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JP5322059B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置に関し、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
フラットパネルディスプレイの中で、現在最も多用途に利用されているのが液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）である。大画面テレビ、パーソナルコンピュータ、ＦＡ、ＯＡ機器、携帯電話などに応用されている。
ＬＣＤの表示品質は近年において格段の進歩を遂げ、正面でのコントラスト及び色再現についてはブラウン管（Cathode Ray Tube：ＣＲＴ）表示装置と対等の水準にまで到達するに至っている。
しかし、視野角、動画性能（応答特性）については、ＣＲＴ表示装置と比較して課題を残している。ＬＣＤの視野角特性改善の見地から、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）方式の液晶表示モードが開発されている。この方式は、基板上に設けた構造物や電極スリットを利用して、液晶層に含まれる液晶分子の配向制御を行なう方式である（例えば特許文献１参照）。
具体的には、帯状の構造物または電極のスリットを上下基板表面に互い違いに配置することにより、構造物やスリットを境界として液晶配向方位が２方向に分割され、ほぼ１８０°異なる向きの液晶ドメインを形成して配向分割を実現する。このＭＶＡ方式によりＬＣＤの視野角特性が大きく改善され、実用上十分な視野角特性が得られるまでに至った。
しかしながら、ＭＶＡ方式のＬＣＤにおいて、黒からグレー階調間の応答速度が遅くなることがあり、ＴＶ受像機やＡＶ用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）ヘの応用を考えた場合に改善が必要であった。
ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、オフ電圧（黒表示）時に液晶が垂直に配向しており、ＴＮ（Twisted Nematic）方式やホモジニアス（homogeneous）方式のように、配向膜のラビング処理等によって液晶分子に傾斜方向を誘導する手段を有していない。ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、液晶分子の傾斜情報は、リブ（突起等の構造物）、電極スリット、或いは、画素電極の端縁（エッジ）から伝播し、はじめて表示領域全体の液晶分子が動作する。
従って、特に高階調表示から低階調表示への切替り時は、液晶層に印加される電圧も弱いため、液晶分子の傾斜情報の伝播速度が遅くなり、液晶分子の応答伝播に要する時間が長くなることがあった。
特開２００３−１５６７３１号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第１態様による液晶表示装置は、第１電極を含む第１基板と、前記第１電極と対向した第２電極と、前記第２電極上に配置されたリブと、端部が前記第１電極と対向するように前記第２電極上に配置された絶縁層と、を含む第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記第１電極は、その端縁から内側に延びる複数のスリットを備え、前記液晶層は、電圧が印加されていないときに前記第１基板と前記第２基板との基板面に対して略垂直に配向する液晶分子を含むとともに誘電率異方性が負であって、前記リブから離れた側の前記絶縁層の端部は、前記リブから離れる方向に厚さが徐々に小さくなるように構成され、前記スリットが延びる方向における前記第１電極の端縁と前記リブが配置された位置との間の領域において、前記絶縁層の端部の位置と、前記スリットが延びた先端の位置とが離間するように、前記絶縁層と前記複数のスリットとが配置されている液晶表示装置である。
本発明の第２態様による液晶表示装置は、第１電極と、前記第１電極の端縁を覆うように配置された絶縁層と、を含む第１基板と、前記第１電極と対向した第２電極と、記第２電極上に配置されたリブと、を含む第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記第１電極は、その端縁から内側に延びる複数のスリットを備え、前記液晶層は、電圧が印加されていないときに前記第１基板と前記第２基板との基板面に対して略垂直に配向する液晶分子を含むとともに誘電率異方性が負であって、前記スリットが延びる方向における前記第１電極の端縁と前記リブが配置された位置との間の領域において、前記絶縁層の端部の位置と、前記スリットが延びた先端の位置とが離間するように、前記絶縁層と前記複数のスリットとが配置されている液晶表示装置である。
本発明の第３態様による液晶表示装置は、第１電極と、前記第１電極の端縁を覆うように配置された絶縁層と、を含む第１基板と、前記第１電極と対向した第２電極と、前記第２電極が除去された第２スリットと、を含む第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記第１電極は、その端縁から内側に延びる複数の第１スリットを備え、前記液晶層は、電圧が印加されていないときに前記第１基板と前記第２基板との基板面に対して略垂直に配向する液晶分子を含むとともに誘電率異方性が負であって、前記第１スリットが延びる方向における前記第１電極の端縁と前記第２スリットとの間の領域において、前記絶縁層の端部の位置と、前記第１スリットが延びた先端の位置とが離間するように、前記絶縁層と前記複数の第１スリットとが配置されている液晶表示装置である。
本発明は、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図である。 図２に示す線III−IIIにおける断面の一例を示す図である。 画素電極の端縁近傍の等電位面のシミュレーション結果の一例について説明するための図である。 画素電極の端縁近傍の等電位面のシミュレーション結果の一例について説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図である。 図６に示す線VII−VIIにおける断面の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図である。 図８に示す線IX−IXにおける断面の一例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図である。 図１０に示す線XI−XIにおける断面の一例を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図である。 図１２に示す線XIII−XIIIにおける断面の一例を示す図である。
以下、本発明の第１実施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。図１に示すように、液晶表示装置１は、互いに対向して配置されたアレイ基板（第１基板）１０１および対向基板（第２基板）１０２と、アレイ基板１０１および対向基板１０２間に挟持された液晶層ＬＱと、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部１１０を備えている。
アレイ基板１０１は、透明基板（図示せず）上に絶縁層（図示せず）および導電層を介して配置された複数の画素電極（第１電極）ＰＥと、表示部１１０において表示画素ＰＸが配列する行方向と略平行に延びるとともに画素電極ＰＥの周囲の領域に配置された走査線ＹＬと、表示画素ＰＸが配列する列方向と略平行に延びるように配置された信号線ＸＬと、を有している。
画素電極ＰＥは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電体によって形成されるとともに各表示画素ＰＸに配置されている。複数の画素電極ＰＥは配向膜（図示せず）によって覆われている。画素電極ＰＥは、その長手方向（図２および図３に示すＸ方向）の幅が例えば９０μｍであって、長手方向と略直交する方向の幅が例えば２５乃至３０μｍである。
走査線ＹＬは、表示部１１０の外部に配置された走査線駆動回路１２１に接続されている。信号線ＸＬは、表示部１１０の外部に配置された信号線駆動回路１２２に接続されている。
それぞれの表示画素ＰＸにおいて、走査線ＹＬと信号線ＸＬとが交差する位置近傍には画素スイッチＳＷが配置されている。画素スイッチＳＷは、例えば、スイッチング素子として薄膜トランジスタを有している。画素スイッチＳＷのゲート電極は、対応する走査線ＹＬに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。画素スイッチＳＷのソース電極は、対応する信号線ＸＬに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。画素スイッチＳＷのドレイン電極は、画素電極ＰＥに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。
走査線駆動回路１２１によって、走査線ＹＬが選択されると、画素スイッチＳＷのソース−ドレインパスが導通し、画素電極ＰＥに画素スイッチＳＷを介して対応する信号線ＸＬから映像信号が印加される。
対向基板１０２は、透明基板（図示せず）の上層に配置されたカラーフィルタと、カラーフィルタの上層に複数の画素電極ＰＥと対向するように配置された対向電極（第２電極）ＣＥと、対向電極ＣＥを覆う配向膜（図示せず）と、を備えている。対向電極ＣＥには、図示しない対向電極駆動回路により対向電圧が供給される。
アレイ基板１０１と対向基板１０２とは配向膜が対向するように固定され、アレイ基板１０１と対向基板１０２の外側には偏光板（図示せず）が取り付けられている。液晶層ＬＱは、誘電率異方性が負の液晶材料からなる。
本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、電圧が印加されていないときにはアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に対して略垂直に配向し、所定の電圧が印加されたときにアレイ基板１０１および対向基板１０２の基板面に対して略水平に配向する、いわゆるＶＡモード（Vertically Aligned Mode）の液晶表示装置である。
図２および図３に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、対向電極ＣＥ上に画素電極ＰＥと対向する絶縁体が配置されているとともに、画素電極ＰＥがスリットＳＬＴを備えている。
絶縁体は、画素電極ＰＥの長手方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に延びたリブ１０４と、画素電極ＰＥの長手方向（Ｘ方向）においてリブ１０４を挟むように配置された絶縁層１０６とを備えている。リブ１０４は、Ｙ方向に延びる畝状の突起であって、Ｘ方向における画素電極ＰＥの中央部に対向している。絶縁層１０６のリブ１０４から離れた側の端部は、Ｘ方向においてその厚さ（Ｚ方向の幅）が徐々に小さくなるように構成されている。
図３に示す場合では、絶縁層１０６の端部とリブ１０４の端部とは、傾斜面（配向膜を介して液晶層ＬＱと接触する面）が対向基板１０２の基板面に対して時計回り方向に鋭角を成すようにその厚さが変化し、対向電極ＣＥの表面から傾斜面までの距離が、絶縁層１０６あるいはリブ１０４の端縁に向けて徐々に小さくなっている。
液晶表示装置１の厚さ方向（Ｚ方向）において、絶縁層１０６の厚さはリブ１０４の厚さよりも小さい。図３に示す場合では、Ｚ方向における絶縁層１０６の厚さは、リブ１０４の厚さの略３分の１乃至３分の２である。例えば、液晶層ＬＱのＺ方向の厚さは略３乃至３．５μｍで、リブ１０４の厚さが略１．５μｍで、絶縁層１０６の厚さは０．５μｍ乃至１．０μｍである。
画素電極ＰＥのスリットＳＬＴは、画素電極ＰＥの長手方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に延びる端縁からＸ方向に延びている。スリットＳＬＴのＹ方向の幅は、略５μｍである。なお、画素電極ＰＥは、Ｘ方向に延びる２つの端縁とＹ方向に延びる２つの端縁とを備える略矩形状である。画素電極ＰＥのＹ方向に延びる端縁は、スリットＳＬＴにより不連続に延びている。
画素電極ＰＥの長手方向（Ｘ方向）において、画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４の端部との間の領域に、絶縁層１０６の端縁Ｐ２の位置と、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１の位置とが離間するように、絶縁層１０６と複数のスリットＳＬＴとが配置されている。本実施形態に係る液晶表示装置では、Ｘ方向において、リブ１０４が配置された位置から画素電極ＰＥの端縁に向かって、絶縁層１０６の端縁Ｐ２、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１、の順に配置されている。
Ｘ方向における、Ｙ方向に延びる画素電極ＰＥの端縁からスリットＳＬＴの先端までの距離Ｌ１と、スリットＳＬＴの先端から絶縁層１０６の端部までの距離Ｌ２と、絶縁層１０６の端部からリブ１０４までの距離Ｌ３とは、略等しくなるように、リブ１０４、スリットＳＬＴ、および、絶縁層１０６が配置されている。
スリットＳＬＴが設けられていない画素電極ＰＥの端縁近傍の電位と、スリットＳＬＴが設けられた画素電極ＰＥの電位とをシミュレーションした結果の一例を図４および図５に示す。スリットＳＬＴが設けられていない画素電極ＰＥの端縁近傍の電位を測定すると、図４に示すような等電位面が形成される。画素電極ＰＥにスリットＳＬＴを設け、スリットＳＬＴの近傍の電位を測定すると、図５に示すような等電位面が形成される。
図４に示す場合では、画素電極ＰＥの端縁近傍にのみ電位の傾斜が生じている。これに対し、図５に示す場合では、スリットＳＬＴの先端の位置においても電位の傾斜が生じている。したがって、画素電極ＰＥにスリットＳＬＴを設けると、液晶分子ＬＱＡを傾斜させる起点が、画素電極ＰＥの端縁とスリットＳＬＴの先端Ｐ１との近傍に生じる。
同様に、リブ１０４および絶縁層１０６の傾斜した端部近傍では、電位の傾斜が生じる。したがって、リブ１０４の端部と絶縁層１０６の端部の近傍に液晶分子ＬＱＡを傾斜させる起点が生じる。
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置１では、スリットＳＬＴの先端近傍の電界歪による液晶分子ＬＱＡの傾斜の起点Ｐ１と、絶縁層１０６の端部における液晶分子ＬＱＡの傾斜の起点Ｐ２とが、Ｘ方向において異なる位置に生じる。
そのため、画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４の端部とからだけでなく、スリットＳＬＴの先端Ｐ１と絶縁層１０６の端縁Ｐ２とからも液晶分子ＬＱＡの傾斜が伝播する。そのため、本実施形態に係る液晶表示装置１のようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を配置すると、液晶分子ＬＱＡの傾斜情報伝播の起点間の距離が短くなる。また、絶縁層１０６によって表示画素ＰＸ内に液晶分子ＬＱＡを配向させる閾値電圧が異なる領域を形成することができる。表示画素ＰＸ内に閾値電圧の異なる領域を設けること及び上述のスリットＳＬＴによる作用により、当該表示画素ＰＸ内の任意の場所の液晶分子ＬＱＡの配向を画一的に決めることができる。
その結果、図３の矢印で示すように、液晶分子ＬＱＡの傾斜情報伝播の起点から表示画素ＰＸ全体に渡って液晶分子ＬＱＡの傾斜情報が伝播し、液晶分子ＬＱＡの応答時間が短縮される。
特に、画素電極ＰＥの長手方向（Ｘ方向）における、画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４の端部との間の領域に、液晶分子ＬＱＡの傾斜情報伝播の起点が設けられるため、画素電極ＰＥの端縁と、リブ１０４との両方から離れた位置に存在する液晶分子ＬＱＡについても、迅速に傾斜情報が伝播するため、液晶分子ＬＱＡの応答時間を短縮することができる。
したがって、中間調表示を含めた任意の階調表示において液晶分子ＬＱＡの応答時間を改善する。特に黒表示から低階調へ切り替わる応答時間は大幅に改善される。
従来、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けない場合には階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略２００ｍｓであったが、上記のようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けることにより、階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略１００ｍｓ以下に改善された。
上記のように、液晶分子の傾斜動作を伝播する起点数を増加する事ができ、特に、低階調での応答時間を大幅に改善する事ができる。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１によれば、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
なお、本実施形態に係る液晶表示装置のリブ１０４および絶縁層１０６を形成する場合には、リブ１０４と絶縁層１０６とを別体に構成してもよく、一体に構成してもよい。液晶表示装置１は、一般的なアクティブマトリクス素子を形成するプロセスと同様に、成膜とパターニングを繰り返して画素スイッチＳＷを形成し、一般的なプロセスを用いて形成されている。
まず、アレイ基板１０１の透明基板上に例えばモリブデンを用いて所定の膜厚でスパッタリングにより成膜し、フォトリソグラフィにより、走査線ＹＬ、および、走査線ＹＬから延出した画素スイッチＳＷのゲート電極を所定の形状にパターン形成する。
その上に、例えば二酸化珪素あるいは窒化珪素等を所定の膜厚で成膜してゲート絶縁膜層（図示せず）を形成し、その上にスイッチング素子ＳＷの半導体層（図示せず）を設ける。その上に、所定の膜厚のアルミニウムから成る信号線ＸＬ、信号線ＸＬから延出したドレイン電極、及びソース電極を形成し画素スイッチＳＷおよび必要な配線等を形成する。
さらにその後、層間絶縁層を形成し、例えばＩＴＯを所定の膜厚でスパッタリングしてフォトリソグラフィにより画素電極ＰＥおよび画素スイッチＳＷのドレイン電極を形成した。このとき、画素電極ＰＥの端縁からＸ方向に延びるスリットＳＬＴも形成する。
他方、対向基板１０２には、赤色の顔料を分散させた感光性レジストをスピンナーで全面塗布し、乾燥させた後、赤色の着色層を形成する部分のみに紫外線が照射されるようなフォトマスクを介して露光を行う。次に、露光された着色層を現像した後、焼成することにより、赤色のカラーフィルタ層を形成した。
同様に緑色、青色の顔料を分散させた感光性レジストを用いて、緑色のカラーフィルタ層、及び青色のカラーフィルタ層を繰り返し形成することにより、カラーフィルタ層が得られた。
また、感光性の黒色樹脂をスピンナーで塗布し、乾燥した後、例えばスペーサ（図示せず）、表示画素ＰＸ間、および表示部１１０の外周部に紫外線が照射されるようなフォトマスクを介して、露光を行った。その後、アルカリ性水溶液で現像し、焼成することにより、スペーサ、及び遮光層をパターン形成した。
続いて、例えばＩＴＯスパッタリングにより対向電極ＣＥを形成する。次に、リブ１０４および絶縁層１０６を形成するために、対向電極ＣＥ上に絶縁性材料を所定の厚さで塗布する。このとき、絶縁層１０６の端部となる部分は、徐々に厚さが小さくなるように絶縁性材料を塗布する。その後、所定のフォトマスクを介して、露光、及び現像を行い、絶縁層１０６を形成する。同様に、端部の厚さが徐々に小さくなるように絶縁性材料を所定の厚さで塗布し、所定のフォトマスクを介して、露光、及び現像を行い、絶縁層１０６と別体のリブ１０４を形成した。
なお、リブ１０４と絶縁層１０６とを一体に形成する場合には、所定の膜厚で感光性の絶縁性材料を塗布した後、露光を行なう際に露光量を調整する。すなわち、リブ１０４となる部分と、絶縁層１０６となる部分とを異なる露光量で露光し、厚さの異なるリブ１０４と絶縁層１０６とを一体に形成する。
その後、出来上がったアレイ基板１０１と対向基板１０２とに、それぞれ垂直性を示す配向膜を所定の厚さで塗布し、アレイ基板１０１の端面と対向基板１０２の端面を治具で合わせ、例えばエポキシ系の熱硬化樹脂から成る接着剤を用いて貼合わせた。
続いて、誘電率異方性が負の液晶材料をセルに充填し液晶層ＬＱを形成し、注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、偏光板を取り付けて液晶表示装置１を作製した。
なお、上記の液晶表示装置の製造方法は一例であって、画素電極ＰＥにスリットＳＬＴを形成する工程と、対向基板１０２にリブ１０４および絶縁層１０６を形成する工程とを含む製造方法であれば本実施形態に係る液晶表示装置を製造することができる。
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置１について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置１は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と、画素電極ＰＥのスリットＳＬＴ、および、絶縁層１０６の構成が異なっている。図６および図７に示すように、画素電極ＰＥは、その長手方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に延びる端縁から、Ｘ方向に延びた複数のスリットＳＬＴを備えている。
対向電極ＣＥ上には、絶縁層１０６が配置されている。絶縁層１０６のリブ１０４から離れた側の端部は、Ｘ方向においてその厚さ（Ｚ方向の幅）が徐々に小さくなるように構成されている。
図７に示す場合では、絶縁層１０６の端部とリブ１０４の端部とは、傾斜面（配向膜を介して液晶層ＬＱと接触する面）が対向基板１０２の基板面に対して時計回り方向に鋭角を成すように、その厚さが変化している。
スリットＳＬＴが延びる方向（Ｘ方向）における画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４が配置された位置との間の領域において、絶縁層１０６の端部Ｐ２の位置と、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１の位置とが離間するように、絶縁層１０６と複数のスリットＳＬＴとが配置されている。
本実施形態に係る液晶表示装置１では、図６および図７に示すように、Ｘ方向において、リブ１０４が配置された位置から画素電極ＰＥの端縁に向かって、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１、絶縁層１０６の端縁Ｐ２、の順に液晶分子ＬＱＡを傾斜させる起点が配置されている。したがって、Ｚ方向において絶縁層１０６の端縁Ｐ２はスリットＳＬＴの一部と対向している。
Ｘ方向における、Ｙ方向に沿った画素電極ＰＥの端縁からスリットＳＬＴの先端までの距離Ｌ１は、スリットＳＬＴの先端から絶縁層１０６の端部までの距離Ｌ２の略２倍であって、距離Ｌ１から距離Ｌ２を引いた長さと、距離Ｌ２と、絶縁層１０６の端部からリブ１０４までの距離Ｌ３とが、略等しくなるように、リブ１０４、スリットＳＬＴ、および、絶縁層１０６が配置されている。
このように、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を配置すると、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１の場合と同様に、スリットＳＬＴの先端近傍の電界歪による液晶分子ＬＱＡの傾斜の起点Ｐ１と、絶縁層１０６の端部における液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ２とが、Ｘ方向において異なる位置に生じる。
したがって、画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４の端部とからだけでなく、スリットＳＬＴの先端Ｐ１と絶縁層１０６の端縁Ｐ２とからも液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播する。そのため、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点間の距離を短くすることができる。
その結果、図７の矢印で示すように、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点から表示画素ＰＸ全体に渡って液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播し、液晶分子ＬＱＡの応答時間が短縮される。
従来、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けない場合には階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略２００ｍｓであったが、上記のようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けることにより、階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略１００ｍｓ以下に改善された。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１によれば、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
尚、上述の第２実施形態においては、Ｘ方向における、Ｙ方向に延びる画素電極ＰＥの端縁からスリットＳＬＴの先端までの距離Ｌ１は、スリットＳＬＴの先端から絶縁層１０６の端部までの距離Ｌ２の略２倍であったが、これに限定されるのではなく、これらの距離は、透過率、応答時間等の所望とする値を得るために適切に変更可能である。
次に、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置１について図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、アレイ基板１０１および対向基板１０２を備えている。
本実施形態に係る液晶表示装置１では、絶縁層１０６の構成が上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と異なっている。すなわち、図８および図９に示すように、アレイ基板１０１は、画素電極ＰＥ上に配置された絶縁層１０６を備えている。
画素電極ＰＥは、その長手方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に延びる端縁から、Ｘ方向に延びた複数のスリットＳＬＴを備えている。画素電極ＰＥ上には絶縁層１０６が配置されている。絶縁層１０６は、複数のスリットＳＬＴが設けられた画素電極ＰＥの端縁および複数のスリットＳＬＴを覆っている。
絶縁層１０６は、Ｘ方向においてスリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１の位置とリブ１０４が配置された位置との間の領域に、その端部が位置するように配置されている。絶縁層１０６の画素電極ＰＥ上に配置された端部は、Ｘ方向においてその厚さ（Ｚ方向の幅）が徐々に小さくなるように構成されている。
図９に示す場合では、絶縁層１０６の端部とリブ１０４の端部とは、傾斜面（配向膜を介して液晶層ＬＱと接触する面）が対向基板１０２の基板面に対して時計回り方向に鋭角を成すように、その厚さが変化している。
本実施形態では、Ｘ方向における、Ｙ方向に沿った画素電極ＰＥの端縁からスリットＳＬＴの先端までの距離Ｌ１と、スリットＳＬＴの先端から絶縁層１０６の端部Ｐ２までの距離Ｌ２と、絶縁層１０６の端部からリブ１０４までの距離Ｌ３とは、略等しくなるように、リブ１０４、スリットＳＬＴ、および、絶縁層１０６が配置されている。
このようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を配置すると、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１の場合と同様に、スリットＳＬＴの先端近傍の電界歪による液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ１と、絶縁層１０６の端部における液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ２とが、Ｘ方向において異なる位置に生じる。
本実施形態に係る液晶表示装置では、Ｘ方向において、リブ１０４が配置された位置から画素電極ＰＥの端縁に向かって、絶縁層１０６の端縁Ｐ２、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１、の順に配置されている。
したがって、画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４の端部とからだけでなく、スリットＳＬＴの先端Ｐ１と絶縁層１０６の端縁Ｐ２とからも液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播する。そのため、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点間の距離を短くすることができる。
その結果、図９の矢印で示すように、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点から表示画素ＰＸ全体に渡って液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播し、液晶分子ＬＱＡの応答時間が短縮される。
従来、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けない場合には階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略２００ｍｓであったが、上記のようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けることにより、階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略１００ｍｓ以下に改善された。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１によれば、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
次に、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置１について図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、アレイ基板１０１および対向基板１０２を備えている。
本実施形態に係る液晶表示装置１では、絶縁層１０６の構成が上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と異なっている。すなわち、図１０および図１１に示すように、アレイ基板１０１は、画素電極ＰＥ上に配置された絶縁層１０６を備えている。
画素電極ＰＥは、その長手方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に延びる端縁から、Ｘ方向に延びた複数のスリットＳＬＴを備えている。画素電極ＰＥ上には絶縁層１０６が配置されている。絶縁層１０６は、複数のスリットＳＬＴが設けられた画素電極ＰＥの端縁を覆っている。
本実施形態では、Ｘ方向において、画素電極ＰＥ上に配置された絶縁層１０６の端部の位置とリブ１０４が配置された位置との間の領域に、スリットＳＬＴが延びた先端が配置されている。画素電極ＰＥ上に配置された絶縁層１０６の端部は、Ｘ方向においてその厚さ（Ｚ方向の幅）が徐々に小さくなるように構成されている。
図１１に示す場合では、絶縁層１０６の端部とリブ１０４の端部とは、傾斜面（配向膜を介して液晶層ＬＱと接触する面）が対向基板１０２の基板面に対して時計回り方向に鋭角を成すように、その厚さが変化している。
本実施形態では、Ｘ方向における、Ｙ方向に延びる画素電極ＰＥの端縁からスリットＳＬＴの先端までの距離Ｌ１は、スリットＳＬＴの先端から絶縁層１０６の端部までの距離Ｌ２の略２倍であって、距離Ｌ１から距離Ｌ２を引いた長さと、距離Ｌ２と、絶縁層１０６の端部からリブ１０４までの距離Ｌ３とが、略等しくなるように、リブ１０４、スリットＳＬＴ、および、絶縁層１０６が配置されている。
このようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を配置すると、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１の場合と同様に、スリットＳＬＴの先端近傍の電界歪による液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ１と、絶縁層１０６の端部における液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ２とが、Ｘ方向において異なる位置に生じる。
本実施形態に係る液晶表示装置では、Ｘ方向において、リブ１０４が配置された位置から画素電極ＰＥの端縁に向かって、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１、絶縁層１０６の端縁Ｐ２、の順に配置されている。
したがって、画素電極ＰＥの端縁とリブ１０４の端部とからだけでなく、スリットＳＬＴの先端Ｐ１と絶縁層１０６の端縁Ｐ２とからも液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播する。そのため、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点間の距離を短くすることができる。
その結果、図１１の矢印で示すように、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点から表示画素ＰＸ全体に渡って液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播し、液晶分子ＬＱＡの応答時間が短縮される。
従来、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けない場合には階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略２００ｍｓであったが、上記のようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けることにより、階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略１００ｍｓ以下に改善された。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１によれば、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
次に、本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置１について図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、アレイ基板１０１および対向基板１０２を備えている。アレイ基板１０１は、画素電極ＰＥと、画素電極ＰＥの端縁を覆うように配置された絶縁層１０６とを備えている。対向基板１０２は、画素電極ＰＥと対向した対向電極ＣＥと、対向電極ＣＥが除去されたスリットＣＥＡとを備えている。
画素電極ＰＥには、その端縁から内側に延びる複数のスリットＳＬＴが設けられ、スリットＳＬＴが延びる方向（Ｘ方向）における画素電極ＰＥの端縁とスリットＣＥＡとの間の領域において、絶縁層１０６の端部Ｐ２の位置と、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１の位置とが離間するように、絶縁層１０６と複数のスリットＳＬＴとが配置されている。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１は、図１２および図１３に示すように、対向基板１０２はリブを備えていない。対向電極ＣＥは、画素電極ＰＥと対向する位置において、Ｙ方向に延びるように電極が除去されたスリットＣＥＡを備えている。スリットＣＥＡは、対向電極ＣＥをパターンニングする際に形成される。
対向電極ＣＥ上には、スリットＣＥＡを覆うように絶縁層１０６が配置されている。画素電極ＰＥ上に配置された絶縁層１０６の端部は、Ｘ方向においてその厚さ（Ｚ方向の幅）が徐々に小さくなるように構成されている。
図１３に示す場合では、絶縁層１０６の端部は、傾斜面（配向膜を介して液晶層ＬＱと接触する面）が対向基板１０２の基板面に対して時計回り方向に鋭角を成すように、その厚さが変化している。
本実施形態では、Ｘ方向において、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１の位置と、スリットＣＥＡのＹ方向に延びる端縁の位置との間の領域に、対向電極ＣＥ上に配置された絶縁層１０６の端部Ｐ２が位置している。
Ｘ方向における、Ｙ方向に沿った画素電極ＰＥの端縁からスリットＳＬＴの先端までの距離Ｌ１と、スリットＳＬＴの先端から絶縁層１０６の端部Ｐ２までの距離Ｌ２と、絶縁層１０６の端部からスリットＣＥＡまでの距離Ｌ３´とは、略等しくなるように、スリットＣＥＡ、スリットＳＬＴ、および、絶縁層１０６が配置されている。
このように、リブ１０４に代わってスリットＣＥＡを設けるとともに、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を配置すると、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１の場合と同様に、スリットＳＬＴの先端近傍の電界歪による液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ１と、絶縁層１０６の端部における液晶分子ＬＱＡの傾斜動作の起点Ｐ２とが、Ｘ方向において異なる位置に生じる。
本実施形態に係る液晶表示装置では、Ｘ方向において、スリットＣＥＡが配置された位置から画素電極ＰＥの端縁に向かって、絶縁層１０６の端縁Ｐ２、スリットＳＬＴが延びた先端Ｐ１、の順に配置されている。
したがって、画素電極ＰＥの端縁とスリットＣＥＡの端部とからだけでなく、スリットＳＬＴの先端Ｐ１と絶縁層１０６の端縁Ｐ２とからも液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播する。そのため、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点間の距離を短くすることができる。
その結果、図１３の矢印で示すように、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作伝播の起点から表示画素ＰＸ全体に渡って液晶分子ＬＱＡの傾斜動作が伝播し、液晶分子ＬＱＡの応答時間が短縮される。
従来、スリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けない場合には階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略２００ｍｓであったが、上記のようにスリットＳＬＴおよび絶縁層１０６を設けることにより、階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間の最大値が略１００ｍｓ以下に改善された。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１によれば、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置１と同様に、液晶分子の応答伝播に要する時間の遅延を改善し、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
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。例えば、上記第１乃至第４実施形態に係る液晶表示装置では、厚さの異なる絶縁体であるリブ１０４と絶縁層１０６とにより、対向基板１０２の表面に２つの段差が設けられていたが、２以上の絶縁層を積層して、リブ１０４の端部と絶縁層１０６の端部との間にさらに段差を設けてもよい。
その場合には、新たに設けた絶縁層の端部も同様に徐々に薄くなるように形成する。そうすると、液晶分子ＬＱＡの傾斜動作を伝播させる起点となるため、階調が変化する際の液晶分子ＬＱＡの応答時間を改善することができる。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。
例えば、上記各実施形態において、光又は熱により重合可能なモノマーを液晶に混入しておき、電圧を印加して液晶分子が傾斜した状態でモノマーを重合させることによって液晶分子の傾斜方向を記憶させるポリマー配向支持（ＰＳＡ；Polymer Sustained Alignment）技術を組み合わせても良い。上記ＰＳＡ技術は、液晶分子の傾斜方向を記憶する重合膜が液晶と配向膜との界面に形成されるため、強い配向規制力が得られ液晶分子の配向方向が予め規定される。このため、上記各実施形態と組み合わせることは応答時間の改善に有効である。
ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＰＥ…画素電極（第１電極）、ＳＷ…画素スイッチ、ＣＥ…対向電極（第２電極）、ＳＬＴ…スリット（第１スリット）、Ｐ２…端縁（起点）、Ｐ１…先端（起点）、ＬＱＡ…液晶分子、ＣＥＡ…スリット（第２スリット）、１…液晶表示装置、１０１…アレイ基板、１０２…対向基板、１０４…リブ、１０６…絶縁層。

Claims (5)

  1. 第１電極を含む第１基板と、
    前記第１電極と対向した第２電極と、前記第２電極上に配置されたリブと、端部が前記第１電極と対向するように前記第２電極上に配置された絶縁層と、を含む第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
    前記第１電極は、その端縁から内側に延びる複数のスリットを備え、
    前記液晶層は、電圧が印加されていないときに前記第１基板と前記第２基板との基板面に対して略垂直に配向する液晶分子を含むとともに誘電率異方性が負であって、
    前記リブから離れた側の前記絶縁層の端部は、前記リブから離れる方向に厚さが徐々に小さくなるように構成され、
    前記スリットが延びる方向における前記第１電極の端縁と前記リブが配置された位置との間の領域において、前記絶縁層の端部の位置と、前記スリットが延びた先端の位置とが離間するように、前記絶縁層と前記複数のスリットとが配置されている液晶表示装置。
  2. 前記スリットが延びる方向において、前記絶縁層の端部は、前記スリットの先端よりも前記リブの近くに位置している請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 第１電極と、前記第１電極の端縁を覆うように配置された絶縁層と、を含む第１基板と、
    前記第１電極と対向した第２電極と、記第２電極上に配置されたリブと、を含む第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
    前記第１電極は、その端縁から内側に延びる複数のスリットを備え、
    前記液晶層は、電圧が印加されていないときに前記第１基板と前記第２基板との基板面に対して略垂直に配向する液晶分子を含むとともに誘電率異方性が負であって、
    前記スリットが延びる方向における前記第１電極の端縁と前記リブが配置された位置との間の領域において、前記絶縁層の端部の位置と、前記スリットが延びた先端の位置とが離間するように、前記絶縁層と前記複数のスリットとが配置されている液晶表示装置。
  4. 前記スリットが延びる方向において、前記絶縁層の端部は、前記複数のスリットの先端よりも前記リブの近くに位置している請求項３記載の液晶表示装置。
  5. 第１電極と、前記第１電極の端縁を覆うように配置された絶縁層と、を含む第１基板と、
    前記第１電極と対向した第２電極と、前記第２電極が除去された第２スリットと、を含む第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
    前記第１電極は、その端縁から内側に延びる複数の第１スリットを備え、
    前記液晶層は、電圧が印加されていないときに前記第１基板と前記第２基板との基板面に対して略垂直に配向する液晶分子を含むとともに誘電率異方性が負であって、
    前記第１スリットが延びる方向における前記第１電極の端縁と前記第２スリットとの間の領域において、前記絶縁層の端部の位置と、前記第１スリットが延びた先端の位置とが離間するように、前記絶縁層と前記複数の第１スリットとが配置されている液晶表示装置。
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