(57)【要約】【課題】コントラスト特性に優れ、応答特性の速い、かつ、視野角特性の優れた液晶表示装置を得る。【解決手段】画素電極２１とコモン電極２２によって１画素を４個の領域に区画する。画素電極２１とコモン電極２２間に電圧を印加しない状態では、液晶分子４０は垂直配向となっている。画素電極２１とコモン電極２２に電圧を印加すると、横電界によって液晶分子４０は傾くが、液晶分子４０の傾く方向を突起３０によって制御する。突起３０の形成によって、４個の領域における液晶分子４０の傾きの方向を全て異ならしめることが出来る。したがって、視野角特性のすぐれた液晶表示装置を得ることが出来る。【選択図】図１
2009216793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタが形成された対向基板との間に誘電異方性が正の液晶を挟持した液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板には、画素電極およびコモン電極が形成され、前記画素電極と前記コモン電極によって１画素が複数の領域に区画され、
前記液晶の初期配向は、前記ＴＦＴ基板あるいは前記対向基板に対して垂直方向であり、
前記画素電極と前記コモン電極の間に電圧を印加することによって液晶分子の向きを変えることが出来、前記電圧を印加した時の前記液晶分子の向きは、前記対向基板に形成された突起によって前記複数の領域毎に制御され、
前記電圧を印加したときの、前記複数の領域における前記液晶分子の向きは、前記複数の領域毎に異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記突起は、平面で見て、前記コモン電極または前記画素電極に沿って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】
前記突起の形状は、前記突起の片側の液晶分子に対して傾きを制御す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】
前記突起の形状は、前記突起の両側の液晶分子に対して傾きを制御す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５】
液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタが形成された対向基板との間に誘電異方性が正の液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板には、画素電極およびコモン電極が形成され、前記画素電極と前記コモン電極によって１画素が複数の領域に区画され、
前記液晶の初期配向は、前記ＴＦＴ基板あるいは前記対向基板に対して垂直方向であり、
前記画素電極と前記コモン電極の間に電圧を印加することによって液晶分子の向きを変えることが出来、前記電圧を印加した時の前記液晶分子の向きは、前記対向基板に形成された突起によって前記複数の領域毎に制御され、
前記電圧を印加したときの、前記複数の領域における前記液晶分子の傾きの方向は、前記ＴＦＴ基板を平面で見たときに、前後左右いずれかを向いており、
前記複数の領域は、前記１画素内において、前記液晶分子の前後左右の傾きの方向を全て包含することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記電圧を印加した時の液晶分子の傾きの方向が異なる複数の領域の面積は、前記１画素内において等しいことを特徴とする等しいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記電圧を印加した時の液晶分子の傾きの方向が異なる複数の領域の数は、前記１画素内において等しいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記突起は、平面で見て、前記コモン電極または前記画素電極に沿って形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記突起の形状は、前記突起の片側の液晶分子に対して傾きを制御することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記突起の形状は、前記突起の両側の液晶分子に対して傾きを制御することを特徴とする請求項８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係り、特に視野角特性、コントラスト特性、および、応答特性の優れた横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板に画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。一般のＩＰＳは液晶分子の初期配向をガラス基板と平行な方向（ホモジーニアス）とし、液晶分子に横電界を印加することによって液晶分子を回転させる。そして液晶分子の回転の程度によってバックライト等からの光が液晶層を通過する量を制御することによって画像を形成するものである。
【０００４】
一方、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式と称する液晶表示方式がある。この方式は、負の誘電異方性特性を持つ液晶分子の初期配向をガラス基板に対して垂直方向とし（ホメオトロピック）、縦電界を印加することによって、液晶分子を傾け、液晶層の透過率を制御するものである。
【０００５】
ＶＡ方式は、液晶表示装置の視野角特性を改善するが、ＩＰＳ程の視野角特性の改善にはならないとされている。一方、ＶＡ方式は、コントラストが優れているという特徴を有している。ＶＡ方式とＩＰＳ方式を組み合わせた技術として、「特許文献１」または「特許文献２」が存在する。これらの文献には、液晶の初期配向をガラス基板に対して垂直方向（ホメオトロピック）とし、横電界を印加することによって、液晶分子の傾きを制御する技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３４１５１号公報
【特許文献２】特開２００６−９９０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４は一般のＩＰＳ方式の原理図を示すものである。図１４（ａ）は画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧が印加されていない状態であり、図１４（ｂ）は画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧が印加されている状態である。図１４は一つの画素のみを取り出して模式図化したものである。図１４において、下側のガラス基板には、画素電極２１とコモン電極２２が形成されている。下側のガラス基板には、画素電極２１とコモン電極２２のみでなく、映像信号線、コモン信号線、走査信号線等が設置され、映像信号線から画素電極２１への映像信号の供給を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が形成されているが、図１３では省略されている。下側ガラス基板を以後ＴＦＴ基板１１と呼ぶ。ＴＦＴ基板１１と液晶層を挟んで、上側ガラス基板が対向して設置されている。以後上側ガラス基板を対向基板１２という。
【０００８】
ＴＦＴ基板１１と対向基板１２の間に挟持された液晶分子４０は、基板と平行方向（ホモジーニアス）に配向している。ＴＦＴ基板１１の下側には、下偏光板１３が貼り付けられている。また、対向基板１２の上側には上偏光板１４が貼り付けられている。下偏光板１３を通過する光の偏光方向は矢印Ａである。すなわち、下方から入射したバックライト等からの光のうち、矢印Ａ方向の偏光成分のみが通過する。
【０００９】
液晶分子４０に電圧が印加されていない状態では、液晶分子４０は、回転せず、初期配向のままである。この状態では、液晶層に入射した光の偏光方向は回転せずに対向基板１２に達する。この状態における、対向基板１２での光の偏光方向を矢印Ｂで示す。
【００１０】
上偏光板１４の偏光軸の方向は矢印Ｃで示す。上偏光板１４の偏光軸の方向は、下偏光板１３の偏光軸の方向と直角である。図１４（ａ）の状態では、対向基板１２に達した光の偏光軸は下偏光板１３と同じ向きであるから、下方からの光は上偏光板１４を通過しない。
【００１１】
図１４（ｂ）の構成は、図１４（ａ）と同様であるが、図１４（ｂ）ではＯＮ状態であり、画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧が印加されている。画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧が印加されると、図１４（ｂ）に示すような横電界が発生し、液晶分子４０が回転する。
【００１２】
図１４（ｂ）において、バックライトからの入射光７０は、下偏光板１３によって、矢印Ａに示す方向に偏光軸を持つ直線偏光に変換される。この直線偏光光は横電界によって回転した液晶分子４０によって偏光状態が変化させられ、対向基板１２に達したときは、例えば、楕円偏光となる。
【００１３】
対向基板１２に貼り付けられた上偏光板１４の偏光軸の方向は、下偏光板１３の偏光軸と直角であるが、対向基板１２に達した光は楕円偏光になっているので、光の一部が通過して出射光７１となる。対向基板１２に達した光の偏光状態は、液晶分子４０の回転の状態によって制御することが出来るので、画素毎に透過光を、階調をもって制御することが出来、画像を形成することが出来る。そして、ＩＰＳ方式では、液晶層の光の透過を、液晶分子４０の回転によって制御するので、優れた視野角特性を得ることが出来る。
【００１４】
しかし、ＩＰＳ方式は、次のような問題点がある。その一つは、初期配向が基板と平行方向（ホモジーニアス）であるために、初期配向が基板と垂直方向の場合（ホメオトロピック）に比較して、コントラストが劣るという点である。すなわち、液晶分子４０は熱によって揺らぎが生ずるが、この液晶分子４０の揺らぎが存在すると、黒表示をした時の黒の沈み込みが十分ではなくなるという現象を生ずる。そして、液晶分子４０の揺らぎの影響はホモジーニアス配向のほうが、ホメオトロピック配向の場合よりも大きい。
【００１５】
一般のＩＰＳ方式のもう一つの問題点は、応答速度が遅いという点である。液晶分子４０に電界を印加すると、液晶分子４０は電界によって動き、電界を切るともとに戻る。これは、弾性的な変化である。そして、弾性係数が大きいほど、応答速度を早くすることが出来る。
【００１６】
液晶分子４０に弾性を与える弾性係数として、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の３種類に分けることが出来る。Ｋ１はスプレイ弾性係数であり、Ｋ２はツイスト弾性係数であり、Ｋ３はベント弾性係数である。ＩＰＳ方式においては、液晶を基板と平行方向に回転させることによって制御するが、この回転に関係する弾性係数はツイスト弾性係数Ｋ２のみである。ツイスト弾性係数Ｋ２は、他の弾性係数、Ｋ１、Ｋ３等に比較して小さい。弾性係数が小さいと液晶の応答速度が遅くなる。
【００１７】
本発明は、ＩＰＳ方式における以上のような問題点を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な手段は下記のとおりである。
【００１９】
（１）液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタが形成された対向基板との間に誘電異方性が正の液晶を挟持した液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板には、画素電極およびコモン電極が形成され、前記画素電極と前記コモン電極によって１画素が複数の領域に区画され、前記液晶の初期配向は、前記ＴＦＴ基板あるいは前記対向基板に対して垂直方向であり、前記画素電極と前記コモン電極の間に電圧を印加することによって液晶分子の向きを変えることが出来、前記電圧を印加した時の前記液晶分子の向きは、前記対向基板に形成された突起によって前記複数の領域毎に制御され、前記電圧を印加したときの、前記複数の領域における前記液晶分子の向きは、前記複数の領域毎に異なることを特徴とする液晶表示装置。
【００２０】
（２）前記突起は、平面で見て、前記コモン電極または前記画素電極に沿って形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００２１】
（３）前記突起の形状は、前記突起の片側の液晶分子に対して傾きを制御することを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。
【００２２】
（４）前記突起の形状は、前記突起の両側の液晶分子に対して傾きを制御することを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。
【００２３】
（５）液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタが形成された対向基板との間に誘電異方性が正の液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板には、画素電極およびコモン電極が形成され、前記画素電極と前記コモン電極によって１画素が複数の領域に区画され、前記液晶の初期配向は、前記ＴＦＴ基板あるいは前記対向基板に対して垂直方向であり、前記画素電極と前記コモン電極の間に電圧を印加することによって液晶分子の向きを変えることが出来、前記電圧を印加した時の前記液晶分子の向きは、前記対向基板に形成された突起によって前記複数の領域毎に制御され、前記電圧を印加したときの、前記複数の領域における前記液晶分子の傾きの方向は、前記ＴＦＴ基板を平面で見たときに、前後左右いずれかを向いており、前記複数の領域は、前記１画素内において、前記液晶分子の前後左右の傾きの方向を全て包含することを特徴とする液晶表示装置。
【００２４】
（６）前記電圧を印加した時の液晶分子の傾きの方向が異なる複数の領域の面積は、前記１画素内において等しいことを特徴とする等しいことを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。
【００２５】
（７）前記電圧を印加した時の液晶分子の傾きの方向が異なる複数の領域の数は、前記１画素内において等しいことを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。
【００２６】
（８）前記突起は、平面で見て、前記コモン電極または前記画素電極に沿って形成されていることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。
【００２７】
（９）前記突起の形状は、前記突起の片側の液晶分子に対して傾きを制御することを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。
【００２８】
（１０）前記突起の形状は、前記突起の両側の液晶分子に対して傾きを制御することを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、液晶の配向をホメオトロピックとしているので、液晶分子の熱的揺らぎによるコントラストの低下を防止することが出来る。また、ホメオトロピック配向としているので、液晶分子の弾性による戻りとして、スプレイ弾性係数Ｋ１、ツイスト弾性係数Ｋ２、ベント弾性係数Ｋ３の全てを使用することが出来るので、液晶の応答速度を上げることが出来る。
【００３０】
さらに本発明によれば、１画素を画素電極とコモン電極とによって複数の領域に区画し、電圧を印加したときの各領域における液晶分子の傾く方向を１画素内で異なる方向とするので、視野角の指向性を軽減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明では、液晶の初期配向は基板に垂直方向とし、液晶分子４０に対して電界を印加することによって液晶の配向方向を変化させて画像を形成するものである。したがって、本発明における液晶表示装置は、ＩＰＳの利点と垂直配向の利点を合わせ持つことが出来る。
【００３２】
本発明では、液晶分子４０の初期配向はホメオトロピック配向であるから、液晶分子４０の熱的揺らぎによるコントラストの低下は、ホモジーニアス配向の場合に比較して軽減することが出来る。一方、液晶の応答速度については、初期配向はホメオトロピック配向であるので、電界によって液晶分子４０が弾性的に動いた場合に、弾性係数は、スプレイ弾性係数Ｋ１であり、ツイスト弾性係数Ｋ２であり、ベント弾性係数Ｋ３の全てが関係する。
【００３３】
通常のＩＰＳの場合は、液晶は回転が主であるので、関係する弾性係数は、ツイスト弾性係数Ｋ２のみであり、弱い。したがって、液晶の動きに対する復元力が弱く、そのために応答速度が遅くなる。しかし、本発明の構成では、初期配向がホメオトロピック配向であるから、上記弾性係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の全てが関係するので、応答速度が速い。
【００３４】
一方、初期配向がホメオトロピック配向であることによる視野角への影響については、以下に示す実施例のような構成によって問題を解決することが出来る。
【００３５】
本発明における、従来のいわゆるＶＡ方式に対する利点としては、次のとおりである。すなわち、いわゆるＶＡ方式では、縦方向の電界を印加することによって、液晶分子４０が横方向に傾く、いわゆる誘電異方性が負である性質の液晶材料を使用する必要がある。このような誘電異方性が負である液晶材料は、ＴＮ方式や、ＩＰＳ方式において使用される誘電異方性が正である液晶材料に比べて種類が少ない。本発明の構成においては、初期配向がホメオトロピック配向であるが、液晶材料は正の誘電異方性を有する液晶材料を使用することが出来る。したがって、液晶材料の選択範囲を広げることが出来る。
【００３６】
一方、誘電異方性が負である液晶材料は液晶分子４０を駆動するための駆動電圧が高い。そうすると、映像信号のレベルを大きくする必要があるので、駆動回路の負担が大きくなる。本発明においては、初期配向がホメオトロピック配向であるが、正の誘電異方性を有する液晶材料を使用することが出来るので、駆動電圧の上昇を抑えることが出来る。
【実施例１】
【００３７】
図１は本発明の第１の実施例を示す模式図である。図１（ａ）は電圧を印加しない状態における画素構造と液晶の配向方向である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図であるが、対向基板１２に形成された突起３０の構成も含んでいる。図１（ｃ）は画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧を印加した状態における画素構造と液晶の配向方向である。図１（ｄ）は、図１（ｃ）のＡ−Ａ断面であるが、対向基板１２に形成された突起３０の構成も含んでいる。
【００３８】
図１（ａ）において、画素電極２１はコモン電極２２よりも下側に形成されている。画素電極２１とコモン電極２２は、層間絶縁膜２３によって絶縁されている。画素電極２１とコモン電極２２の形は各々屈曲しており、両方で、卍形の電極を形成している。画素は卍形の電極で仕切られた４つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４によって形成されている。本発明では、液晶分子４０は垂直配向（ホメオトロピック）となっている。すなわち、図１（ａ）においては、全ての領域で液晶は紙面と垂直方向に配向している。
【００３９】
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ｂ）において、画素電極２１とコモン電極２２の間には層間絶縁膜２３が形成されている。図１（ｂ）においては、ＴＦＴの構成に関連するゲート絶縁膜、パッシベーション膜等は省略されている。図１（ｂ）において、液晶分子４０は縦方向に配向している様子が示されている。対向基板１２には、断面が三角形である突起３０が形成されている。この突起３０は３角柱の形状をしている。断面を３角形としているのは、卍形電極によって区画された隣り会う２つの領域の一方のみに、突起３０の影響を及ぼすためである。図１（ｂ）においては、対向電極に形成されるカラーフィルタ、ブラックマトリクス、オーバーコート膜等は省略されている。
【００４０】
図１（ｃ）は画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧を印加した場合である。画素電極２１とコモン電極２２とに間に電圧を印加することによって、当初、図１（ａ）に示すように、紙面と垂直方向（基板と垂直方向）を向いていた液晶分子４０が、傾くことによって紙面水平方向（基板と水平方向）に向いている様子が示されている。図１（ｃ）において、４つの領域のうち、Ａ１とＡ３とは紙面水平方向に傾き、Ａ２とＡ４は紙面垂直方向に傾いている。画素電極２１とコモン電極２２との間に形成される電界によるものである。
【００４１】
しかし、液晶分子４０の傾きの方向は対向基板１２に形成された突起３０の存在によって異なる。図１（ｄ）は、図１（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ｄ）において、ＴＦＴ基板１１上に形成された画素電極２１とコモン電極２２との間に電圧が印加されている。図１（ｄ）の例では、画素電極２１にコモン電極２２よりも高い電圧が印加されている。
【００４２】
図１（ｄ）において、対向基板１２に形成された突起３０の左側は図１（ｃ）の領域Ａ２に対応し、突起３０の右側は図１（ｄ）の領域Ａ１に対応する。図１（ｄ）の左側において、ＴＦＴ基板１１に近い液晶は、電界の影響を受けて横向きとなっている。また、対向基板１２に近い部分においては、電界の強さが十分に及ばないので、液晶分子４０は横向きにはならずに、傾いて配向することになる。この傾きの程度は画素電極２１とコモン電極２２との間に印加される電圧によって異なる。このように、液晶分子４０の配向の向きが電界によって変化することによって直線偏光であった入射光７０が楕円偏光に変換される。そして、液晶分子４０に印加される電界の強さによって、液晶分子４０が傾く程度が異なり、変換される光の楕円偏光率が異なることになる。
【００４３】
対向基板１２付近における液晶分子４０の傾きの方向は、対向基板１２に形成された突起３０によって影響される。図１（ｄ）の左側の領域Ａ２において、電界を印加することによって、液晶分子４０は突起３０の傾斜面の方向に傾く。図１（ｃ）の領域Ａ４は、電圧印加によって液晶分子はＡ２と同様に傾くが、領域Ａ４においては、液晶分子４０の傾く方向が領域Ａ２とは反対方向となっている。すなわち、領域Ａ４においては、突起３０の傾斜面が、領域Ａ２とは反対方向となるように形成されている。したがって、液晶分子４０の傾く方向による視野角特性に対する影響はキャンセルすることが出来る。
【００４４】
図１（ｄ）の右側の領域において、電界は紙面と垂直方向に印加されているので、ＴＦＴ基板１１付近の液晶分子４０は、電界と同様に紙面垂直方向に配向することになる。一方、対向基板１２に近い側においては、画素電極２１とコモン電極２２の間の電界が強く及ばないために、液晶分子４０は完全に横向きにはならずに、傾いた状態になる。
【００４５】
図１（ｄ）に図示した突起３０は、右側の領域Ａ１では、垂直となっている。したがって、図示した突起３０は、図１（ｄ）の液晶の配向方向には影響を与えない。しかし、図１（ｄ）における領域Ａ１の液晶分子４０は、突起３０の影響を受けて、液晶分子４０の傾きの方向が決められる。この場合、右側の領域Ａ１の液晶分子４０の配向方向は、例えば紙面の下方向に傾くように横方向に延びるコモン電極２２に沿って図示しない突起３０が形成されている。
【００４６】
尚、突起３０の形状は、上記のように非対称な形が理想的ではあるが、対称なものでも構わない。
【００４７】
図１（ｃ）にもどり、図１（ｃ）の領域Ａ１とＡ３は紙面上下方向に液晶分子４０が配向し、領域Ａ２とＡ４は紙面左右方向に液晶分子４０が配向している。しかし、領域Ａ１と領域Ａ３とは、液晶分子４０の傾きの方向が反対方向である。また、領域Ａ２と領域Ａ４とは、液晶分子４０の傾きの方向が反対方向である。つまり、電圧印加状態においては、卍形電極によって形成された４個の領域の液晶分子４０は全て異なる方向に傾いていることになる。したがって、液晶分子４０の傾きの方向による視野角特性への影響はキャンセルすることが出来る。
【００４８】
また、図１（ｃ）に示すように、卍形電極によって仕切られた４個の領域の面積はほぼ等しい。また、画素電極２１とコモン電極２２に電圧を印加した状態では、卍形電極によって仕切られた４個の領域における液晶の傾きの方向は紙面の上下左右全ての方向を向いている。
【実施例２】
【００４９】
図２は実施例２における画素電極２１の形状を示す平面図である。実施例１で説明した、図１に示す例は、卍形電極によって区画された１画素を、４つの領域に分割するものである。図１においては、画素電極２１とコモン電極２２の間隔大きい。したがって、液晶の駆動電圧が大きくなる。本実施例は画素電極２１とコモン電極２２の間隔を小さくするように電極を配置し、液晶の駆動電圧を小さくするものである。
【００５０】
図２において、１画素は、映像信号線５２、コモン配線５０、走査線５１によって囲まれた領域である。走査線５１およびコモン配線５０は映像信号線５２よりも下層に形成されている。図２において、ゲート線上には、ＴＦＴが形成されている。走査線５１は、ＴＦＴのゲート電極を兼用している。ゲート電極の上には、図示しないゲート絶縁膜を挟んで、アクティブ領域となる半導体膜６３が形成されている。
【００５１】
半導体膜６３の一方には、信号線がから分岐したＴＦＴのソース電極６１が形成されている。半導体膜６３の他方には、画素電極２１と接続するドレイン電極６２が接続している。ドレイン電極６２は画素電極２１と接続している。ドレイン電極６２と画素電極２１が同層でない場合は、層間絶縁膜にスルーホールを形成して接続する。
【００５２】
一方、コモン電極２２はコモン配線５０と接続している。本実施例においては、コモン電極２２は画素電極２１よりも上層に形成されている。一方、コモン配線５０は下層に形成されているので、多くの場合は、コモン電極２２とコモン配線５０は層間絶縁膜にスルーホールを形成して接続されることになる。
【００５３】
図２の特徴は、画素電極２１とコモン電極２２の平面上の距離を小さくするために、画素電極２１とコモン電極２２を複雑な形状としていることである。このために、１画素が多くの領域に分割されている。そして、電圧を印加した場合に、この分割された領域において、液晶の傾きの方向をバランスよく４方に振り分けることによって視野角の指向性を無くしている。
【００５４】
図２には図示しない、対向電極に形成された突起３０は、実施例１において説明したように、画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧を印加した場合に、各領域における液晶分子４０の傾きの方向を制御するような形状とする。このような突起３０は、例えば、図１に示す３角柱状のものであってもよい。
【００５５】
図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図３において、ＴＦＴ基板１１の下には下偏光板１３が貼り付けられている。ＴＦＴ基板１１の上には、画素電極２１が形成され、層間絶縁膜を挟んでコモン電極２２が形成されている。コモン電極２２の上には、別な層間絶縁膜が形成され、その上に配向膜２４が形成されている。
【００５６】
尚、突起３０の形状は、上記のように非対称な形が理想的ではあるが、実施例１で説明したと同様に、対称なものでも構わない。
【００５７】
図３において、ＴＦＴ基板１１に対向し、液晶層を挟んで対向基板１２が設置されている。対向基板１２の外側には上偏光板１４が形成されている。対向基板１２の内側には、カラーフィルタ１２１およびブラックマトリクス１２２が形成されている。カラーフィルタ１２１およびブラックマトリクス１２２の上には、オーバーコート膜１２３が形成されている。オーバーコート膜１２３の上には突起３０が形成され、オーバーコート膜１２３および突起３０を覆って配向膜２４が形成されている。
【００５８】
図３において、突起３０は３角形となっているが、実際は実施例１で説明したように、三角柱状である。突起３０の配置によって、画素電極２１とコモン電極２２に電圧を印加した場合における、図３における領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の液晶分子４０の傾きの方向が異なってくる。領域Ｂ１においては、ＴＦＴ基板１１に近い領域では、液晶分子４０は電界によって横向きとなっているが、対向基板１２に近い領域においては、突起３０によって規定される方向に液晶分子４０が傾くことになる。図３の領域Ｂ３においては、領域Ｂ１と同様な配向となるが、印加される電界の向きが領域Ｂ１と反対方向なので、液晶の回転する方向、または、傾く方向が対称の関係になっている。
【００５９】
図３の領域Ｂ２は、電界は図３における紙面垂直下方向に印加される。したがって、ＴＦＴ基板１１に近い領域の液晶分子４０は紙面と垂直方向に配向する。一方、対向基板１２に近い領域の液晶分子４０は、図３における紙面垂直下方向に傾いて配向することになる。図３の領域Ｂ２に対しては、図示しない三角柱状の突起が図３の紙面垂直下方向のコモン電極２２または、紙面垂直上方向の画素電極２１に形成されており、この突起によって、電圧印加時の液晶の傾きの方向を制御している。
【００６０】
本実施例においては、１画素を１７の領域に分割し、各領域における液晶の傾きの方向を変えることによって視野角特性を均一に保っている。
【００６１】
図４は、本実施例における画素電極２１とコモン電極２２の形状を示す他の例である。図４はＴＦＴ基板１１に形成された画素の平面図である。図４において、画素電極２１は層間絶縁膜を挟んでコモン電極２２の下側に形成されている。図４は画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧を印加した場合に、液晶分子４０が配向する方向を示している。図４においては、電圧を印加した場合に、液晶分子４０が上下方向に配向する領域と、左右方向に配向する領域をバランスよく振り分けている。そして、画素電極２１あるいは、コモン電極２２に沿って、図示しない対向基板１２上に突起３０を形成することによって、対向基板１２付近における液晶分子４０の傾きの方向を制御して、領域毎の視野角特性をキャンセルしている。
【００６２】
図４の特徴は、画素を２２個の領域に分割することによって、画素電極２１とコモン電極２２の距離を小さくし、画素電極２１とコモン電極２２の間の必要印加電圧を小さくしていることである。
【００６３】
図５は本実施例における画素電極２１とコモン電極２２の関係を示すさらに他の例である。図５はＴＦＴ基板１１に形成された画素の平面図である。画素を多くの領域に分割すると、画素電極２１とコモン電極２２の間隔を小さく出来、かつ、領域数が多い分、１画素内での視野角特性の平均化が容易となる。しかし、分割をあまり多くすると、画素電極２１、あるいは、コモン電極２２によって液晶表示パネルの透過率が減少する。
【００６４】
図５に示す例は、画素分割を１０の領域に分割することによって、透過率と、コモン電極２２と画素電極２１に印加する必要電圧のバランスを取っている。図５において、液晶分子４０の配向は、画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧を印加した状態におけるものである。図５においては、図示しない、対向基板１２に形成された突起３０によって、液晶の傾く方向を制御している。突起３０の形状は、実施例１で説明した、三角柱状のものを画素電極２１あるいはコモン電極２２に沿って対向基板１２に形成したもので良い。
【００６５】
図４においても図５においても、画素電極２１およびコモン電極２２によって区画された領域の、電圧を印加した状態における、液晶分子４０の傾きの方向は異なっており、異なった方向を向いている領域の面積はほぼ等しい。また、電圧を印加した状態において、１画素中に、液晶分子が、上、下、左、または右方向に傾いた領域が必ず存在する。
【実施例３】
【００６６】
図６は本発明における実施例３を示す原理図である。図６（ａ）は、画素電極２１に形成された１領域の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の断面模式図である。図６（ａ）において、ＴＦＴ基板１１上で、画素電極２１とコモン電極２２が対向している。図６（ａ）において、ＴＦＴ基板１１上に形成されたコモン電極２２と対向基板１２上に形成された突起３０とが平面的には重畳して形成されている。図６（ａ）における矢印は、電圧を印加した場合に、液晶分子４０が傾く方向を示している。
【００６７】
図６（ｂ）において、ＴＦＴ基板１１上には、コモン電極２２が形成され、層間絶縁膜を挟んで画素電極２１が形成されている。図６〜図１１においては、コモン電極２２が画素電極２１よりも下側に形成されているが、コモン電極２２が画素電極２１よりも上側形成されていても本発明は問題なく適用することが出来る。画素電極２１とコモン電極２２との間に電圧を印加すると液晶分子４０が傾くが、この傾きの方向は対向基板１２に形成された突起３０によって制御される。
【００６８】
図６における突起３０の断面形状は半円である。すなわち、図６における突起は図１等の突起と異なり、対称である。この突起３０は断面が半円の半円柱であり、この半円柱がＴＦＴ基板１１に形成されたコモン電極２２と平面上は重複して対向基板１２に形成されている。
【００６９】
図６（ｂ）に示す半円柱の突起３０は、突起３０の両側の領域に対して液晶の傾きの方向を制御することが出来る。すなわち、図６（ｂ）に示す突起３０の両側では、液晶の傾きが逆方向となる。このように、半円柱の突起３０を使用することによって、画素内における突起３０の占める領域を小さくすることが出来る。したがって、液晶表示装置の透過率を向上させることが出来る。
【００７０】
図７は、半円柱状の突起３０を用いた場合の、第１の実施形態である。図７において、コモン電極２２は層間絶縁膜を挟んで画素電極２１よりも上側に形成されている。ＴＦＴ基板１１上に形成されたコモン電極２２あるいは画素電極２１に沿って、半円柱状の突起３０が、対向基板１２上に形成されている。図７において、矢印は液晶分子４０が傾く方向である。なお、図７〜図１１において、斜線を施した部分は、平面図上、半円柱の突起３０が存在する部分を示す。
【００７１】
図７において、領域Ｃ１においては、コモン電極２２に沿って横方向に延びる突起３０によって、液晶分子４０の傾きが制御されている。領域Ｃ１を区画する縦方向の画素電極２１に沿って延びる突起３０は液晶分子４０の傾きの方向の規定には寄与しない。領域Ｃ２において、画素電極２１とコモン電極２２の間に電圧を印加すると、縦方向に延在する画素電極２１に沿って縦方向に形成される半円柱状の突起３０によって液晶分子４０は矢印に示す横方向に傾く。
【００７２】
領域Ｃ３において、横方向に延びる画素電極２１に沿って横方向に形成される半円柱状突起３０によって、領域Ｃ３内の液晶分子４０は、電圧印加によって矢印の方向に傾く。一方、領域Ｃ３において、縦方向に延びる画素電極２１に沿って縦方向に延びる半円柱状の突起３０は液晶分子４０の配向には寄与しない。
【００７３】
領域Ｃ４において、横方向に延びる画素電極２１に沿って横方向に形成される半円柱状突起３０によって、領域Ｃ４内の液晶分子４０は、電圧印加によって矢印の方向に傾く。Ｃ３とＣ４とで、液晶分子４０の傾きの方向を規定する半円柱状の突起３０は、共用されている。一方、領域Ｃ４において、縦方向に延びる画素電極２１に沿って縦方向に延びる半円柱状の突起３０は液晶分子４０の配向には寄与しない。
【００７４】
また、本実施形態においては、電圧を印加したときの液晶の傾きの方向は、各領域の面積を考慮すると、画素内で完全にキャンセルする構成となっている。したがって、視野角の特性の指向性は、１画素内において、キャンセルされることになる。
【００７５】
以上説明したように、半円柱状の突起３０を形成することによって、突起３０の両側の領域の液晶分子４０の傾きの方向を制御することが出来るので、視野角特性を効率よく改善することが出来る。
【００７６】
図７に示す実施形態においては、領域Ｃ１、領域Ｃ３等においては、液晶の電圧印加時の液晶の傾きの制御に寄与しない突起３０も存在している。図８に示す実施形態では、電圧印加時の液晶の傾きの方向に寄与しない突起３０が存在しない例である。図８の例では、各領域全てが、液晶の傾きを規定する突起３０を一個有している例である。図８における各領域において、液晶分子４０の傾きを示す矢印と同じ方向の突起３０は存在していない。そして、１画素内における液晶の傾きの方向は４個の領域によって完全にキャンセルされている。しがたって、１画素内において、視野角の指向性はない。
【００７７】
図９は図８に示す画素を２個並べて１画素とした例である。図９においては、１個の突起３０によって、上下あるいは左右の領域における液晶分子４０の傾きを制御している。したがって、１画素内に占める突起３０の面積は、図７等に示す実施形態に比較して小さくすることが出来る。突起３０の占める面積を小さく出来れば、液晶表示装置の透過率を向上させることが出来る。
【００７８】
図１０は図８に示す実施形態に対して、別な位置に突起３０を形成した例である。図１０に示す実施形態では、電圧印加時の液晶の傾きの方向に寄与しない突起３０は存在しない例である。図１０の例でも、各領域全てが、液晶の傾きを規定する突起３０を一個有している例である。効果は図８で説明したのと同様である。
【００７９】
図１１は図１０に示す画素を２個並べて１画素とした例である。図１１においても、１個の突起３０によって、上下あるいは左右の領域における液晶分子４０の傾きを制御している。したがって、１画素内に占める突起３０の面積は、図７等に示す実施形態に比較して小さくすることが出来る。画素内における突起３０の占める面積を小さく出来れば、液晶表示装置の透過率を向上させることが出来る。なお、図９および図１１に示す実施形態の効果は、突起３０の位置が異なるだけで、発明による効果は同様である。
【００８０】
図７〜図１１において、画素電極２１およびコモン電極２２によって区画された領域の、電圧を印加した状態における、液晶分子４０の傾きの方向は異なっており、異なった方向を向いている領域の面積はほぼ等しい。また、電圧を印加した状態において、１画素中に、液晶分子が、上、下、左、または右方向に傾いた領域が必ず存在する。
【００８１】
実施例３における突起３０は半円柱状の突起３０である。しかし、実施例３における効果を得るためには、突起３０の形状は、半円柱状のものに限らず、図１２に示すような、三角柱状のものであっても良い。図１２に示す三角柱状の突起３０は、実施例１あるいは実施例２に示す三角柱状の突起３０とは異なり、両側に傾斜を有する３角柱である。
【００８２】
一方、実施例１等における片側のみに傾斜を有する３角柱についても、３角柱に限らず、例えば、図１３に示すように、断面が、片側が半径ｒの傾斜を有し、他の側が絶壁となっているような突起３０であっても良い。
【００８３】
尚、上記各実施例で示した突起３０は、それが形成されることにより、スイッチングをよりスムースに行わせることが可能となるが、仮に突起３０が形成されない場合であっても、本発明を実施することは可能である。
【００８４】
以上説明したように、本発明によれば、液晶分子４０をホメオトロピック配向とし、液晶分子４０を横電界で駆動するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、優れたコントラスト特性を有し、かつ、液晶の応答特性の優れた液晶表示装置を得るとともに、優れた視野角特性を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の原理を示す図である。
【図２】実施例２の電極配置を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施例２の他の例である。
【図５】実施例２のさらに他の例である。
【図６】実施例３の原理図である。
【図７】実施例３の例を示す平面図である。
【図８】実施例３の他の例を示す平面図である。
【図９】実施例３のさらに他の例を示す平面図である。
【図１０】実施例３のさらに他の例を示す平面図である。
【図１１】実施例３のさらに他の例を示す平面図である。
【図１２】実施例３の突起の他の例である。
【図１３】実施例１あるいは実施例２の突起の他の例である。
【図１４】通常のＩＰＳの動作説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１１…ＴＦＴ基板、  １２…対向基板、  １３…下偏光板、  １４…上偏光板、  ２１…画素電極、  ２２…コモン電極、  ２３…層間絶縁膜、  ２４…配向膜、  ３０…突起、  ４０…液晶分子、  ５０…コモン配線、  ５１…走査線、  ５２…映像信号線、  ６１…ソース電極、  ６２…ドレイン電極、  ６３…半導体膜、  ７０…入射光、  ７１…出射光、  １１１…配向膜、  １２１…カラーフィルタ、  １２２…ＢＭ、  １２３…オーバーコート膜。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009216793.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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