ画素２０の半導体層１５０は１本の表示信号線１５６を共有している。表示信号線１５６は遮光膜２５０の列方向部分２５０ｙに対向している。表示信号線１５６を覆って絶縁膜１５８が配置されている。
【００２６】
共通電極１６０は、絶縁膜１５８上に配置されている。共通電極１６０は、例えばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）等の透光性導電膜で構成可能である。ここでは、共通電極１６０が全ての画素２０に跨っている場合を例示する（図３参照）。共通電極１６０によって各画素２０に共通の電位が供給される。
【００２７】
画素電極１６４は、絶縁層１６２を介して共通電極１６０上に積層されている。画素電極１６４は、例えばＩＴＯ等の透光性導電膜で構成可能である。画素電極１６４は、各画素２０にそれぞれ設けられており、カラーフィルタ２５２に対向している。画素電極１６４は、信号線１５２，１５６によって区画された上記各領域に配置されている。換言すれば、平面視において、ゲート信号線１５２は列方向に隣接した画素電極１６４の間を通り、表示信号線１５６は行方向に隣接した画素電極１６４の間を通っている。画素電極１６４は不図示のコンタクトホールを介して半導体層１５０のソース領域（またはドレイン領域）に接続されている。これにより、画素電極１６４には、表示信号線１５６から画素トランジスタＴＲを介して、その画素２０の表示に応じた電位が供給される。なお、画素トランジスタＴＲ以外の他のスイッチング素子を用いることも可能である。
【００２８】
画素電極１６４は、１本の幹部（または背部）１６４ｘと、複数の枝部（または歯部）１６４ｙとを含んでいる。幹部１６４ｘは、ゲート信号線１５２付近において行方向に延伸している。なお、図２では、画素電極１６４と半導体層１５０との上記接続が幹部１６４ｘにおいてなされている場合を例示しており、当該接続箇所付近で幹部１６４ｘが幅広になっている場合を例示している。枝部１６４ｙは、それぞれが列方向に延伸し、スリット（または溝）１６４ｓを挟んで行方向に配列されており、スリット１６４ｓとともにライン・アンド・スペースのパターンを構成している。これらの枝部１６４ｙは、一端において、幹部１６４ｘで繋がれている。すなわち、画素電極１６４は、列方向にスリット１６４ｓが延びた、くし歯形状をしている。ここでは、全ての画素電極１６４が、くし歯形状を同じ向きにして配列されている場合を例示する。
【００２９】
なお、図２には、各枝部１６４ｙの幅が等しく（例えば２．０〜５．０μｍ）、枝部１６４ｙ間の各間隔すなわち各スリット１６４ｓの幅が等しい（例えば４．０〜８．０μｍ）場合を例示している。なお、枝部１６４ｙの本数は図示の例に限られるものではない。また、画素電極１６４の角部（コーナー部）は、図２のように角張っていてもよいし、丸まった形状でもよい。
【００３０】
なお、共通電極１６０はスリット１６４ｓだけでなく枝部１６４ｙにも対向しており、両電極１６０，１６４は絶縁層１６２を介して保持容量を構成している。また、共通電極１６０はゲート信号線１５２、表示信号線１５６等にも対向しており、これらの配線からの電界の影響を抑制している。
【００３１】
配向膜１６６は、画素電極１６４上および絶縁層１６２上に配置されている。配向膜１６６の液晶層３０２に接する表面は、列方向に略平行に、例えば列方向に対して約５°〜１０°傾いた方向にラビングされている。図２にラビング方向Ａの一例を模式的に図示している。
【００３２】
また、液晶表示装置１０は、基板１１０の液晶層３０２とは反対側に偏光板を含んでいる。
【００３３】
電極１６０，１６４間の電圧がオフ電圧の場合、液晶層３０２の電極１６０，１６４付近の液晶分子は、ラビング方向Ａに配向している（初期配向状態）。オフ電圧よりも高い電圧を電極１６０，１６４間に印加すると、スリット１６４ｓを通って電極１６０，１６４間に電界が発生する。この電界に沿うように、液晶分子は基板平面に略平行な平面内で回転する。すなわち、液晶（分子）が駆動される。液晶分子の回転角を制御することによって、透過光量が制御される。共通電極１６０と画素電極１６４とは、各画素２０において電極対を構成し、上記の液晶駆動用電界を各画素２０において発生させる。
【００３４】
なお、例えば配向膜１６６，２５４のラビング方向と上記２つの偏光板の偏光軸方向との関係によって、液晶表示装置１０をノーマリ・ブラック（Normaly  Black）型とノーマリ・ホワイト（Normaly  White）型とのいずれにも設計可能である。ここでは、液晶表示装置１０がノーマリ・ブラック型の場合を例示する。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、くし歯形状の画素電極１６４の枝部１６４ｙの端部付近にはディスクリネーションが発生しうる。ディスクリネーション部分３０２ａは、くし歯形状の開放端側と閉鎖端側（すなわち幹部１６４ｘ側）とのいずれにも発生しうる。
【００３６】
種々の評価から、列方向に隣接した画素２０からの漏れ電界（図３（ａ）中の矢印Ｂ，Ｃを参照）が大きい場合、ディスクリネーション部分３０２ａが増大することが分かった。また、閉鎖端側のディスクリネーション部分３０２ａよりも、開放端側のディスクリネーション部分３０２ａの方が、上記漏れ電界の影響を受けやすいこともわかった。これは、ディスクリネーション部分３０２ａの発生箇所と隣接画素電極１６４との距離が、開放端側の方が短いからであると考えられる。
【００３７】
図４に、隣接画素電極１６４からの距離と開放端側のディスクリネーション部分３０２ａの大きさとの関係を説明するグラフを示す。なお、当該距離は、図３（ｂ）に示すように、列方向の距離であり、隣接画素電極１６４の幹部１６４ｘの外縁の位置を原点としている。また、ディスクリネーション部分３０２ａの大きさは、列方向の寸法としている。図４によれば、ディスクリネーション部分３０２ａの大きさは、隣接画素電極１６４からの距離が長くなるに従って減少し、当該距離が５μｍ以上では飽和することが分かる。
【００３８】
このため、液晶表示装置１０では、画素電極１６４の列方向の間隔が５μｍ以上に設定されている。すなわち画素電極１６４は、列方向すなわちスリット１６４ｓの長手方向においては、くし歯形状の開放端側に５μｍ以上の間隔をあけて隣接している。これにより、開放端側のディスクリネーション部分３０２ａの増大が抑制される。したがって、ディスクリネーションによる表示品位の低下を抑制して、良好な表示品位が得られる。
【００３９】
また、画素電極１６４の列方向の間隔は１５μｍ以下に設定されている。これにより、当該間隔の増大に伴って画素２０内における液晶配向の制御可能な範囲が縮小するのが抑制される。したがって、画素２０の透過率低下を抑制することができる。
【００４０】
つまり、画素電極１６４の列方向の間隔をＬ（μｍ）とした場合、液晶表示装置１０では、
５μｍ≦Ｌ≦１５μｍ    …（１）
という関係がある。
【００４１】
上記ではスリット１６４ｓおよび枝部１６４ｙが画素２０の長手方向（ここでは列方向）に延伸している場合を例示した。これに対して、画素２０の短手方向（ここでは行方向）にスリットおよび枝部を延伸させることも可能である。前者を「縦スリット型」と呼び、後者を「横スリット型」と呼ぶことにする。横スリット型においても、画素電極１６４を覆う配向膜１６６は、スリットおよび枝部の長手方向に略平行にラビング処理される。横スリット型の場合、画素電極１６４の行方向の間隔について上記式（１）の関係を応用可能である。なお、スリットおよび枝部は画素２０の長手方向または短手方向に対して傾斜した方向に延伸させることも可能である。その傾斜角が小さい場合、例えば１０°以下の場合、実質的に縦スリット型または横スリット型と同一視することも可能である。
【００４２】
上記では画素電極１６４が共通電極１６０よりも液晶層３０２側に配置される場合すなわち画素電極１６４が上電極となる場合を例示したが、共通電極１６０を上電極にすることも可能である。
【００４３】
また、上記では共通電極１６０が全ての画素２０に跨っている場合を例示した。これに対して、例えば、共通電極１６０を画素２０ごとに分割し、これら複数の分割電極を配線で接続してもよい。また、例えば、全画素２０を複数のグループに分け、当該グループごとに共通電極１６０を分割配置することも可能である。なお、共通電極１６０の分割はゲート信号線１５２または表示信号線１５６に対向する位置で行うことが可能である。
【００４４】
ここで、共通電極１６０を上電極にし、かつ、分割した場合、分割された共通電極１６０間のすき間を通って画素電極１６４の電位による電界が隣接画素２０の液晶層３０２へ漏れる可能性が考えられる。例えば、共通電極１６０がゲート信号線１５２に対向する位置で分割され各分割電極が縦スリット型のくし歯形状電極である場合、上記式（１）の関係を応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を説明する平面図である。
【図２】図１中の一点鎖線で囲んだ部分２を説明する平面図である。
【図３】図２中の一点鎖線で囲んだ部分３を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  液晶表示装置、２０  画素、１１０，２１０  基板、１６０  共通電極、１６２  絶縁層、１６４  画素電極、１６４ｙ  枝部、１６４ｓ  スリット、１６６  配向膜、３０２  液晶層、Ａ  ラビング方向。
【図１】
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【図２】
2008233791.tif 000004
【図３】
2008233791.tif 000005
【図４】
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