(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが配向膜及び液晶層を介して接合されてなる液晶表示装置であって、
前記液晶層は、液晶中に当該液晶分子を所定方向に配向させるためのポリマー構造物を有し、
前記第１の基板は、前記第１の電極が櫛歯状の形状からなり、前記各櫛歯を接続する接続部が少なくとも一端部に形成されてなり、
前記第２の基板は、前記接続部と対向する部位に、当該接続部に沿って延在する形状の突起を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記突起は、その頂点の前記第１の基板における対向部位が前記接続部の外側に位置するように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３】
前記突起は、その前記第１の電極側の端部の前記第１の基板における対向部位が前記接続部中央より画素の内側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記突起は、その前記第１の電極側の端部の前記第１の基板における対向部位と前記接続部の外側端部との距離が５μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記突起は、その前記データバスライン側の端部の前記第１の基板における対向部位が前記データバスラインの外側端部より内側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記突起は、その前記データバスライン側の端部の前記第１の基板における対向部位が、前記データバスラインの外側端部より内側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の電極は、前記端部を起点とする右から左への向きの前記櫛歯と、前記端部を起点とする左から右への向きの前記櫛歯とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記接続部は、前記各櫛歯のいずれか一方の端部に形成されていることを特徴とする請求項１〜７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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、垂直配向型で且つ光重合により形成されたポリマーの配向規制力を利用して、液晶分子の配向を制御する方式の液晶表示装置を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリクスを用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）としては、正の誘電率異方性を持つ液晶材料を暗状態において基板面に水平に、且つ対向する基板間で９０度ツイストするように配向させたＴＮモードの液晶表示装置が広く用いられている。
【０００３】
このＴＮモードの液晶表示装置は、視角特性に劣るという問題を有しており、視角特性を改善すべく種々の検討が行われている。そこで、これに替わる方式として、負の誘電率異方性を持つ液晶材料を垂直配向させ、配向膜にラビング処理を施すことなく、基板表面に設けた突起やスリットにより電圧印加時の液晶分子の傾斜方向を複数方向に規制するＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）方式が開発されており、視角特性を大幅に改善することに成功している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ方式の液晶表示装置は、上述のように優れた視角特性を有する反面、配向規制用の突起等の構造物やスリットが画素面内で複雑に多数設けられることから必然的に開口率を低下させ、明るさが劣るという問題がある。しかも、微細且つ精緻な前記構造物を多数形成すること自体、製造プロセスを複雑化し、製造コストを増加させるということも無視できない。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、画面にディスクリネーション等の不都合を生ぜしめることなく簡易且つ確実に開口率を向上させ、高輝度で信頼性の高い液晶表示を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが配向膜及び液晶層を介して接合されてなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、液晶中に当該液晶分子を所定方向に配向させるためのポリマー構造物を有し、前記第１の基板は、前記第１の電極が櫛歯状の形状からなり、前記各櫛歯を接続する接続部が少なくとも一端部に形成されてなり、前記第２の基板は、前記接続部と対向する部位に、当該接続部に沿って延在する形状の突起を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
先ず、本発明の基本骨子について説明する。
本発明者らは、ＭＶＡ方式の液晶表示装置を改良し、開口率を向上させて明るさを増加し、コストの点でもレベルアップさせる手法として、光重合又は熱重合するモノマーを液晶に混入させ、重合させることによって安定な配向を得る配向規制技術を開発してきた。
【０００９】
この液晶表示装置は、図１に示すように、所定間隔をあけて対向する一対の透明ガラス基板１１，１２と、これら透明ガラス基板１１，１２間に狭持される液晶層１３とを備えて構成されている。透明ガラス基板１１，１２は、不図示のシール材により接合固定される。
【００１０】
一方の透明ガラス基板（ＴＦＴ基板）１１上には、同質の絶縁層１４ａ，１４ｂを介してＩＴＯからなる複数の画素電極１５、能動素子となる不図示の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が形成され、画素電極１５を覆うように透明の垂直配向膜１６ａが形成されており、他方の透明ガラス基板（ＣＦ基板）１２上には、カラーフィルター１７、共通電極（対向電極）１８及び垂直配向膜１６ｂが順次積層されている。そして、液晶層１３を狭持するように垂直配向膜１６ａ，１６ｂが突き合わせられてガラス基板１１，１２がシール材により固定され、各基板１１，１２の外側に偏光子１９，２０が設けられる。画素電極１５はアクティブマトリクス（ＴＦＴマトリクス）と共に形成され、図示の例ではＴＦＴのドレイン電極が接続されているデータバスライン２１が示されている。また、図示されていないが、ＴＦＴのゲート電極が接続されるゲートバスラインも形成されている。なお、電極は一方の基板のみに設けられることもある。
【００１１】
液晶層１３は、液晶注入口から液晶が注入されることにより形成される。本実施形態では、前記液晶は、光重合又は熱重合するモノマーが混入してなるものである。そして、注入された液晶に所定の交流電圧を印加しながらＵＶ照射又は熱処理を施すことにより、前記モノマーを重合させて櫛歯１５ａの配向パターンに規制されたポリマー構造物が液晶層１３中に形成され、当該ポリマー構造物に規制されて液晶分子が前記配向パターンに倣って配向する。
【００１２】
上述の構成に加え、液晶分子の配向制御を精緻化し、更なる光透過率の向上を図るべく、図２（（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図）に示すように、ＩＴＯからなる画素電極に形成するスリットを単純化し、電圧印加時に液晶分子が２方向に傾斜するような構造を案出した。なお、以下の図２〜図７では、配向膜１６ａ，１６ｂ等については、図示の便宜上、省略する。
【００１３】
図２（ａ）において、データバスライン２１及びこれと直交するゲートバスライン２２に囲まれて画素が構成されている。画素電極１５は、微細な櫛歯状に加工され、各櫛歯１５ａを接続する接続部１５ｂが設けられて構成されている。更に、能動素子となるＴＦＴ３２が画素電極１５の一端に設けられている。接続部１５ｂは、図２（ａ）中で画素電極１５の上部では左端、下部では右端でデータバスライン２１の近傍でこれと平行となるように位置しており、これにより液晶分子が異なる２方向に傾斜する。
【００１４】
しかしながらこの場合、図２（ｂ）に示すように、画素電極１５の接続部１５ｂにおける電界により、接続部１５ｂ上に位置する液晶分子には、櫛歯１５ａに位置する液晶分子とは逆方向に傾斜する規制力が働く。そのため、接続部１５ｂ上にディスクリネーションが発生し、透過率を低下させる原因の一つとなる。
【００１５】
本発明者は、図２に示す構造の液晶表示装置において、上記のディスクリネーションの発生を抑止すべく、図３（（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図）に示すように、接続部１５ｂ上の液晶分子の配向を是正するため、ＣＦ基板１２の接続部１５ｂと対向する部位に土手状の突起３１を設けることに想到した。
【００１６】
ＣＦ基板１２上の、接続部１５ｂと当該接続部１５ｂに最も近いデータバスライン２１の存在する領域に対向する部分に突起３１を設けると、図３（ｂ）に示すように櫛歯１５ａの液晶分子と逆方向に傾斜しようとした液晶分子が、突起３１に規制されて櫛歯１５ａの液晶分子と同じ方向に傾斜するようになり、ディスクリネーションの発生を防止することができる。
【００１７】
突起３１を効果的に用いるには、突起３１の最も高い位置が、画素電極１５の接続部１５ｂ端よりデータバスライン２１寄りに位置すること（図４の（ｉ）参照）が望ましい。突起３１の最も高い位置が接続部１５ｂ端より内側に入ると、突起３１の反対側の斜面により接続電極１５上の液晶分子が櫛歯１５ａの液晶分子とは逆方向に倒れてしまう（図５参照）が、図４の（ｉ）のように突起３１を配置することにより、液晶分子が突起３１の斜面に規制されて確実に櫛歯１５ａの液晶分子と同方向（順方向）に傾斜する。
【００１８】
更に突起３１を効果的に用いるには、突起３１の画素電極１５側の端部が、接続部１５ｂ中央より、画素電極１５の内側に位置すること（図４の（ｉｉ）参照）が望ましい。即ち、液晶分子を順方向に倒す斜面は、電界によって液晶分子が逆方向に傾斜する領域より広い領域に位置しない場合には効果が小さくなる（図６参照）が、図４の（ｉｉ）のように突起３１を配置することにより、接続部１５ｂ上でも充分な順方向の傾斜が得られる。
【００１９】
但し、突起３１の存する領域では透過率が低下する。本発明者らの調査により、画素領域内に入る突起３１の部分が５μｍ以下であれば、突起３１を設けた方が設けない場合よりも液晶表示装置の透過率が高いことが判った（図４の（ｉｉｉ）参照）。
【００２０】
また、隣接する画素に悪影響を及ぼさないように、突起３１のデータバスライン２１側の端部は、データバスライン２１の外側の端部より内側にあることが望ましいことが判った（図４の（ｉｖ）参照）。
【００２１】
更に、櫛歯１５ａの幅は、狭過ぎると切断してしまう危険性があり、また逆に広過ぎると液晶分子が櫛歯１５ａと平行方向に傾斜しなくなる。また、櫛歯１５ａ間の距離が狭過ぎると隣接する櫛歯１５ａ間で短絡する危険性があり、また逆に広過ぎると液晶分子がスリットと平行方向に傾斜しなくなる。そこで、櫛歯１５ａ間の距離及び櫛歯１５ａの幅は、０．５μｍ以上５μｍ以下に設定することが好ましい。同様に、ＴＦＴ３２の接続部分と微細ＩＴ０の接続する部分との切断箇所も０．５μｍ以上５μｍ以下に設定することが好適である。
【００２２】
−具体的な実施形態−
上述した本発明の基本骨子を踏まえ、具体的な実施形態について説明する。ここでは、図７に示す液晶表示装置を作製した。
【００２３】
本実施形態では、配向膜１６ａ，１６ｂとしては全て垂直配向膜を使用し、液晶は誘電率異方性が負のもの、偏光板としてはクロスニコルに液晶パネルの両側に貼付するのでノーマリーブラックとし、偏光板の変更軸はデータバスライン２１に対して４５°方向であり、パネルサイズは１５型、解像度はＸＧＡである。
【００２４】
この液晶表示装置では、突起３１の幅が１０μｍであり、突起３１の最も高い部位（頂点部位）が画素電極１５の端部とデータバスライン２１の端部に挟まれた領域の中央に位置する。更に、突起３１の画素電極１５側の端部が、接続部１５ｂの中央より画素電極１５の内側に位置する。ここでは、突起３１の画素領域内にある部分は４μｍであった。この液晶表示装置をサンプルＡとする。
【００２５】
サンプルＡとの比較のため、サンプルＢ，Ｃを作製した。
サンプルＢは、図５に示すように、突起３１の幅が１０μｍであり、突起３１の頂点部位が画素電極１５側の端部より２μｍ内側に位置し、突起３１の端部が画素内部に７μｍ入った構造の液晶表示装置である。他方、サンプルＣは、図６に示すように、突起３１の頂点部位が画素電極１５側の端部よりも外側に位置し、突起３１の端部が画素内部に５μｍ入った構造の液晶表示装置である。
【００２６】
サンプルＢ，Ｃに加え、図２（ａ）の構造の液晶表示装置をサンプルＤとし、このサンプルＤとサンプルＡ，Ｂ，Ｃとで輝度を比較したところ、サンプルＡではサンプルＤに比して５％輝度が向上し、サンプルＢではサンプルＤに比して１％輝度が低下、サンプルＣではサンプルＤと同等の輝度を示した。このように、本実施形態のサンプルＡの明確な優位性が実証された。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置によれば、画面にディスクリネーション等の不都合を生ぜしめることなく簡易且つ確実に開口率を向上させ、高輝度で信頼性の高い液晶表示を実現することが可能となる。
【００２８】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００２９】
（付記１）第１の電極を有する第１の基板と、第２の電極を有する第２の基板とが配向膜及び液晶層を介して接合されてなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、液晶中に当該液晶分子を所定方向に配向させるためのポリマー構造物を有し、前記第１の基板は、前記第１の電極が櫛歯状の形状からなり、前記各櫛歯を接続する接続部が少なくとも一端部に形成されてなり、前記第２の基板は、前記接続部と対向する部位に、当該接続部に沿って延在する形状の突起を有することを特徴とする液晶表示装置。
【００３０】
（付記２）前記第１の基板は、前記接続部の近傍にデータバスラインを有することを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【００３１】
（付記３）前記突起は、その頂点の前記第１の基板における対向部位が前記接続部の外側に位置するように形成されていることを特徴とする付記１又は２に記載の液晶表示装置。
【００３２】
（付記４）前記突起は、その前記第１の電極側の端部の前記第１の基板における対向部位が前記接続部中央より画素側の内側に位置するように形成されていることを特徴とする付記３に記載の液晶表示装置。
【００３３】
（付記５）前記突起は、その前記第１の電極側の端部の前記第１の基板における対向部位と前記接続部の外側端部との距離が５μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【００３４】
（付記６）前記突起は、その前記データバスライン側の端部の前記第１の基板における対向部位が前記データバスラインの外側端部より内側に位置するように形成されていることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【００３５】
（付記７）前記第１の電極における前記櫛歯間の距離が０．５μｍ〜５μｍであることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
（付記８）前記第１の電極は、前記端部を起点とする右から左への向きの前記櫛歯と、前記端部を起点とする左から右への向きの前記櫛歯とを有することを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
（付記９）前記接続部は、前記各櫛歯のいずれか一方の端部に形成されていることを特徴とする付記１〜８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、画面にディスクリネーション等の不都合を生ぜしめることなく簡易且つ確実に開口率を向上させ、高輝度で信頼性の高い液晶表示を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の主要構成を示す断面図である。
【図２】液晶表示装置の主要構成を示す模式図である。
【図３】本実施形態の液晶表示装置の主要構成を示す模式図である。
【図４】本実施形態の液晶表示装置の主要構成を示す模式図である。
【図５】本実施形態の液晶表示装置との比較を示す模式図である。
【図６】本実施形態の液晶表示装置との比較を示す模式図である。
【図７】本実施形態の液晶表示装置の具体的構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１１，１２  透明ガラス基板
１３  液晶層
１４ａ，１４ｂ  絶縁層
１５  画素電極
１５ａ  櫛歯
１５ｂ  接続部
１６ａ，１６ｂ  配向膜
１７  カラーフィルター
１８  共通電極
１９，２０  偏光子
２１  データバスライン
２２  ゲートバスライン
３１  土手状の突起
３２  ＴＦＴ
【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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【図６】
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【図７】
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