(57)【要約】【課題】透過率を向上し、表示品位の良好な画像を表示可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備え、第１基板は、絶縁基板上に、各画素の行方向に延在した走査線Ｙと、各画素の列方向に延在した信号線Ｘと、画素毎に配置されたスイッチング素子Ｗと、スイッチング素子に接続された画素電極ＥＰと、画素電極と層間絶縁膜を介して対向する対向電極ＥＴと、を備え、画素電極ＥＰは、櫛歯状に形成されたことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備え、
前記第１基板は、絶縁基板上に、
各画素の行方向に延在した走査線と、
各画素の列方向に延在した信号線と、
画素毎に配置されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
前記画素電極と層間絶縁膜を介して対向する対向電極と、を備え、
前記画素電極は、櫛歯状に形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記画素電極は、行方向に対して鋭角に交差する方位に延在した櫛歯電極を含む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】
前記画素電極は、第１方位に延在した第１櫛歯電極及び第１方位とは異なる第２方位に延在した第２櫛歯電極を含む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】
前記画素電極は、略平行四辺形状の複数の櫛歯電極を含み、
櫛歯電極間に略平行四辺形状のスリットが形成された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】
前記画素電極は、隣接する画素に対応した信号線よりも自画素に対応した信号線に近接して配置され、且つ、先端部が自画素に対応した前記信号線に対向する櫛歯電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶表示パネルを構成する一方の基板側に画素電極及び対向電極を備えた構造の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＲＴディスプレイに代わる平面表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の利点から特に注目を集めている。特に、各画素にスイッチング素子を組み込んだアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやＦＦＳ（ｆｒｉｎｇｅ  ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの横電界（フリンジ電界も含む）を利用した構造が注目されている。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）
このＩＰＳモードやＦＦＳモードの液晶表示装置は、アレイ基板上に形成された画素電極と対向電極とを備え、アレイ基板の主面に対してほぼ平行な横電界で液晶分子をスイッチングする。また、アレイ基板及び対向基板のそれぞれの外面には、互いに偏向軸方向が直交するように配置された偏光板が配置されている。このような偏光板の配置により、例えば電圧無印加時に黒色画面を表示し、映像信号に対応した電圧を画素電極に印加することにより徐々に透過率（変調率）が増加して白色画面を表示する。このような液晶表示装置では、液晶分子が基板主面とほぼ平行な平面内で回転するため、透過光の入射方向に対して偏光状態が大きく影響しないので、視野角依存性は小さく、広い視野角特性を有するといった特徴がある。
【特許文献１】特開２００５−１０７５３５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３９２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特に、ＦＦＳモードの液晶表示装置においては、画素電極は、層間絶縁膜を介して対向電極に対向するように配置されている。また、この画素電極には、対向電極に対向するスリットが設けられている。このような構成により、スリットを介して画素電極と対向電極との間に形成される電界によって液晶分子を駆動している。
【０００４】
このような形状の画素電極において、電極部の幅Ｌと電極部間のスリットの幅Ｓとの比Ｌ／Ｓは４．５／５を最適値としており、これに基づいた設計がなされる。しかしながら、スリットの両端部付近では、電界の向きが揃わないことがあり、このような電界によって駆動される液晶分子の配向方向も不揃いとなる。つまり、電圧印加時（白色画面表示時）にスリットの両端部付近で液晶分子の配向不良（ディスクリネーション；disclination）が生じ、この部分での透過率が低く、暗線となる。したがって、白色画面を表示した際に十分に高い輝度が得られないといった課題がある。
【０００５】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、透過率を向上し、表示品位の良好な画像を表示可能な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】
【０００６】
この発明の態様による液晶表示装置は、
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備え、
前記第１基板は、絶縁基板上に、
各画素の行方向に延在した走査線と、
各画素の列方向に延在した信号線と、
画素毎に配置されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
前記画素電極と層間絶縁膜を介して対向する対向電極と、を備え、
前記画素電極は、櫛歯状に形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、透過率を向上し、表示品位の良好な画像を表示可能な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。ここでは、一方の基板に画素電極及び対向電極を備え、これらの間に形成される横電界を利用して液晶分子をスイッチングする液晶モードとして、ＦＦＳモードの液晶表示装置を例に説明する。
【０００９】
図１乃至図３に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、液晶表示パネルＬＰＮを備えている。この液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板（第１基板）ＡＲと、アレイ基板ＡＲと互いに対向して配置された対向基板（第２基板）ＣＴと、これらアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えて構成されている。このような液晶表示装置は、画像を表示する表示領域ＤＳＰを備えている。この表示領域ＤＳＰは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。
【００１０】
アレイ基板ＡＲは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ＡＲは、表示領域ＤＳＰにおいて、画素毎に配置されたｍ×ｎ個の画素電極ＥＰ、各画素ＰＸの行方向Ｈにそれぞれ延在したｎ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｎ）、各画素ＰＸの列方向Ｖにそれぞれ延在したｍ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｍ）、各画素ＰＸにおいて走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部を含む領域に配置されたｍ×ｎ個のスイッチング素子Ｗ、画素電極ＥＰと層間絶縁膜ＩＬを介して対向配置された対向電極ＥＴなどを備えている。
【００１１】
アレイ基板ＡＲは、さらに、表示領域ＤＳＰの周辺の駆動回路領域ＤＣＴにおいて、ｎ本の走査線Ｙに接続された走査線ドライバＹＤを構成する少なくとも一部や、ｍ本の信号線Ｘに接続された信号線ドライバＸＤを構成する少なくとも一部などを備えている。走査線ドライバＹＤは、コントローラＣＮＴによる制御に基づいてｎ本の走査線Ｙに順次走査信号（駆動信号）を供給する。また、信号線ドライバＸＤは、コントローラＣＮＴによる制御に基づいて各行のスイッチング素子Ｗが走査信号によってオンするタイミングでｍ本の信号線Ｘに映像信号（駆動信号）を供給する。これにより、各行の画素電極ＥＰは、対応するスイッチング素子Ｗを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。
【００１２】
各スイッチング素子Ｗは、例えば、薄膜トランジスタによって構成されている。スイッチング素子Ｗの半導体層ＳＣは、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能である。スイッチング素子Ｗのゲート電極ＷＧは、走査線Ｙに接続されている（あるいは走査線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチング素子Ｗのソース電極ＷＳは、信号線Ｘに接続される（あるいは信号線Ｘと一体に形成される）とともに、半導体層ＳＣのソース領域にコンタクトしている。スイッチング素子Ｗのドレイン電極ＷＤは、画素電極ＥＰに接続される（あるいは画素電極ＥＰと一体に形成される）とともに、半導体層ＳＣのドレイン領域にコンタクトしている。
【００１３】
対向電極ＥＴは、例えば各画素ＰＸにおいて島状に配置され、コモン電位が供給されるコモン配線ＣＯＭに電気的に接続されている。画素電極ＥＰは、層間絶縁膜ＩＬを介して対向電極ＥＴに対向して配置されている。この画素電極ＥＰには、対向電極ＥＴと対向する複数のスリットＳＬが設けられている。これらの画素電極ＥＰ及び対向電極ＥＴは、例えばインジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。すべての画素ＰＸに対応した画素電極ＥＰは、配向膜２０によって覆われている。
【００１４】
一方、対向基板ＣＴは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板３０を用いて形成されている。特に、カラー表示タイプの液晶表示装置においては、図３に示したように、対向基板ＣＴは、絶縁基板３０の内面すなわち液晶層ＬＱに対向する面に、各画素ＰＸを区画するブラックマトリクス３２、ブラックマトリクス３２によって囲まれた各画素に配置されたカラーフィルタ層３４などを備えている。また、対向基板ＣＴは、さらに、外部電界の影響を緩和するためのシールド電極や、カラーフィルタ層３４の表面の凹凸を平坦化するように比較的厚い膜厚で配置されたオーバコート層などを備えて構成してもよい。
【００１５】
ブラックマトリクス３２は、絶縁基板３０上において、アレイ基板ＡＲに設けられた走査線Ｙや信号線Ｘなどの配線部に対向するように配置されている。カラーフィルタ層３４は、絶縁基板３０上に配置され、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び緑色画素に対応して配置されている。カラーフィルタ層３４は、配向膜３６によって覆われている。
【００１６】
このような対向基板ＣＴと上述したようなアレイ基板ＡＲとをそれぞれの配向膜２０及び配向膜３６が対向するように配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサにより、所定のギャップが形成される。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの配向膜２０と対向基板ＣＴの配向膜３６との間に形成されたギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物で構成されている。
【００１７】
また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面（すなわちアレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱと対向する面とは反対の外面）に設けられた偏光板ＰＬ１を備え、また、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面（すなわち対向基板ＣＴの液晶層ＬＱと対向する面とは反対の外面）に設けられた偏光板ＰＬ２を備えている。
【００１８】
このような構成により、液晶表示パネルＬＰＮに対してアレイ基板ＡＲ側に配置されたバックライトユニットからのバックライト光を液晶表示パネルＬＰＮで選択的に透過し、画像を表示する。
【００１９】
特に、この実施の形態においては、画素電極ＥＰは、図２に示すように、櫛歯状に形成されており、複数の櫛歯電極ＣＥを含んでいる。図２に示した櫛歯電極ＣＥは、自画素ＰＸの当該画素電極ＥＴに対してスイッチング素子Ｗを介して映像信号を供給する信号線ＸＡに向かって延在している。また、このような形状の画素電極ＥＰにおいては、櫛歯電極ＣＥ間にスリットＳＬが形成されている。
【００２０】
このような本実施形態の構成による効果を比較例と対比して説明する。
【００２１】
図４は、比較例における１画素分の画素電極及び対向電極の構造を概略的に示す平面図である。また、図５は、本実施形態における１画素分の画素電極及び対向電極の構造を概略的に示す平面図である。
【００２２】
いずれの例においても、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子ＬＭは、配向膜２０及び配向膜３６による規制力によって、例えば行方向Ｈに平行に配向されているものとする。このとき、画素電極ＥＰと対向電極ＥＴとの間に電圧を印加した場合、スリットＳＬを介して、スリットＳＬのエッジＳＬＥに対して直交する方向に電界Ｅが形成される。このような電界により、液晶分子ＬＭがスイッチングされる（つまり、液晶分子ＬＭは電界Ｅと平行な方向に配向するように駆動される）。
【００２３】
図４に示した比較例においては、画素電極ＥＰには、直線的に延びたスリットＳＬが設けられている。このスリットＳＬは、その両端部が円弧状に形成されている。このため、電圧を印加した際、スリットＳＬの両端部でのエッジＳＬＥに沿った電界Ｅは放射状に形成され、このような電界によってスイッチングされた液晶分子ＬＭの配向が乱れる。このため、スリット両端部において配向不良が生じ、透過率が低下する。
【００２４】
一方、図５に示した本実施形態においては、画素電極ＥＰは、櫛歯状に形成されている。つまり、比較例と対比して、本実施形態の画素電極ＥＰにおいては、透過に寄与しない画素電極ＥＰの接続部分すなわちスリットＳＬの両端部の周辺部分のうちの一方を、スリットＳＬの延長線上で開放している。これにより、配向不良によって暗線となる（すなわち透過率の低下を招く）部分の面積を削減する一方で、透過に寄与するスリットＳＬの面積を増加させることができる。したがって、電圧印加時における液晶表示パネルＬＰＮの透過率を向上することが可能となり、表示品位の良好な画像を表示可能となる。
【００２５】
また、画素電極ＥＰは、行方向Ｈに対して鋭角に交差する方位に延在した櫛歯電極ＣＥを含んでいる。つまり、櫛歯電極ＣＥ間のスリットＳＬのエッジＳＬＥも、行方向Ｈに対して鋭角に交差する。このような構成により、エッジＳＬＥに直交する電界Ｅに応じて、行方向Ｈと略平行に配向された液晶分子ＬＭをスイッチングすることが可能となる。
【００２６】
また、画素電極ＥＰは、行方向Ｈに対して鋭角に交差する第１方位に延在した第１櫛歯電極ＣＥ１及び第１方位とは異なり且つ行方向Ｈに対して鋭角に交差する第２方位に延在した第２櫛歯電極ＣＥ２を含むことが望ましい。つまり、図５に示したように、画素電極ＥＰは、行方向Ｈに対して鋭角に交差する少なくとも２方向に延在する櫛歯電極を含むように構成することが望ましい。
【００２７】
これにより、第１櫛歯電極ＣＥ１の形状に応じた液晶分子ＬＭの面内の回転方向（右回り）と、第２櫛歯電極ＣＥ２の形状に応じた液晶分子ＬＭの回転方向（左回り）とは、相反することになる。このため、液晶表示パネルＬＰＮの観察方向に依存した色付きを補償することが可能となり、広い視野角範囲において良好な表示品位を得ることが可能となる。
【００２８】
また、画素電極ＥＰは、略平行四辺形状の複数の櫛歯電極ＣＥを含み、櫛歯電極ＣＥ間に略平行四辺形状のスリットＳＬが形成されることが望ましい。つまり、少なくとも一部の櫛歯電極ＣＥは、略一定の幅に形成されているとともに、その先端部ＣＥＰは、丸みを持たず、列方向Ｖと略平行に延びるエッジを有している。一方で、スリットＳＬは、略一定の幅に形成されているとともに、一端部ＳＬＰは、丸みを持たず、列方向Ｖとほぼ平行に延びたエッジを有している。
【００２９】
これにより、電界方向が不揃いになることに起因した配向不良の発生を抑制することができ、透過率の低下を抑制することが可能となる。
【００３０】
また、図２に示したように、画素電極ＥＰは、隣接する画素に対応した信号線ＸＢよりも、自画素に対応した信号線ＸＡに近接して配置され、しかも、櫛歯電極ＣＥの先端部ＣＥＰが信号線ＸＡに対向する櫛歯電極ＣＥを含むように構成してもよい。つまり、画素電極ＥＰは、その一部（櫛歯電極ＣＥの先端部側）が自画素ＰＸに対応した信号線ＸＡと重なっても良いが、隣接する信号線ＸＢとは重ならないように配置されている。このような画素電極ＥＰと隣接する信号線ＸＢとの間の隙間は、対向基板ＣＴ側のブラックマトリクス３２によって遮光されている。
【００３１】
画素電極ＥＰと信号線Ｘとは異なる層に配置されている。画素電極ＥＰを形成する過程において、信号線Ｘに対して相対的に位置ずれを生ずる場合がある。このとき、画素電極ＥＰを信号線ＸＡ寄りに配置する設計であれば、たとえ位置ずれによって信号線ＸＡと画素電極ＥＰとが絶縁層を介して重なったとしても、櫛歯電極ＣＥの一部（先端部ＣＥＰ）が信号線ＸＡと重なるのみである。このため、本来、画素電極ＥＰと対向電極ＥＴとで形成した画素容量に対して十分に小さな容量が形成されるのみであり、表示に対する影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００３２】
以上説明したように、この実施の形態の液晶表示装置によれば、透過率を向上することができ、表示品位の良好な画像、特に白色画面を表示する場合に輝度の高い画像を表示することが可能となる。
【００３３】
なお、この発明は、上記各実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る横電界を利用した液晶モードの液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置に適用されるアレイ基板の構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示したアレイ基板をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断したときの液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。
【図４】図４は、比較例における１画素分の画素電極及び対向電極の構造を概略的に示す平面図である。
【図５】図５は、本実施形態における１画素分の画素電極及び対向電極の構造を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＬＰＮ…液晶表示パネル
ＡＲ…アレイ基板
ＣＴ…対向基板
ＬＱ…液晶層
ＤＳＰ…表示領域
ＰＸ…画素
ＥＰ…画素電極
ＥＴ…対向電極
ＣＯＭ…コモン配線
ＩＬ…層間絶縁膜
ＳＬ…スリット
ＣＥ…櫛歯電極
３０…絶縁基板
３２…ブラックマトリクス
３４…カラーフィルタ層
【図１】
2009025638.tif 000003
【図２】
2009025638.tif 000004
【図３】
2009025638.tif 000005
【図４】
2009025638.tif 000006
【図５】
2009025638.tif 000007