JP2006106101A - 液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 ディスクリネーションが抑制され、表示品質の良好なＭＶＡ方式の透過型ないし半透過型の液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】 マトリクス状に配置された信号線１４及び走査線１３により区画されるそれぞれの位置にスリット１７を有する画素電極１５からなる透過部が形成された第一基板と、カラーフィルタ、共通電極及び突起２３を形成した第二基板と、前記両基板上に積層された垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に配置された誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示パネル１０において、前記スリット１７は画素電極１５の中心部に設けられ、前記突起２３は前記画素電極１５の周囲を囲むように設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネル関し、特にディスクリネーションが抑制され、表示品質の良好なＭＶＡ(Multi-domain Vertically Aligned)方式の透過型ないし半透過型の液晶表示パネルに関する。

一般に液晶表示装置には薄型軽量、低消費電力という特徴があり、特に、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)型の液晶表示装置は携帯端末から大型テレビに至るまで幅広く利用されている。この液晶表示装置に使用する液晶表示パネルとして、ＶＡ(vertically aligned)方式の液晶表示パネルが、広視野角を保ちながら応答が早い液晶表示方式として、広く知られている。

このＶＡ方式の液晶表示パネル６０は、図７に示したように、一対の基板６２、６４間に誘電率異方性が負の液晶が封入され、一方の基板６２には画素電極６１が、他方の基板６４には共通電極６３が配置されている。両基板６２、６４上の配向膜６６、６７には共に垂直配向処理が施され、電極６１、６３に電界を印加しないときは、図７（ａ）に示したように、液晶分子６５は垂直に配列している。両基板６２、６４の外側には偏光板６８、６９がクロスニコル配置されている。そして両電極６１、６３間に電界を印加していないときは基板間の液晶分子６５が垂直に配列しているので、一方の偏光板を通過した直線偏光の透過光がそのまま液晶層を通過して他方の偏光板によって遮られ、暗状態すなわち黒表示となる。また両電極６１、６３間に電界を印加したときは、図７（ｂ）に示したように、基板間の液晶分子６５が水平に配列するので、一方の偏光板を通過した直線偏光の透過光は液晶層を通過するときに複屈折され楕円偏光の通過光になり、他方の偏光板を通過し、明状態すなわち白表示となる。

このＶＡ方式の液晶表示パネルは、電極６１、６３間に電界を印加しないときに全ての液晶分子６５は配向膜６６、６７上に垂直に完全に立った状態で整列するが、電界を印加したときは、各液晶分子６５が水平方向に倒れる向きを制御できないために、そのままでは液晶分子６５はそれぞれランダムな方向に倒れて水平に配列するので、表示ムラが目立ってしまい、各画素周辺部でも液晶分子の配向が乱れてディスクリネーションが発生するという問題点が存在していた。

電極間に電界を印加したときに垂直に立っていた液晶分子が倒れる方向を規制して均一な表示状態となすには、電極間に電界を印加しないときに、液晶分子が完全に垂直とはならずに垂直軸からわずかな角度だけ、すなわちプレチルト角だけ傾いて立っているようになすと共に、その傾き方向の分布状態も各画素ごとにほぼ同等となす必要がある。

このＶＡ型液晶表示パネルの視野角を更に改善するために、画素内に突起や溝を設けて一画素内に複数のドメインを形成するＭＶＡ（Multi-domain vertically aligned）方式が提案されている。（下記特許文献１、２参照）
この従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネルの画素構成を図８及び図９を用いて説明する。なお、図８は従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネル７０の画素の平面図であり、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

ガラス基板等の透明な第一基板７１上には、ゲート絶縁膜７１’を介して、走査線７２と信号線７３がマトリクス状に配線されている。走査線７２と信号線７３で囲まれる領域が一画素に相当し、この領域内に画素電極７４が配置され、走査線７２と信号線７３の交差部には画素電極７４と接続するスイッチング素子であるＴＦＴ７５が形成される。画素電極７４の一部分は絶縁膜７１”を介在させて隣接する走査線７２と重なっており、この部分が保持容量として作用する。画素電極７４には後述するスリット７６が複数形成されている。画素電極７４を覆う配向膜７７には、垂直配向処理が施されている。

ガラス基板等の透明な第二基板７８上には、各画素を区切るようにブラックマトリックス７９が形成され、各画素に対応してカラーフィルタ８０が積層されている。カラーフィルタ８０は各画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ８０が配置されている。カラーフィルタ８０上には例えばＩＴＯなどの透明電極からなる共通電極８１が積層され、共通電極８１上には所定パターンの突起８２が形成され、共通電極８１及び突起８２を垂直配向処理が施された配向膜８３で覆っている。

両基板７１、７８間には誘電率異方性が負の液晶層８４が介在する。そして画素電極７４と共通電極８１の間に電界が生じないときは液晶分子８４’が配向膜７７、８３に規制されて垂直配列し、画素電極７４と共通電極８１の間に電界が発生したときは液晶分子８４’が水平方向に傾斜する。このとき液晶分子８４’はスリット７６や突起８２に規制されて所定の方向に傾斜し、一画素内に複数のドメインを形成することができる。なお、図９は画素電極７４と共通電極８１の間に電界が発生した状態を模式的に示している。

第一基板７１の外側には第一偏光板８５が、第二基板７８の外側には第二偏光板８６がそれぞれ配置され、第一偏光板８５と第二偏光板８６は互いの透過軸が直交するように設定されている。両偏光板８５、８６の向きはその透過軸と傾斜したときの液晶分子８４’の向きとの関係により設定されるが、偏光板８５、８６の透過軸と液晶分子８４’の傾斜方向との関係については後述するため、ここでは便宜上、第一偏光板８５の透過軸が走査線７２の延在方向と一致し、第二偏光板８６の透過軸が信号線７３の延在方向と一致するように設定する。

そして画素電極７４と共通電極８１の間に電界が生じないときは液晶分子８４’が垂直配列するため、第一偏光板８５を通過した直線偏光の透過光が液晶層８４を直線偏光のまま通過して第二偏光板８６で遮断され、黒表示になる。また画素電極７４に所定の電圧が印加されて画素電極７４と共通電極８１の間に電界が発生したとき、液晶分子８４’が水平方向に傾斜するため、第一偏光板８５を通過した直線偏光の透過光が液晶層８４で楕円偏光になり第二偏光板８６を通過して、白表示になる。

次に、スリット７６と突起８２の形状について説明する。スリット７６は画素電極７４の一部分をフォトリソグラフィー法等によって取除いて形成され、突起８２は例えばアクリル樹脂等からなるレジストをフォトリソグラフィー法によって所定パターンにして形成される。

突起８２は複数の画素にまたがってジグザグ状に形成され、その直線部分は第二基板７８の法線方向から見たときに信号線７３に対して４５°の方向に延在している。一画素の略中央部分では一方の隣接する画素から伸びる突起８２ａが９０°屈曲して再び隣接する画素まで延在し、他方の隣接する画素から伸びる突起８２ｂは直角に屈曲した突起８２ａの直線部分と平行に配置され、画素の隅部付近に位置している。

スリット７６は、複数の突起８２の中間にそれぞれ位置するように形成され、この例では、図８に示すように、各画素電極７４に３個のスリット７６が形成されている。突起８２ａと突起８２ｂの間にそれぞれスリット７６ａが形成され、突起８２ａと画素電極７４のエッジ部との間にスリット７６ｂが形成されている。スリット７６ａはその中心線が隣接する突起８２と平行であり、信号線７３に対して４５°方向になっている。このスリット７６ａの中心線がスリット７６ａの延在方向に相当する。また、スリット７６ｂについても同様に、その延在方向は隣接する突起８２ａと平行である。なおスリット７６ｂに隣接する突起８２ａは延在方向が画素内で直角に屈曲しているので、スリット７６ｂの延在方向も屈曲している。

液晶分子８４’は、突起８２及びスリット７６に対して９０°方向に傾斜し、突起８２やスリット７６を境にして逆方向に傾斜する。一対のガラス基板の外側にはクロスニコル配置の一対の偏光板が配置され、偏光板の透過軸と突起８２の方向との成す角度が４５°になるように設定し、偏光板の法線方向から見たときに傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との成す角度が４５°になるようにしている。傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との角度が４５°になるとき、最も効率よく偏光板から透過光を得ることができる。

このＭＶＡ方式の液晶表示パネルでは、配向膜のラビング処理が不要で、しかも線状の構造物の配置により配向分割を達成することができるという利点がある。従って、このＭＶＡ方式の液晶表示パネルは、広い視野角と高いコントラストを得ることが可能となる。また、ラビングを行う必要がないので、液晶表示パネルの製造が簡単であり、ラビング時の配向膜の削りかす等による汚染がなく、液晶表示パネルの信頼性が向上する。

しかしながら、従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネルでは、実際の液晶分子の傾斜状態が理想的な状態になっていないために、最適な表示状態が得られなかった。特に画素電極７４の周辺部分では、液晶分子８４’が傾斜するときに突起８２やスリット７６だけでなく画素電極７４のエッジ部の影響も受けるため、表示ムラ等が発生しやすい。

図１０に液晶分子の傾斜状態を模式的に示す。画素電極７４内の矢印は液晶分子の傾斜方向を示し、その矢印の向きは、液晶分子が傾斜したときに、突起８２を有するガラス基板に近い側の端部から画素電極７４を有するガラス基板に近い側の端部への向きを示している。

液晶分子８４’は突起８２やスリット７６に対して約９０°方向に傾斜するように規制され、その向きはスリット７６や突起８２を境界としてその両側の輪郭部分で互いに逆方向になり、隣接する突起８２とスリット７６の互いに向かい合う輪郭部分では同一方向になっている。画素電極７４のエッジ部では液晶分子が９０°方向に傾斜するように影響し、またエッジ部がスリット７６や突起８２に対して平行でないため、液晶分子８４’の傾斜状態に悪影響を及ぼす。このエッジ部による影響はエッジ部付近のスリット７６と突起８２の配置位置関係により大きく差がある。例えば図１０の領域Ａ１ではスリット７６や突起８２付近の矢印の向きとエッジ部付近の矢印の向きとが約４５°程度ずれているが、領域Ａ２ではスリット７６や突起８２付近の矢印の向きとエッジ部付近の矢印の向きが約１３５°程度ずれており、領域Ａ２の方が液晶分子の傾斜状態が大きく乱れる。そのため領域Ａ１より領域Ａ２の方に表示ムラが発生しやすい。

このように、従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネルでは、各画素の一方のプレチルト方向の端部周辺部で画素電極７４のエッジ部の存在により液晶分子８４’の配向が乱れてしまい、その周辺部分でディスクリネーションが生じてしまうという問題点が存在していた。

このＭＶＡ方式の液晶表示パネルに特有の問題（配向不良領域の発生）を解決するために、下記特許文献２には新たな構造が提案されている。以下、下記特許文献２に開示されているＭＶＡ方式の液晶表示パネル９０について図１１及び図１２を用いて説明するが、図８及び図９に記載のＭＶＡ方式の液晶表示パネル７０と同一の構成部分には同一の参照符号を付与することとして、その部分の詳細な説明は省略する。なお、図１１は下記特許文献２に開示されているＭＶＡ方式の液晶表示パネルの画素の平面図であり、また、図１２は図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、図１２（ａ）は電界を印加する前、図１２（ｂ）は電界を印加した後の状態を示す。

図１１及び図１２に示したようなＭＶＡ方式の液晶表示パネル９０が図８及び図９に記載のＭＶＡ方式の液晶表示パネル７０と相違している点は、液晶分子の配向を制御するための突起８２に、有効画素範囲外に補助突起８９を設けた点であり、その他の構成は図９及び図１０に記載のＭＶＡ方式の液晶表示パネル７０の構成と実質的に同一である。係るＭＶＡ方式の液晶表示パネル９０によれば、画素電極７４のエッジ部分や隣接する画素からの電界による液晶分子８４’への影響が低減され、一応有効にディスクリネーションの生成を抑制することができるものである。

また、液晶表示パネルを使用する携帯型の機器においては、消費電力を減少させるために、透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示パネルの開発が進められてきているが、このような半透過型の液晶表示パネルにおいても上述のようなＭＶＡ方式の適用が見られるようになっており、下記特許文献３には、半透過型液晶表示装置において、カラーフィルタ側の反射部及び透過部の共通電極にそれぞれスリットを設けるとともに、反射部の画素電極と透過部の画素電極の近傍に液晶分子の配向を分割する配向手段として、開口領域や凸状体を設けたものが開示されている。
特開平１１−０２４２２５号公報（特許請求の範囲、図１０〜１２） 特開２００１−０８３５１７号公報（段落［０００７］〜［００３７）、図３２〜図３４） 特開２００４−０６９７６７号公報（特許請求の範囲、段落［００４３］〜［００７８］、図１〜図１４）

しかしながら、上述のような構成のＭＶＡ方式の液晶表示パネルにおいては、
（１）段差のばらつき、突起を形成する位置のばらつき、突起の形状のばらつき等により、画素電極と補助突起の位置関係に製造上どうしてもずれが生じてしまい、これにより輝度ムラの発生が生じることがある、
（２）液晶表示パネルにおいてはセルギャップを形成するために球状スペーサが散布されるが、この球状スペーサが補助突起上に乗るとこの部分ではセルギャップが特に大きくなってしまう、及び、
（３）突起は画素電極に設けられているため、この突起により電圧無印加時でも突起の傾斜により液晶分子が若干傾く（完全に垂直に配向していない）ので、光が漏れ、コントラストが低下する、
という問題点が存在しており、
また、上述のような半透過型液晶表示パネルにおいても、上記（３）と同様の問題点が生じるほか、突起を設けない場合には、スリットや開口領域で液晶分子の配向を制御しているために、液晶分子の配向制御効果が弱いという問題点が存在している。

加えて、大型の液晶表示パネルのみでなく、小型（携帯用の２インチ程度のもの）においても、従来以上に画質に対する要求が高まり、ＳＴＮ方式やＴＮ方式に比べ広視野角、高コントラスト等の特徴と備えるＭＶＡ方式が取り入れられることになってきていることから、上述のＭＶＡ方式の液晶表示パネルの問題点を解決することは急務である。

本発明者等は、上述のようなＭＶＡ方式の液晶表示パネルの問題点は、突起を画素電極と対向する位置の共通電極上にジグザグ状に設けたこと、及び、そのジグザグ状の突起の欠点を改良するために画素電極側に補助突起を設けたことにより生じたものであり、同様に、上記の半透過型液晶表示パネルにおいても突起を設ける場合には画素電極の表面に突起を配置したことにより生じたものであることから、画素電極の表面ないしは画素電極と対向する位置の共通電極の表面に突起が存在しないようにすればこれらの問題点は全て解決できるはずと考え、そのための構成につき種々実験を重ねた結果、透過部の画素電極の中央部にスリットを設け、画素電極と対向する共通電極の表面に、前記透過部の画素電極の周囲を囲むように突起を設けることにより上述の問題点は全て解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、ディスクリネーションの生成が少なく、表示ムラ及び輝度ムラも少なく、しかも明るく表示品質の良好なＭＶＡ方式の透過型ないし半透過型の液晶表示パネルを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に係る液晶表示パネルの発明は、マトリクス状に配置された信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置にスリットを有する画素電極からなる透過部が形成された第一基板と、カラーフィルタ、共通電極及び突起を形成した第二基板と、前記両基板上に積層された垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に配置された誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示パネルにおいて、前記スリットは画素電極の中心部に設けられ、前記突起は前記画素電極の周囲を囲むように設けられていることを特徴とする。

なお、本発明にいう「中心部」とは、スリットに画素電極の端部に達している部分が存在せず、スリットの周囲は画素電極で囲まれている状態を意味する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液晶表示パネルにおいて、前記スリットは、前記画素電極の延在方向に平行に伸びる角部がなだらかな方形状であり、前記突起は前記方形状のスリットの中央部において前記スリット側に向かう複数の突出部分を備えていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の液晶表示パネルにおいて、前記スリットは、前記画素電極の延在方向に長く、各先端部がなだらかな十字状であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネルにおいて、前記マトリクス状に配置された信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置に反射部も形成されていることを特徴とする。この場合、液晶表示パネルは半透過型の液晶表示パネルとなる。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の液晶表示パネルにおいて、前記反射部に対向するカラーフィルタの中央部に無色の部分を備えていることを特徴とする。

本発明は上記の構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、透過部には突起が存在しないので、画素電極を透過した光の一部が突起により吸収されることがないため、明るい液晶表示パネルが得られる。しかも、突起とスリットとの配置関係から、液晶分子の配向方向が３６０°にわたって広がっているため、ディスクリネーションの生成が少なく、表示ムラ及び輝度ムラも少なく、表示品質の良好なＭＶＡ方式の液晶表示パネルが得られる。

また、請求項２の発明によれば、液晶分子の配向方向がスリットの端部においても滑らかに連続的に変化するが、スリットの長さが長くなるとスリットの長さ方向の中間部での配向規制が弱くなってディスクリネーションが発生しやすくなるが、この部分に突起の突出部分が伸びているため、ディスクリネーションが生成が少なくなる。

また、請求項３の発明によれば、請求項２の発明とは逆にスリットの長さ方向の中間部に十字状のスリットの横方向部分が伸びているため、同様にディスクリネーションの生成が少なくなる。

また、請求項４の発明よれば、反射部で必要とされる液晶の性質はＭＶＡ方式の液晶表示パネルで使用される液晶と同じ性質を有するものであるから、透過部がＭＶＡ方式の特徴を備えている半透過型液晶表示パネルが得られる。

また、請求項５の発明によれば、反射部のカラーフィルタの無色の部分で反射部のカラーフィルタの効果を調節できるため、反射部のカラーフィルタの厚さを透過部の厚さと同じにしても容易に反射部と透過部との色調を同じにすることが可能となる。

以下、図面を参照にして本発明の実施例を説明するが、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための透過型ないし半透過型の液晶表示パネルの実施形態を示すものであるが、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではない。また実施例にて示す液晶表示パネルは、主にデジタルカメラや携帯電話などのモバイル機器向けの表示部に用いられる小型の液晶表示パネルについて示しており、精細度が３００ｐｐｉを超えるような２．２インチ程度の画素数６４０×４８０画素（ＶＧＡ）のパネルや、３２０×２４０画素（ＱＶＧＡ）について示しており、一画素のサイズについても４０インチ等のＴＶ用の液晶表示パネル等に比べるとかなり小さなものとなっている。

実施例１に係る透過型の液晶表示パネルを図１及び図２に示す。なお、図１は、透過型液晶表示パネルの１画素部分をカラーフィルタを透視して表した概略平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１及び図２において、透過型液晶表示パネル１０は、ガラス基板等の透明な第一基板１１上に、ゲート絶縁膜１２を介して走査線１３及び信号線１４がマトリクス状に配線されている。走査線１３と信号線１４で囲まれる領域が一画素に相当し、この領域内にＩＴＯ等の透明導電性の材料からなる画素電極１５が配置され、走査線１３と信号線１４の交差部には画素電極１５と接続するスイッチング素子であるＴＦＴ１６が形成されている。

画素電極１５の光が透過可能なエリアの中心部近傍には後述するスリット１７が形成されている。画素電極１６を覆う配向膜１８には垂直配向処理が施されている。

また、ガラス基板等の透明な第二基板１９上には、各画素を区切るようにブラックマトリックス２０が形成され、各画素に対応してカラーフィルタ２１が積層されている。カラーフィルタ２１は各画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ２１が配置されている。カラーフィルタ２１上には例えばＩＴＯなどの透明電極からなる共通電極２２が積層され、共通電極２２上には所定パターンの突起２３が形成され、共通電極２２及び突起２３は垂直配向処理が施された配向膜２４で覆われている。

両基板１１、１９間には誘電率異方性が負の液晶層２５が介在する。そして画素電極１５と共通電極２２の間に電界が生じないときは液晶分子が配向膜１８、２４に規制されて垂直配列し、画素電極１５と共通電極２２の間に電界が発生したときは液晶分子が水平方向に傾斜する。このとき液晶分子はスリット１７や突起２３に規制されて所定の方向に傾斜し、一画素内に複数のドメインを形成することができる。

第一基板１１の外側に及び第二基板１９の外側にはそれぞれ第一偏光板及び第二偏光板（いずれも図示せず）が配置され、それぞれの偏光板は互いの透過軸が直交するように設定されている。両偏光板の向きはその透過軸と傾斜したときの液晶分子の向きとの関係により設定されるが、偏光板の透過軸と液晶分子の傾斜方向との関係については後述するため、ここでは便宜上、第一偏光板の透過軸が走査線１３の延在方向と一致し、第二偏光板の透過軸が信号線１４の延在方向と一致するように設定する。

そして画素電極１５と共通電極２２の間に電界が生じないときは、液晶分子が垂直配列するため、第一偏光板を通過した直線偏光の透過光が液晶層２５を直線偏光のまま通過して第二偏光板で遮断され、黒表示になる。また画素電極１５に所定の電圧が印加されて画素電極１５と共通電極２２の間に電界が発生したとき、液晶分子が水平方向に傾斜するため、第一偏光板を通過した直線偏光の透過光が液晶層２５で楕円偏光になり第二偏光板を通過して、白表示になる。

次に、スリット１７と突起２３の形状について説明する。スリット１７は画素電極１５の一部分をフォトリソグラフィー法等によって取除いて形成され、突起２３は例えばアクリル樹脂等からなるレジストをフォトリソグラフィー法によって所定パターンにして形成される。

突起２３は方形の画素電極１５の有効透過領域の周りを囲むように設けられており、図１では方形環状の３辺に対応する部分が走査線１３及び信号線１４上に対向するように設けた例が示されているが、４辺ともに走査線１３及び信号線１４上に対向するように設けてもよい。

なお、ここでいう突起２３の「方形環状」という用語は、１画素部分のみを眺めたときに見られる形状であり、図１においては、点線２３’で示したように、少なくとも左右に隣接する画素部分にわたって連続的に形成されている。なお突起２３が形成されている画素に隣接する画素において、点線２３’はかなり内側に記載されていが、実際には突起２３と点線２３’は境界が信号線１４上に位置しているのが好ましい。また輝度の低下防止という観点から、突起２３の幅は信号線１４の幅に収まり、平面視の際に信号線からあまりはみ出ない程度の大きさが好ましい。また環状といっても完全に連なるものでなくてもよく、例えば配向膜を塗布する際に、環状内に配向膜が溜まるのを防止するため、数箇所小さく切断し配向膜が環状内に溜まるのを防止するようにしてあってもよい。

スリット１７は、突起２３の中間に位置するように、画素電極１５のほぼ中心部に形成されており、このスリット１７は走査線１３ないし信号線１４にまで達することはない。この例では、十字状であり、画素電極１５の延在方向１７ａには太く長く、その直角方向１７ｂには細く短く、各先端部がなだらかな曲線状となっている例を示した。

このような構成の透過型液晶表示パネルによれば、画素電極１５に対向する部分、すなわち透過部には実質的に突起が存在しないので、画素電極１５を透過した光の一部が突起２３により吸収されることがないため、明るい液晶表示パネル１０が得られる。しかも、突起２３とスリット１７との配置関係から、液晶分子の配向方向が３６０°にわたって広がっているため、ディスクリネーションの生成が少なく、表示ムラ及び輝度ムラも少なく、表示品質の良好なＭＶＡ方式の液晶表示パネル１０が得られる。

なお、本実施例１ではスリットの形状として、図１に示したような形状のものだけでなく、例えば図３（ａ）に示したような、十字状ではあるが、前記画素電極１５の延在方向１７ａには細く長く、その直角方向１７ｂには太く短く、各先端部がなだらかな曲線状をしているものも採用できるし、また、図３（ｂ）に示したような画素電極１５の延在方向に平行に伸びる角部がなだらかな方形状であり、突起は画素電極の延在方向の中央部に前記スリット側に向かう複数の突出部分２３ａを備えているものとすることもできる。すなわち、スリットの長さが長くなるとスリットの長さ方向の中間部での配向規制が弱くなってディスクリネーションが発生しやすくなるが、この配向規制が弱くなった部分を十字状のスリットの横方向部分だけでなく、画素電極の延在方向の中央部に前記スリット側に向かう複数の突出部分でも補うことができるようになる。

実施例２に係る半透過型液晶表示装置１０Ａを図４及び図５に示す。なお、図４は半透過型液晶表示パネルの１画素部分をカラーフィルタを透視して表した概略平面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお、図４及び図５においては、図１及び図２に示した透過型の液晶表示装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付与して説明することとする。

図４及び図５において、半透過型液晶表示パネル１０Ａは、ガラス基板等の透明な第一基板１１上に、ゲート絶縁膜１２を介して走査線１３及び信号線１４がマトリクス状に配線されている。走査線１３と信号線１４で囲まれる領域が一画素に相当し、この領域内に画素電極１５が配置されている。この画素は、中間部で反射部と透過部とに区分されており、透過部の画素電極１５の中心部には後述するスリット１７が形成されている。走査線１３と信号線１４の交差部には画素電極１５と接続するスイッチング素子であるＴＦＴ１６が形成されている。

ＴＦＴ１６のゲート電極Ｇは走査線１３に、ソース電極Ｓは信号線１４にそれぞれ接続されており、ドレイン電極Ｄは、第一基板１１上に形成された補助容量電極３１の上部にゲート絶縁膜１２を介して伸びている。そして、ＦＥＴ１６の表面及びゲート絶縁膜１２の表面には全体にわたって透明な絶縁膜３２及び層間絶縁膜３３が設けられ、セルギャップを一定にするために表面が平坦となされている。なお、反射部に位置する層間絶縁膜３３の表面は、指向性をなくした拡散反射光を得るために、表面が僅かな凹凸状態となっており、この反射部の層間絶縁膜３３の表面には、銀、アルミニウム等の反射率の高い金属からなる反射電極３４が設けられ、この反射電極３４の表面及び透過部の層間膜３３の表面にはＩＴＯ等の透明な導電性部材からなる画素電極１５が設けられている。そして、画素電極１５の表面及びスリット１７には垂直配向処理された配向膜１８で被覆されている。なお、反射部の画素電極１５とＴＦＴ１６のドレイン電極Ｄとはコンタクトホール３５により電気的に接続されている。

また、ガラス基板等の透明な第二基板１９上には、各画素を区切るようにブラックマトリックス（図示せず）が形成され、各画素に対応してカラーフィルタ２１が積層されている。カラーフィルタ２１は各画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ２１が配置されている。カラーフィルタ２１上には例えばＩＴＯなどの透明電極からなる共通電極２２が積層され、共通電極２２上には所定パターンの突起２３が形成され、共通電極２２及び突起２３は垂直配向処理が施された配向膜２４で覆われている。

この実施例２では、反射部と透過部とで同じ厚さのカラーフィルタ２１を使用するため、反射部のカラーフィルタ２２の一部分にカラーフィルタが存在しない切り欠き部３６及び所定厚さのトップコート３７が設けられている。このトップコート３７は、反射部全体にわたって設けられており、リブ状のスペーサ３８により所定のセルギャップとなるように保持されている。また、切欠部３６は、反射部では入射光は入射時と出射時の２回カラーフィルタを通過するため、一部分に色がない部分を設けて色調が透過部と同じようになるように設けられているものである。

また、両基板１１、１９間には誘電率異方性が負の液晶層２５が介在する。そして画素電極１５と共通電極２２の間に電界が生じないときは液晶分子が配向膜１８、２４に規制されて垂直配列し、画素電極１５と共通電極２２の間に電界が発生したときは液晶分子が水平方向に傾斜する。このとき透過部における液晶分子はスリット１７や突起２３に規制されて所定の方向に傾斜し、一画素内に複数のドメインを形成することができる。また、両基板１１、１９の外側にはそれぞれλ／４位相差板３９及び４０が配置されている。

次に、スリット１７と突起２３の形状について説明する。スリット１７は画素電極１５の一部分をフォトリソグラフィー法等によって取除いて形成され、突起２３は例えばアクリル樹脂等からなるレジストをフォトリソグラフィー法によって所定パターンにして形成される。

突起２３は方形の透過部の画素電極１５の有効透過領域の周りを囲むように設けられており、図４では方形環状の３辺に対応する部分が走査線１３及び信号線１４上に対向するように設けられ、他の一辺が反射部のトップコート３７に沿って配置された例が示されている
スリット１７は、突起２３の中間に位置するように、透過部の画素電極１５の中心部に形成されており、この例では、十字状であり、透過部の画素電極１５の延在方向１７ａには太く長く、その直角方向１７ｂには細く短く、各先端部がなだらかな曲線状となっている例を示した。

このような構成の半透過型液晶表示パネル１０Ａによれば、透過部の画素電極１５に対向する中央部分には実質的に突起が存在しないので、透過部の画素電極１５を透過した光の一部が突起２３により吸収されることがなくなり、しかも、突起２３とスリット１７との配置関係から、液晶分子の配向方向が３６０°にわたって広がっているため、ディスクリネーションの生成が少なく、表示ムラ及び輝度ムラも少なく、透過部の表示品質が良好なＭＶＡ方式の半透過型液晶表示パネル１０が得られる。

なお、本実施例２ではスリットの形状として、図４に示したような形状のものだけでなく、例えば図６（ａ）に示したような、十字状ではあるが、透過部の画素電極１５の延在方向１７ａには細く長く、その直角方向１７ｂには太く短く、各先端部がなだらかな曲線状をしているものも採用できる。このようなスリット形状は実施例１のものに比べ、高輝度を確保することができる。、また、図３（ｂ）に示したような画素電極１５の延在方向に平行に伸びる角部がなだらかな方形状であり、突起は画素電極の延在方向の中央部に前記スリット側に向かう複数の突出部分２３ａを備えているものとすることもできる。すなわち、スリットの長さが長くなるとスリットの長さ方向の中間部での配向規制が弱くなってディスクリネーションが発生しやすくなるが、この配向規制が弱くなった部分を十字状のスリットの横方向部分だけでなく、画素電極の延在方向の中央部に前記スリット側に向かう複数の突出部分でも補うことができるようになる。

さらに、反射部で必要とされる液晶の性質はＭＶＡ方式の液晶表示パネルで使用される液晶と同じように、画素電極１５と共通電極２２の間に電界が生じないときは液晶分子が配向膜１８、２４に規制されて垂直配列し、画素電極１５と共通電極２２の間に電界が発生したときは液晶分子が水平方向に傾斜する性質を有するものであるから、透過部だけでなく反射部に配向規制手段を設けることによりＭＶＡ方式の特徴を備えさせることができる。このとき、例えば補助容量を大きく確保するためドレイン電極や補助容量電極３１を反射部の大部分を占めるような大きさにすると、ドレイン電極は画素電極１５と同電位のため、反射部においては画素電極１５にスリットを設けても配向規制手段として働かないので、共通電極２２に突起２３を設けることにより液晶を所定方向に配向させることができるようになる。この例を図６（Ｃ）〜図６（ｆ）に示す。とくに小型の液晶パネルにおいては補助容量の大きさをいかに確保するかが表示の上で今後ますます重要になるので、上記実施例の形状は、特にモバイル機器の表示部に用いる高精細な液晶表示パネルに向いている。

図６（ｃ）及び（ｄ）に示したものは、透過部のスリット１７を画素電極１５の延在方向に平行に伸びる角部がなだらかな方形状であり、透過部の突起２３は画素電極１３の延在方向の中央部に前記スリット側に向かう複数の突出部分を設けたものとし、さらに反射部の突起４１をそれぞれ太さが異なる画素電極１５の延在方向に長く、各先端部がなだらかな十字状としたものであり、また、図６（ｅ）及び（ｆ）に示したものは、透過部のスリット１７をそれぞれ太さが異なる画素電極１５の延在方向に長く、各先端部がなだらかな十字状とし、反射部の突起４１をそれぞれＸ字状としたものである。この場合、突起４１は、反射部のカラーフィルタが存在しない切り欠き部３６の位置に設けることができるため、反射部における色調の変化は小さい。

これらの図６（ｃ）〜図６（ｆ）に記載の半透過型液晶表示装置においては、反射部においても従来のＭＶＡ方式と同様の配向特性を与えることができるため、ディスクリネーションが少なく、しかも、反射部における突起４１は色調に影響を与えないので、表示品質の良好な半透過型液晶表示パネルが得られる。

本発明による透過型液晶表示パネルの１画素部分をカラーフィルタを透視して表した概略平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明による透過型液晶表示パネルの他の具体例の１画素部分をカラーフィルタを透視して表した概略平面図である。 本発明による半透過型液晶表示パネルの１画素部分をカラーフィルタを透視して表した概略平面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明による半透過型液晶表示パネルの他の具体例の１画素部分をカラーフィルタを透視して表した概略平面図である。 従来のＶＡ方式の液晶表示装置の概略平面図である。 従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネル７０の画素の平面図である。 図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネルにおける液晶分子の傾斜状態を模式的に示す図である。 別の従来のＭＶＡ方式の液晶表示パネルの画素の平面図である。 図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、図１２（ａ）は電界を印加する前、図１２（ｂ）は電界を印加した後の状態を示す。

符号の説明

１０ 透過型液晶表示パネル
１０Ａ 半透過型液晶表示パネル
１１ 第一基板
１５ 画素電極
１７ スリット
１９ 第二基板
２２ 共通電極
２３、４１ 突起
２４ 液晶
３１ 補助容量電極
３３ 層間絶縁膜
３４ 反射電極
３６ 切り欠き部
３７ トップコート
３８ スペーサ
３９、４０ λ／４位相差板

Claims (5)

1. マトリクス状に配置された信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置にスリットを有する画素電極からなる透過部が形成された第一基板と、カラーフィルタ、共通電極及び突起を形成した第二基板と、前記両基板上に積層された垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に配置された誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示パネルにおいて、前記スリットは画素電極の中心部に設けられ、前記突起は前記画素電極の周囲を囲むように設けられていることを特徴とする液晶表示パネル。
2. 前記スリットは、前記画素電極の延在方向に平行に伸びる角部がなだらかな方形状であり、前記突起は前記方形状のスリットの中央部において前記スリット側に向かう複数の突出部分を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記スリットは、前記画素電極の延在方向に長く、先端部がなだらかな十字状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
4. 前記マトリクス状に配置された信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置に反射部も形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
5. 前記反射部に対向するカラーフィルタの中央部に無色の部分を備えていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネル。
   

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