液晶表示装置
【課題】製造コストを抑制しつつ、広い視野角特性を有しつつ透過率を向上し、表示品位の良好な画像を表示することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 各画素ＰＸに対応して配置された画素電極ＥＰを備えたアレイ基板ＡＲと、このアレイ基板ＡＲに対向配置され複数の画素ＰＸに共通の対向電極ＥＴを備えた対向基板ＣＴと、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、画素電極ＥＰは、帯状の第１主電極部ＥＰａを有し、対向電極ＥＴは、第１主電極部ＥＰａとの間に横電界を形成するように第１主電極部ＥＰａと交互に平行に配置された帯状の第２主電極部ＥＴａを備えたことを特徴とする。
【解決手段】 各画素ＰＸに対応して配置された画素電極ＥＰを備えたアレイ基板ＡＲと、このアレイ基板ＡＲに対向配置され複数の画素ＰＸに共通の対向電極ＥＴを備えた対向基板ＣＴと、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、画素電極ＥＰは、帯状の第１主電極部ＥＰａを有し、対向電極ＥＴは、第１主電極部ＥＰａとの間に横電界を形成するように第１主電極部ＥＰａと交互に平行に配置された帯状の第２主電極部ＥＴａを備えたことを特徴とする。
【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、アレイ基板に画素電極を備え、対向基板に対向電極を備え、画素電極と対向電極との間に横電界を形成する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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１参照。）
このＩＰＳやＦＦＳモードなどの横電界モードの液晶表示装置は、アレイ基板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、互いに偏光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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方の基板に画素電極及び対向電極を備えた横電界モードの液晶表示装置においては、画素電極及び対向電極を別々の基板に備えたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードなどの縦電界モードの液晶表示装置の既存のプロセスを用いて形成することができない。このため、別々の製造ラインが必要、あるいは、製造ラインの組み替えが必要であり、製造コストの増大を招くおそれがある。
【０００５】
さらに、横電界モードの液晶表示装置において、画素電極上では、基板主面と平行な電界を形成することが難しく、縦電界モードの液晶表示装置と比較して透過率が低いといった問題がある。
【０００６】
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、製造コストを抑制し、広い視野角特性を有しつつ透過率を向上し、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】
【０００７】
本実施形態によれば、
行方向に沿って配置された補助容量線と、列方向に沿ってそれぞれ配置された第１信号線及び第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線との間に配置され列方向に平行な帯状の第１主電極部及び前記補助容量線と対向する補助容量部を有する画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向配置され複数の画素に共通の対向電極と、前記対向電極を覆う第２配向膜と、を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記対向電極は、前記第１主電極部と交互に平行に配置された列方向に平行な帯状の第２主電極部を備え、前記補助容量部は、前記第１主電極部と接続された短辺と、前記短辺と向かい合う長辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第１信号線に接近する第１斜辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第２信号線に接近する第２斜辺と、を有することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、コストの増加を抑制し、広い視野角特性を有しつつ透過率を向上し、表示品位の良好な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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及び対向基板の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示したＡ−Ａ’線に沿って液晶表示パネルを切断したときの断面図である。
【図５】図５は、第１比較例における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図６】図６は、本実施の形態における電圧印加時の液晶分子の配向方向をシミュレーションした結果である。
【図７】図７は、第１比較例における電圧印加時の液晶分子の配向方向をシミュレーションした結果である。
【図８】図８は、本実施の形態の変形例における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図９】図９は、本実施の形態における電圧印加時の等電位面と液晶分子の配向方向との関係をシミュレーションした結果である。
【図１０】図１０は、変形例における電圧印加時の等電位面と液晶分子の配向方向との関係をシミュレーションした結果である。
【図１１】図１１は、第２比較例における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、横電界モードにおいて、画素電極と対向電極とそれぞれ別の基板に配置することによる効果の検証結果を示す図である。
【図１３】図１３は、第１主電極部を２本備えた液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
ここでは、アレイ基板に画素電極を備え、対向基板に対向電極を備え、画素電極と対向電極との間に形成される横電界（すなわち、アレイ基板の主面に対してほぼ平行な電界）を主に利用して液晶分子をスイッチングする液晶モードを例に説明する。
【００１２】
図１、図２、及び図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、一対の基板、すなわち、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲと対向して配置された対向基板ＣＴと、を備えている。さらに、液晶表示パネルＬＰＮは、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱを備えている。このような液晶表示装置は、画像を表示する表示エリアＤＳＰを備えている。この表示エリア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。
【００１３】
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１０を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ＡＲは、表示エリアＤＳＰにおいて、画素ＰＸ毎に配置されたｍ×ｎ個の画素電極ＥＰ、各画素ＰＸの行方向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、走査線Ｙと同様に行方向に沿って延出するようにそれぞれ配置され液晶容量ＣＬＣと並列に補助容量ＣＳを構成するよう画素電極ＥＰに容量結合する補助容量線ＡＹなどを備えている。
【００１４】
アレイ基板ＡＲは、さらに、表示エリア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。
【００１５】
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１２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。半導体層１２は、チャネル領域１２Ｃを挟んだ両側にそれぞれソース領域１２Ｓ及びドレイン領域１２Ｄを有している。この半導体層１２は、ゲート絶縁膜１４によって覆われている。
【００１６】
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（あるいは走査線Ｙと一体的に形成され）、走査線Ｙ及び補助容量線ＡＹとともにゲート絶縁膜１４上に配置されている。これらのゲート電極ＷＧ、走査線Ｙ、及び補助容量線ＡＹは、層間絶縁膜１６によって覆われている。
【００１７】
スイッチング素子Ｗのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、層間絶縁膜１６上においてゲート電極ＷＧの両側に配置されている。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１２のソース領域１２Ｓにコンタクトしている。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１２のドレイン領域１２Ｄにコンタクトしている。これらのソース電極ＷＳ、ドレイン電極ＷＤ、及び、信号線Ｘは、有機絶縁膜１８によって覆われている。
【００１８】
画素電極ＥＰは、有機絶縁膜１８上に配置され、有機絶縁膜１８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。図３に示すように、画素電極ＥＰは、第１主電極部ＥＰａと補助容量部ＥＰｂとを有している。第１主電極部ＥＰａは、帯状であり、列方向に平行に直線的に配置されている。ここでは、第１主電極部ＥＰａは、各画素ＰＸに１本であり、画素ＰＸの中央、つまり隣接する信号線Ｘから略等距離の位置に配置されている。補助容量部ＥＰｂは、補助容量線ＡＹと対向するように配置されている。
【００１９】
画素電極ＥＰを構成する第１主電極部ＥＰａ及び補助容量部ＥＰｂは、同一材料によって一体的に形成可能であり、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可能である。第１主電極部ＥＰａが光透過性を有する導電材料を用いて形成されることによって、第１主電極部ＥＰａ上でも光が透過し、透過率の向上が可能となる。
【００２０】
すべての画素ＰＸの画素電極ＥＰは、第１配向膜２０によって覆われている。
【００２１】
走査線Ｙ及び補助容量線ＡＹは、略平行に配置され、同一材料によって形成可能である。また、補助容量線ＡＹは、層間絶縁膜１６などの絶縁膜を介して画素電極ＥＰと対向するとともに複数の画素電極ＥＰを横切るように配置されている。信号線Ｘは、層間絶縁膜１６を介して走査線Ｙ及び補助容量線ＡＹと略直交するように配置されている。これらの信号線、走査線Ｙ、及び、補助容量線ＡＹは、例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステン、チタンなどの導電材料によって形成されている。
【００２２】
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。すなわち、この対向基板ＣＴは、表示エリアＤＳＰにおいて、複数の画素ＰＸに共通の対向電極ＥＴなどを備えている。この対向電極ＥＴは、表示エリアＤＳＰの外において、コモン電位が供給されるコモン配線ＣＯＭと電気的に接続されている。
【００２３】
図３に示すように、対向電極ＥＴは、第２主電極部ＥＴａを有している。第２主電極部ＥＴａは、帯状であり、表示エリアＤＳＰ全体にわたって、列方向に平行に直線的に配置されている。ここでは、隣接する第２主電極部ＥＴａは、１本の第１主電極部ＥＰａを挟み、第１主電極部ＥＰａから略等距離に配置されている。
【００２４】
また、図３に示した例では、第２主電極部ＥＴａは、信号線Ｘと対向するように配置されている。
【００２５】
図４に示すように、第２主電極部ＥＴａは、第１主電極部ＥＰａとの間に横電界を形成するように第１主電極部ＥＰａと交互に平行に配置されている。つまり、第２主電極部ＥＴａは、第１主電極部ＥＰａと対向しないように配置されている。このような第１主電極部ＥＰａ及び第２主電極部ＥＴａは、櫛歯状をなしている。なお、図４には、説明に必要な主要部のみを図示している。
【００２６】
対向電極ＥＴを構成する第２主電極部ＥＴａは、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成可能である。第２主電極部ＥＴａが光透過性を有する導電材料を用いて形成されることによって、第２主電極部ＥＴａ上も光が透過し、透過率の向上が可能となる。
【００２７】
この対向電極ＥＴは、第２配向膜３６によって覆われている。
【００２８】
カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素ＰＸに対応して液晶表示パネルＬＰＮの内面に設けられたカラーフィルタ層３４を備えている。図２に示した例では、カラーフィルタ層３４は、対向基板ＣＴに設けられている。カラーフィルタ層３４は、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。
【００２９】
なお、図２に示したカラー表示タイプの液晶表示装置の例では、カラーフィルタ層３４は、対向基板ＣＴ側に配置されているが、アレイ基板ＡＲ側に配置しても良い。
【００３０】
また、各画素ＰＸは、ブラックマトリクス３２によって区画されている。このブラックマトリクス３２は、黒色着色樹脂などによって形成され、アレイ基板ＡＲに設けられた走査線Ｙや信号線Ｘ、スイッチング素子Ｗなどの配線部に対向するように配置されている。カラー表示タイプの液晶表示装置においては、カラーフィルタ層３４は、ブラックマトリクス３２によって区画された領域にそれぞれ配置されている。
【００３１】
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。
【００３２】
このような対向基板ＣＴと、上述したようなアレイ基板ＡＲとをそれぞれの第１配向膜２０及び第２配向膜３６を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の第１配向膜２０と対向基板ＣＴの第２配向膜３６との間のギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物によって構成されている。
【００３３】
液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、第１配向膜２０及び第２配向膜３６による規制力によって配向されている。すなわち、画素電極ＥＰの電位と対向電極ＥＴの電位との間に電位差が形成されていない（つまり、画素電極ＥＰと対向電極との間に電界が形成されていない）無電界時には、液晶分子は、その長軸方向が配向膜２０及び配向膜２６のラビング方向と平行な方位に配向されている。ラビング方向Ｓは、図３に示すように、アレイ基板ＡＲの主平面において、例えば、列方向と平行である。
【００３４】
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と接する面とは反対の外面）に設けられた光学素子ＯＤ１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と接する面とは反対の外面）に設けられた光学素子ＯＤ２を備えている。これらの光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、偏光板を含み、例えば、無電界時において、液晶表示パネルＬＰＮの透過率が最低となる（つまり黒色画面を表示する）ノーマリーブラックモードを実現している。
【００３５】
さらに、液晶表示装置は、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ＢＬを有している。
【００３６】
このような液晶表示装置において、画素電極ＥＰの電位と対向電極ＥＴの電位との間に電位差が形成された場合（つまり、画素電極ＥＰに対向電極ＥＴとは異なる電位の電圧が印加された電圧印加時）には、画素電極ＥＰの第１主電極部ＥＰａと対向電極ＥＴの第２主電極部ＥＴａとの間に横電界Ｅ１が形成される。
【００３７】
ここでは、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間の距離Ｄは、基板間のギャップＧと比較して十分に大きく設定され、例えば、距離Ｄが約１０μｍ以上（望ましくは１０〜１５μｍ）であり、ギャップＧが約４μｍである。このため、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間には、概ね基板主面に平行な水平に近い横電界Ｅ１が形成される。
【００３８】
このとき、液晶分子は、その長軸方向がラビング方向から横電界Ｅ１と平行な方位に配向するように駆動される。このように、液晶分子の長軸方向の方位がラビング方向から変化すると、液晶層ＬＱを透過する光に対する変調率が変化する。これにより、変調率に応じて、選択的にバックライト光を透過し、画像が表示される。
【００３９】
このようにして横電界を利用した液晶モードが実現される。
【００４０】
このような液晶表示装置において、画素電極ＥＰは、アレイ基板ＡＲに形成され、対向電極ＥＴは、対向基板ＣＴに形成されている。このため、画素電極ＥＰをアレイ基板ＡＲに形成する工程と対向電極ＥＴを対向基板ＣＴに形成する工程とを並行して行うことが可能である。つまり、このような液晶表示装置は、ＴＮモードなどの縦電界モードの液晶表示装置の既存のプロセスを用いて形成することが可能である。このため、製造ラインを増設したり、大幅に組み替えたりする必要がなくなり、コストの増大を抑制することが可能となる。
【００４１】
さらに、このような液晶表示装置において、対向電極ＥＴは、対向基板ＣＴに形成されているため、上述したように、対向電極ＥＴである第２主電極部ＥＴａを信号線Ｘと対向するように配置することが可能である。
【００４２】
同一基板上に画素電極及び対向電極を配置する従来の構成では、これらの画素電極及び対向電極は、隣接する信号線Ｘの内側に配置されることが多い。この場合、画素電極と対向電極との間の領域が主に表示に寄与する開口部となる。
【００４３】
一方、上述したように、画素電極ＥＰ及び対向電極ＥＴを別々の基板に配置した構成では、画素ＰＸにおいて、対向電極ＥＴの第２主電極部ＥＴａを信号線Ｘと対向するように配置することが可能であり、この場合、信号線Ｘと第１主電極部ＥＰａとの間の領域が開口部となる。つまり、従来の構成と比較して、開口部を拡大することが可能であり、透過率を向上することが可能となる。
【００４４】
また、第２主電極部ＥＴａを信号線Ｘと対向するように配置することによって、従来の構成と比較して第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間の距離を拡大することが可能となり、より水平に近い横電界Ｅ１を形成することが可能となる。このため、従来の構成より透過率を向上することが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、従来の構成であるＩＰＳモード等の利点である視野角依存性が小さく広い視野角特性は維持しつつ、更に、従来の構成と比較すると透過率を向上することが可能となる。
【００４５】
なお、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの合わせずれが生じた際に、第１主電極部ＥＰａを挟んだ両側の第２主電極部ＥＴａとの距離に差が生じることがある。しかしながら、このような合わせずれは、全ての画素ＰＸに共通に生じるため、画素ＰＸ間での電界分布に相違はなく、画像の表示に影響を及ぼさない。
【００４６】
ところで、上述したように、画素電極ＥＰは、第１主電極部ＥＰａの他に補助容量部ＥＰｂを有している。この補助容量部ＥＰｂは、第１主電極部ＥＰａの一端と電気的に接続されている。ここでは、補助容量部ＥＰｂは、図３に示すように、台形状に形成され、互いに平行な２辺のうちの短辺が画素電極ＥＰの一端と接続されるように配置され、短辺と長辺とをつなぐ２つの斜辺は、列方向に平行な中心線に対して線対称である。また、補助容量部ＥＰｂは、これを挟む２本の信号線Ｘからそれぞれ等距離に配置されている。
【００４７】
ここで、図５に第１比較例を示す。第１比較例においても、画素電極ＥＰは、第１主電極部ＥＰａの他に補助容量部ＥＰｂを有しており、補助容量部ＥＰｂは、第１主電極部ＥＰａの一端と電気的に接続されている。第１比較例において、補助容量部ＥＰｂは、長方形状に形成され、これを挟む２本の信号線Ｘからそれぞれ等距離に配置されている。
【００４８】
図３に示した本実施の形態及び第１比較例では、電圧印加時において、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間に横電界Ｅ１が形成され、補助容量部ＥＰｂと第２主電極部ＥＴａとの間に電界Ｅ２が形成される。つまり、画像の表示に必要な横電界Ｅ１の他に電界Ｅ２が形成される。
【００４９】
ここで、本実施の形態において、電圧印加時の液晶分子の配向方向をシミュレーションした結果を図６に示し、第１比較例において、電圧印加時の液晶分子の配向方向を図７に示す。液晶分子は、領域Ａ及び領域Ａ’において、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間に形成された横電界Ｅ１と、補助容量部ＥＰｂと第２主電極部ＥＴａとの間に形成された電界Ｅ２との影響を受け、白表示の配向方位とは異なる方位に配向する。このため、領域Ａ及び領域Ａ’では、透過率が低く、暗線となる。このような暗線が開口部に形成されると、透過率の低下を招くため、望ましくない。
【００５０】
本実施の形態によれば、台形状の補助容量部ＥＰｂを採用したことにより、横電界Ｅ１と電界Ｅ２との相互作用が緩和され、開口部に出現する暗線を低減することが可能となる。図６及び図７に示すように、領域Ａ’より領域Ａの方が、暗線が形成されている領域は小さい。つまり、本実施の形態のように、補助容量部ＥＰｂを台形状に形成することによって、透過率の向上が可能となる。発明者が行ったシミュレーションによれば、本実施の形態の透過率は、第１比較例よりも約４％アップすることが確認された。
【００５１】
図８に本実施の形態の変形例を示す。変形例において、対向電極ＥＴは、さらに、副電極部ＥＴｂを備えている。副電極部ＥＴｂは、補助容量部ＥＰｂとの間に縦電界を形成するように補助容量部ＥＰｂと対向するように配置されている。特に、図８に示した例では、副電極部ＥＴｂは、第１主電極部ＥＰａと補助容量部ＥＰｂとの境界側に配置されている。
【００５２】
また、副電極部ＥＴｂは、第２主電極部ＥＴａと交差するように行方向に配置され、第２主電極部ＥＴａと電気的に接続されている。なお、ここに示した例では、第２主電極部ＥＴａと副電極部ＥＴｂとは、同一材料により一体的に形成されている。
【００５３】
このような構成の変形例によれば、電圧印加時において、上述した横電界Ｅ１及び電界Ｅ２に加えて、さらに、補助容量部ＥＰｂと副電極部ＥＴｂとの間に縦電界Ｅ３が形成される。
【００５４】
図３に示した本実施の形態及び図８に示した変形例において、電圧印加時の等電位面と液晶分子の配向方向との関係をシミュレーションした結果をそれぞれ図９及び図１０に示す。
【００５５】
図９に示すように、領域Ｂにおいて、横電界Ｅ１及び電界Ｅ２の影響を受けて暗線を生ずる。
【００５６】
一方、図１０に示すように、変形例においては、液晶分子は、領域Ｃにおいて、横電界Ｅ１、電界Ｅ２、及び縦電界Ｅ３の影響を受ける。この領域Ｃでは、透過率が低く、暗線となる。
【００５７】
このとき、領域Ｃは、電界Ｅ２と縦電界Ｅ３との相互作用により、遮光部上に形成される。すなわち、領域Ｂは、開口部に形成されるため、画像の表示に寄与して透過率の低下を招くのに対して、領域Ｃは、遮光材料によって形成された補助容量線ＡＹ上に形成されるため、画像の表示に寄与しない。
【００５８】
つまり、暗線が遮光部上にシフトすることによって、透過率を向上することが可能となる。図８に示した変形例の透過率は、図６に示した本実施の形態と比較して約７％アップすることが確認された。
【００５９】
次に、変形例の効果を検証するために、変形例と比較する第２比較例を説明する。図１１に示す第２比較例は、アレイ基板ＡＲにおいて、一対の信号線Ｘの間に画素電極ＥＰ及び対向電極ＥＴを備えており、横電界を利用した液晶モードとして構成された液晶表示装置である。
【００６０】
図８に示した変形例及び図１１に示した第２比較例について、透過率を測定した。その結果を図１２に示す。第２比較例において、最大電圧を印加した際（つまり白色画面を表示する際）の透過率を１．００としたとき、変形例において、同一電圧を印加した際の透過率は、１．１５であった。
【００６１】
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、製造コストを抑制しつつ、視野角依存性は小さく広い視野角特性を有し透過率を向上することができ、表示品位の良好な画像を表示することが可能となる。
【００６２】
なお、この発明は、上記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せてもよい。
【００６３】
図３などに示した例では、各画素ＰＸにおいて、画素電極ＥＰは、１本の第１主電極部ＥＰａを備えているが、画素電極ＥＰは、複数の第１主電極部ＥＰａを備えていても良い。図１３に示した例では、各画素ＰＸにおいて、画素電極ＥＰは、２本の第１主電極部ＥＰａを備えている。このような場合、第２主電極部ＥＴａは、さらに、２本の第１主電極部ＥＴａの間に配置されている。つまり、第１主電極部と第２主電極部とが交互に平行に配置され、櫛歯状をなしている。このとき、第１主電極部と第２主電極部との距離は、それぞれほぼ等しく設定されている。このような例においても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
図８に示した変形例では、台形状を有した補助容量部ＥＰｂを用いた液晶表示装置について説明した。副電極部ＥＴｂを配置した場合においては、補助容量部の形状は、特に問わず、例えば、長方形状を有している補助容量部ＥＰｂを用いた液晶表示装置においても、変形例と同様の効果が得られる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００６５】
（１） 各画素に配置された画素電極を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板に対向配置され複数の画素に共通の対向電極を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記画素電極は、帯状の第１主電極部を有し、
前記対向電極は、前記第１主電極部との間に横電界を形成するように前記第１主電極部と交互に平行に配置された帯状の第２主電極部を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【００６６】
（２） さらに、前記アレイ基板は、前記各画素の列方向に沿って配置された信号線を備え、
前記第２主電極部は、前記信号線と対向するように配置されたことを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【００６７】
（３） さらに、前記画素電極は、前記第１主電極部の一端と電気的に接続された台形状の補助容量部を備えたことを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【００６８】
（４） さらに、前記対向電極は、前記補助容量部との間に縦電界を形成するように前記補助容量部と対向するとともに前記第２主電極部と電気的に接続された副電極部を備えたことを特徴とする（３）の液晶表示装置。
【００６９】
（５） 第１主電極部及び第２主電極部は、光透過性を有する導電材料によって形成されたことを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【００７０】
（６） 前記画素電極は、少なくとも２つの前記第１主電極部を備えていることを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【符号の説明】
【００７１】
ＬＰＮ…液晶表示パネル
ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板
ＬＱ…液晶層 ＢＬ…バックライトユニット
ＰＸ…画素
Ｙ…走査線 Ｘ…信号線 ＡＹ…補助容量線
Ｗ…スイッチング素子
ＥＰ…画素電極 ＥＴ…対向電極
ＥＳ…シールド電極 ＳＨ…遮光層
ＡＰ…開口部
２０…第１配向膜 ３６…第２配向膜
３２…ブラックマトリクス
３４…カラーフィルタ層 ３８…絶縁層
４０…液晶分子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、アレイ基板に画素電極を備え、対向基板に対向電極を備え、画素電極と対向電極との間に横電界を形成する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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１参照。）
このＩＰＳやＦＦＳモードなどの横電界モードの液晶表示装置は、アレイ基板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、互いに偏光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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方の基板に画素電極及び対向電極を備えた横電界モードの液晶表示装置においては、画素電極及び対向電極を別々の基板に備えたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードなどの縦電界モードの液晶表示装置の既存のプロセスを用いて形成することができない。このため、別々の製造ラインが必要、あるいは、製造ラインの組み替えが必要であり、製造コストの増大を招くおそれがある。
【０００５】
さらに、横電界モードの液晶表示装置において、画素電極上では、基板主面と平行な電界を形成することが難しく、縦電界モードの液晶表示装置と比較して透過率が低いといった問題がある。
【０００６】
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、製造コストを抑制し、広い視野角特性を有しつつ透過率を向上し、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】
【０００７】
本実施形態によれば、
行方向に沿って配置された補助容量線と、列方向に沿ってそれぞれ配置された第１信号線及び第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線との間に配置され列方向に平行な帯状の第１主電極部及び前記補助容量線と対向する補助容量部を有する画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向配置され複数の画素に共通の対向電極と、前記対向電極を覆う第２配向膜と、を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記対向電極は、前記第１主電極部と交互に平行に配置された列方向に平行な帯状の第２主電極部を備え、前記補助容量部は、前記第１主電極部と接続された短辺と、前記短辺と向かい合う長辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第１信号線に接近する第１斜辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第２信号線に接近する第２斜辺と、を有することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、コストの増加を抑制し、広い視野角特性を有しつつ透過率を向上し、表示品位の良好な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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及び対向基板の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示したＡ−Ａ’線に沿って液晶表示パネルを切断したときの断面図である。
【図５】図５は、第１比較例における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図６】図６は、本実施の形態における電圧印加時の液晶分子の配向方向をシミュレーションした結果である。
【図７】図７は、第１比較例における電圧印加時の液晶分子の配向方向をシミュレーションした結果である。
【図８】図８は、本実施の形態の変形例における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図９】図９は、本実施の形態における電圧印加時の等電位面と液晶分子の配向方向との関係をシミュレーションした結果である。
【図１０】図１０は、変形例における電圧印加時の等電位面と液晶分子の配向方向との関係をシミュレーションした結果である。
【図１１】図１１は、第２比較例における液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、横電界モードにおいて、画素電極と対向電極とそれぞれ別の基板に配置することによる効果の検証結果を示す図である。
【図１３】図１３は、第１主電極部を２本備えた液晶表示装置の１画素の構造を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
ここでは、アレイ基板に画素電極を備え、対向基板に対向電極を備え、画素電極と対向電極との間に形成される横電界（すなわち、アレイ基板の主面に対してほぼ平行な電界）を主に利用して液晶分子をスイッチングする液晶モードを例に説明する。
【００１２】
図１、図２、及び図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、一対の基板、すなわち、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲと対向して配置された対向基板ＣＴと、を備えている。さらに、液晶表示パネルＬＰＮは、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱを備えている。このような液晶表示装置は、画像を表示する表示エリアＤＳＰを備えている。この表示エリア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。
【００１３】
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１０を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ＡＲは、表示エリアＤＳＰにおいて、画素ＰＸ毎に配置されたｍ×ｎ個の画素電極ＥＰ、各画素ＰＸの行方向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、走査線Ｙと同様に行方向に沿って延出するようにそれぞれ配置され液晶容量ＣＬＣと並列に補助容量ＣＳを構成するよう画素電極ＥＰに容量結合する補助容量線ＡＹなどを備えている。
【００１４】
アレイ基板ＡＲは、さらに、表示エリア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。
【００１５】
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１２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。半導体層１２は、チャネル領域１２Ｃを挟んだ両側にそれぞれソース領域１２Ｓ及びドレイン領域１２Ｄを有している。この半導体層１２は、ゲート絶縁膜１４によって覆われている。
【００１６】
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（あるいは走査線Ｙと一体的に形成され）、走査線Ｙ及び補助容量線ＡＹとともにゲート絶縁膜１４上に配置されている。これらのゲート電極ＷＧ、走査線Ｙ、及び補助容量線ＡＹは、層間絶縁膜１６によって覆われている。
【００１７】
スイッチング素子Ｗのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、層間絶縁膜１６上においてゲート電極ＷＧの両側に配置されている。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１２のソース領域１２Ｓにコンタクトしている。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１２のドレイン領域１２Ｄにコンタクトしている。これらのソース電極ＷＳ、ドレイン電極ＷＤ、及び、信号線Ｘは、有機絶縁膜１８によって覆われている。
【００１８】
画素電極ＥＰは、有機絶縁膜１８上に配置され、有機絶縁膜１８に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。図３に示すように、画素電極ＥＰは、第１主電極部ＥＰａと補助容量部ＥＰｂとを有している。第１主電極部ＥＰａは、帯状であり、列方向に平行に直線的に配置されている。ここでは、第１主電極部ＥＰａは、各画素ＰＸに１本であり、画素ＰＸの中央、つまり隣接する信号線Ｘから略等距離の位置に配置されている。補助容量部ＥＰｂは、補助容量線ＡＹと対向するように配置されている。
【００１９】
画素電極ＥＰを構成する第１主電極部ＥＰａ及び補助容量部ＥＰｂは、同一材料によって一体的に形成可能であり、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可能である。第１主電極部ＥＰａが光透過性を有する導電材料を用いて形成されることによって、第１主電極部ＥＰａ上でも光が透過し、透過率の向上が可能となる。
【００２０】
すべての画素ＰＸの画素電極ＥＰは、第１配向膜２０によって覆われている。
【００２１】
走査線Ｙ及び補助容量線ＡＹは、略平行に配置され、同一材料によって形成可能である。また、補助容量線ＡＹは、層間絶縁膜１６などの絶縁膜を介して画素電極ＥＰと対向するとともに複数の画素電極ＥＰを横切るように配置されている。信号線Ｘは、層間絶縁膜１６を介して走査線Ｙ及び補助容量線ＡＹと略直交するように配置されている。これらの信号線、走査線Ｙ、及び、補助容量線ＡＹは、例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステン、チタンなどの導電材料によって形成されている。
【００２２】
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。すなわち、この対向基板ＣＴは、表示エリアＤＳＰにおいて、複数の画素ＰＸに共通の対向電極ＥＴなどを備えている。この対向電極ＥＴは、表示エリアＤＳＰの外において、コモン電位が供給されるコモン配線ＣＯＭと電気的に接続されている。
【００２３】
図３に示すように、対向電極ＥＴは、第２主電極部ＥＴａを有している。第２主電極部ＥＴａは、帯状であり、表示エリアＤＳＰ全体にわたって、列方向に平行に直線的に配置されている。ここでは、隣接する第２主電極部ＥＴａは、１本の第１主電極部ＥＰａを挟み、第１主電極部ＥＰａから略等距離に配置されている。
【００２４】
また、図３に示した例では、第２主電極部ＥＴａは、信号線Ｘと対向するように配置されている。
【００２５】
図４に示すように、第２主電極部ＥＴａは、第１主電極部ＥＰａとの間に横電界を形成するように第１主電極部ＥＰａと交互に平行に配置されている。つまり、第２主電極部ＥＴａは、第１主電極部ＥＰａと対向しないように配置されている。このような第１主電極部ＥＰａ及び第２主電極部ＥＴａは、櫛歯状をなしている。なお、図４には、説明に必要な主要部のみを図示している。
【００２６】
対向電極ＥＴを構成する第２主電極部ＥＴａは、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成可能である。第２主電極部ＥＴａが光透過性を有する導電材料を用いて形成されることによって、第２主電極部ＥＴａ上も光が透過し、透過率の向上が可能となる。
【００２７】
この対向電極ＥＴは、第２配向膜３６によって覆われている。
【００２８】
カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素ＰＸに対応して液晶表示パネルＬＰＮの内面に設けられたカラーフィルタ層３４を備えている。図２に示した例では、カラーフィルタ層３４は、対向基板ＣＴに設けられている。カラーフィルタ層３４は、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。
【００２９】
なお、図２に示したカラー表示タイプの液晶表示装置の例では、カラーフィルタ層３４は、対向基板ＣＴ側に配置されているが、アレイ基板ＡＲ側に配置しても良い。
【００３０】
また、各画素ＰＸは、ブラックマトリクス３２によって区画されている。このブラックマトリクス３２は、黒色着色樹脂などによって形成され、アレイ基板ＡＲに設けられた走査線Ｙや信号線Ｘ、スイッチング素子Ｗなどの配線部に対向するように配置されている。カラー表示タイプの液晶表示装置においては、カラーフィルタ層３４は、ブラックマトリクス３２によって区画された領域にそれぞれ配置されている。
【００３１】
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。
【００３２】
このような対向基板ＣＴと、上述したようなアレイ基板ＡＲとをそれぞれの第１配向膜２０及び第２配向膜３６を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の第１配向膜２０と対向基板ＣＴの第２配向膜３６との間のギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物によって構成されている。
【００３３】
液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、第１配向膜２０及び第２配向膜３６による規制力によって配向されている。すなわち、画素電極ＥＰの電位と対向電極ＥＴの電位との間に電位差が形成されていない（つまり、画素電極ＥＰと対向電極との間に電界が形成されていない）無電界時には、液晶分子は、その長軸方向が配向膜２０及び配向膜２６のラビング方向と平行な方位に配向されている。ラビング方向Ｓは、図３に示すように、アレイ基板ＡＲの主平面において、例えば、列方向と平行である。
【００３４】
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と接する面とは反対の外面）に設けられた光学素子ＯＤ１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と接する面とは反対の外面）に設けられた光学素子ＯＤ２を備えている。これらの光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、偏光板を含み、例えば、無電界時において、液晶表示パネルＬＰＮの透過率が最低となる（つまり黒色画面を表示する）ノーマリーブラックモードを実現している。
【００３５】
さらに、液晶表示装置は、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ＢＬを有している。
【００３６】
このような液晶表示装置において、画素電極ＥＰの電位と対向電極ＥＴの電位との間に電位差が形成された場合（つまり、画素電極ＥＰに対向電極ＥＴとは異なる電位の電圧が印加された電圧印加時）には、画素電極ＥＰの第１主電極部ＥＰａと対向電極ＥＴの第２主電極部ＥＴａとの間に横電界Ｅ１が形成される。
【００３７】
ここでは、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間の距離Ｄは、基板間のギャップＧと比較して十分に大きく設定され、例えば、距離Ｄが約１０μｍ以上（望ましくは１０〜１５μｍ）であり、ギャップＧが約４μｍである。このため、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間には、概ね基板主面に平行な水平に近い横電界Ｅ１が形成される。
【００３８】
このとき、液晶分子は、その長軸方向がラビング方向から横電界Ｅ１と平行な方位に配向するように駆動される。このように、液晶分子の長軸方向の方位がラビング方向から変化すると、液晶層ＬＱを透過する光に対する変調率が変化する。これにより、変調率に応じて、選択的にバックライト光を透過し、画像が表示される。
【００３９】
このようにして横電界を利用した液晶モードが実現される。
【００４０】
このような液晶表示装置において、画素電極ＥＰは、アレイ基板ＡＲに形成され、対向電極ＥＴは、対向基板ＣＴに形成されている。このため、画素電極ＥＰをアレイ基板ＡＲに形成する工程と対向電極ＥＴを対向基板ＣＴに形成する工程とを並行して行うことが可能である。つまり、このような液晶表示装置は、ＴＮモードなどの縦電界モードの液晶表示装置の既存のプロセスを用いて形成することが可能である。このため、製造ラインを増設したり、大幅に組み替えたりする必要がなくなり、コストの増大を抑制することが可能となる。
【００４１】
さらに、このような液晶表示装置において、対向電極ＥＴは、対向基板ＣＴに形成されているため、上述したように、対向電極ＥＴである第２主電極部ＥＴａを信号線Ｘと対向するように配置することが可能である。
【００４２】
同一基板上に画素電極及び対向電極を配置する従来の構成では、これらの画素電極及び対向電極は、隣接する信号線Ｘの内側に配置されることが多い。この場合、画素電極と対向電極との間の領域が主に表示に寄与する開口部となる。
【００４３】
一方、上述したように、画素電極ＥＰ及び対向電極ＥＴを別々の基板に配置した構成では、画素ＰＸにおいて、対向電極ＥＴの第２主電極部ＥＴａを信号線Ｘと対向するように配置することが可能であり、この場合、信号線Ｘと第１主電極部ＥＰａとの間の領域が開口部となる。つまり、従来の構成と比較して、開口部を拡大することが可能であり、透過率を向上することが可能となる。
【００４４】
また、第２主電極部ＥＴａを信号線Ｘと対向するように配置することによって、従来の構成と比較して第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間の距離を拡大することが可能となり、より水平に近い横電界Ｅ１を形成することが可能となる。このため、従来の構成より透過率を向上することが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、従来の構成であるＩＰＳモード等の利点である視野角依存性が小さく広い視野角特性は維持しつつ、更に、従来の構成と比較すると透過率を向上することが可能となる。
【００４５】
なお、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの合わせずれが生じた際に、第１主電極部ＥＰａを挟んだ両側の第２主電極部ＥＴａとの距離に差が生じることがある。しかしながら、このような合わせずれは、全ての画素ＰＸに共通に生じるため、画素ＰＸ間での電界分布に相違はなく、画像の表示に影響を及ぼさない。
【００４６】
ところで、上述したように、画素電極ＥＰは、第１主電極部ＥＰａの他に補助容量部ＥＰｂを有している。この補助容量部ＥＰｂは、第１主電極部ＥＰａの一端と電気的に接続されている。ここでは、補助容量部ＥＰｂは、図３に示すように、台形状に形成され、互いに平行な２辺のうちの短辺が画素電極ＥＰの一端と接続されるように配置され、短辺と長辺とをつなぐ２つの斜辺は、列方向に平行な中心線に対して線対称である。また、補助容量部ＥＰｂは、これを挟む２本の信号線Ｘからそれぞれ等距離に配置されている。
【００４７】
ここで、図５に第１比較例を示す。第１比較例においても、画素電極ＥＰは、第１主電極部ＥＰａの他に補助容量部ＥＰｂを有しており、補助容量部ＥＰｂは、第１主電極部ＥＰａの一端と電気的に接続されている。第１比較例において、補助容量部ＥＰｂは、長方形状に形成され、これを挟む２本の信号線Ｘからそれぞれ等距離に配置されている。
【００４８】
図３に示した本実施の形態及び第１比較例では、電圧印加時において、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間に横電界Ｅ１が形成され、補助容量部ＥＰｂと第２主電極部ＥＴａとの間に電界Ｅ２が形成される。つまり、画像の表示に必要な横電界Ｅ１の他に電界Ｅ２が形成される。
【００４９】
ここで、本実施の形態において、電圧印加時の液晶分子の配向方向をシミュレーションした結果を図６に示し、第１比較例において、電圧印加時の液晶分子の配向方向を図７に示す。液晶分子は、領域Ａ及び領域Ａ’において、第１主電極部ＥＰａと第２主電極部ＥＴａとの間に形成された横電界Ｅ１と、補助容量部ＥＰｂと第２主電極部ＥＴａとの間に形成された電界Ｅ２との影響を受け、白表示の配向方位とは異なる方位に配向する。このため、領域Ａ及び領域Ａ’では、透過率が低く、暗線となる。このような暗線が開口部に形成されると、透過率の低下を招くため、望ましくない。
【００５０】
本実施の形態によれば、台形状の補助容量部ＥＰｂを採用したことにより、横電界Ｅ１と電界Ｅ２との相互作用が緩和され、開口部に出現する暗線を低減することが可能となる。図６及び図７に示すように、領域Ａ’より領域Ａの方が、暗線が形成されている領域は小さい。つまり、本実施の形態のように、補助容量部ＥＰｂを台形状に形成することによって、透過率の向上が可能となる。発明者が行ったシミュレーションによれば、本実施の形態の透過率は、第１比較例よりも約４％アップすることが確認された。
【００５１】
図８に本実施の形態の変形例を示す。変形例において、対向電極ＥＴは、さらに、副電極部ＥＴｂを備えている。副電極部ＥＴｂは、補助容量部ＥＰｂとの間に縦電界を形成するように補助容量部ＥＰｂと対向するように配置されている。特に、図８に示した例では、副電極部ＥＴｂは、第１主電極部ＥＰａと補助容量部ＥＰｂとの境界側に配置されている。
【００５２】
また、副電極部ＥＴｂは、第２主電極部ＥＴａと交差するように行方向に配置され、第２主電極部ＥＴａと電気的に接続されている。なお、ここに示した例では、第２主電極部ＥＴａと副電極部ＥＴｂとは、同一材料により一体的に形成されている。
【００５３】
このような構成の変形例によれば、電圧印加時において、上述した横電界Ｅ１及び電界Ｅ２に加えて、さらに、補助容量部ＥＰｂと副電極部ＥＴｂとの間に縦電界Ｅ３が形成される。
【００５４】
図３に示した本実施の形態及び図８に示した変形例において、電圧印加時の等電位面と液晶分子の配向方向との関係をシミュレーションした結果をそれぞれ図９及び図１０に示す。
【００５５】
図９に示すように、領域Ｂにおいて、横電界Ｅ１及び電界Ｅ２の影響を受けて暗線を生ずる。
【００５６】
一方、図１０に示すように、変形例においては、液晶分子は、領域Ｃにおいて、横電界Ｅ１、電界Ｅ２、及び縦電界Ｅ３の影響を受ける。この領域Ｃでは、透過率が低く、暗線となる。
【００５７】
このとき、領域Ｃは、電界Ｅ２と縦電界Ｅ３との相互作用により、遮光部上に形成される。すなわち、領域Ｂは、開口部に形成されるため、画像の表示に寄与して透過率の低下を招くのに対して、領域Ｃは、遮光材料によって形成された補助容量線ＡＹ上に形成されるため、画像の表示に寄与しない。
【００５８】
つまり、暗線が遮光部上にシフトすることによって、透過率を向上することが可能となる。図８に示した変形例の透過率は、図６に示した本実施の形態と比較して約７％アップすることが確認された。
【００５９】
次に、変形例の効果を検証するために、変形例と比較する第２比較例を説明する。図１１に示す第２比較例は、アレイ基板ＡＲにおいて、一対の信号線Ｘの間に画素電極ＥＰ及び対向電極ＥＴを備えており、横電界を利用した液晶モードとして構成された液晶表示装置である。
【００６０】
図８に示した変形例及び図１１に示した第２比較例について、透過率を測定した。その結果を図１２に示す。第２比較例において、最大電圧を印加した際（つまり白色画面を表示する際）の透過率を１．００としたとき、変形例において、同一電圧を印加した際の透過率は、１．１５であった。
【００６１】
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、製造コストを抑制しつつ、視野角依存性は小さく広い視野角特性を有し透過率を向上することができ、表示品位の良好な画像を表示することが可能となる。
【００６２】
なお、この発明は、上記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せてもよい。
【００６３】
図３などに示した例では、各画素ＰＸにおいて、画素電極ＥＰは、１本の第１主電極部ＥＰａを備えているが、画素電極ＥＰは、複数の第１主電極部ＥＰａを備えていても良い。図１３に示した例では、各画素ＰＸにおいて、画素電極ＥＰは、２本の第１主電極部ＥＰａを備えている。このような場合、第２主電極部ＥＴａは、さらに、２本の第１主電極部ＥＴａの間に配置されている。つまり、第１主電極部と第２主電極部とが交互に平行に配置され、櫛歯状をなしている。このとき、第１主電極部と第２主電極部との距離は、それぞれほぼ等しく設定されている。このような例においても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
図８に示した変形例では、台形状を有した補助容量部ＥＰｂを用いた液晶表示装置について説明した。副電極部ＥＴｂを配置した場合においては、補助容量部の形状は、特に問わず、例えば、長方形状を有している補助容量部ＥＰｂを用いた液晶表示装置においても、変形例と同様の効果が得られる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００６５】
（１） 各画素に配置された画素電極を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板に対向配置され複数の画素に共通の対向電極を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記画素電極は、帯状の第１主電極部を有し、
前記対向電極は、前記第１主電極部との間に横電界を形成するように前記第１主電極部と交互に平行に配置された帯状の第２主電極部を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【００６６】
（２） さらに、前記アレイ基板は、前記各画素の列方向に沿って配置された信号線を備え、
前記第２主電極部は、前記信号線と対向するように配置されたことを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【００６７】
（３） さらに、前記画素電極は、前記第１主電極部の一端と電気的に接続された台形状の補助容量部を備えたことを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【００６８】
（４） さらに、前記対向電極は、前記補助容量部との間に縦電界を形成するように前記補助容量部と対向するとともに前記第２主電極部と電気的に接続された副電極部を備えたことを特徴とする（３）の液晶表示装置。
【００６９】
（５） 第１主電極部及び第２主電極部は、光透過性を有する導電材料によって形成されたことを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【００７０】
（６） 前記画素電極は、少なくとも２つの前記第１主電極部を備えていることを特徴とする（１）の液晶表示装置。
【符号の説明】
【００７１】
ＬＰＮ…液晶表示パネル
ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板
ＬＱ…液晶層 ＢＬ…バックライトユニット
ＰＸ…画素
Ｙ…走査線 Ｘ…信号線 ＡＹ…補助容量線
Ｗ…スイッチング素子
ＥＰ…画素電極 ＥＴ…対向電極
ＥＳ…シールド電極 ＳＨ…遮光層
ＡＰ…開口部
２０…第１配向膜 ３６…第２配向膜
３２…ブラックマトリクス
３４…カラーフィルタ層 ３８…絶縁層
４０…液晶分子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行方向に沿って配置された補助容量線と、列方向に沿ってそれぞれ配置された第１信号線及び第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線との間に配置され列方向に平行な帯状の第１主電極部及び前記補助容量線と対向する補助容量部を有する画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板に対向配置され複数の画素に共通の対向電極と、前記対向電極を覆う第２配向膜と、を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記対向電極は、前記第１主電極部と交互に平行に配置された列方向に平行な帯状の第２主電極部を備え、
前記補助容量部は、前記第１主電極部と接続された短辺と、前記短辺と向かい合う長辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第１信号線に接近する第１斜辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第２信号線に接近する第２斜辺と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
隣接する前記第２主電極部は、１本の前記第１主電極部を挟み、前記第１主電極部から略同距離に配置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３】
前記補助容量部は、前記第１信号線及び前記第２信号線からそれぞれ等距離に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
第１主電極部及び第２主電極部は、光透過性を有する導電材料によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１斜辺及び前記第２斜辺は、列方向に平行な中心線に対して線対称であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
行方向に沿って配置された補助容量線と、列方向に沿ってそれぞれ配置された第１信号線及び第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線との間に配置され列方向に平行な帯状の第１主電極部及び前記補助容量線と対向する補助容量部を有する画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板に対向配置され複数の画素に共通の対向電極と、前記対向電極を覆う第２配向膜と、を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記対向電極は、前記第１主電極部と交互に平行に配置された列方向に平行な帯状の第２主電極部を備え、
前記補助容量部は、前記第１主電極部と接続された短辺と、前記短辺と向かい合う長辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第１信号線に接近する第１斜辺と、前記短辺に繋がり前記長辺に向かうにしたがって前記第２信号線に接近する第２斜辺と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
隣接する前記第２主電極部は、１本の前記第１主電極部を挟み、前記第１主電極部から略同距離に配置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３】
前記補助容量部は、前記第１信号線及び前記第２信号線からそれぞれ等距離に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
第１主電極部及び第２主電極部は、光透過性を有する導電材料によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１斜辺及び前記第２斜辺は、列方向に平行な中心線に対して線対称であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４７８０３（Ｐ２０１２−２４７８０３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９５２７８（Ｐ２０１２−１９５２７８）
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【分割の表示】特願２０１０−２７８１２２（Ｐ２０１０−２７８１２２）の分割
【原出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（３０２０２０２０７）株式会社ジャパンディスプレイセントラル (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【分割の表示】特願２０１０−２７８１２２（Ｐ２０１０−２７８１２２）の分割
【原出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（３０２０２０２０７）株式会社ジャパンディスプレイセントラル (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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