JP3926056B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に電界無印加時に液晶分子が両基板間で垂直配向（ホメオトロピック配向）し、かつ１画素内を複数のドメインに分割したカラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ従来のホメオトロピック配向の液晶表示装置の黒表示状態、中間調表示状態、及び白表示状態における断面図を示す。１対の基板１００、１０１の間に、誘電率異方性が負の液晶分子１０２を含む液晶材料が充填されている。基板１００と１０１の外側に、偏光板が偏光軸を相互に直交させる向きに配置されている。
【０００３】
図１０（Ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子１０２が基板１００及び１０１に対して垂直に配列し、黒表示となる。基板間に電圧を印加し、図１０（Ｃ）に示すように液晶分子１０２を基板に平行に配列させると、液晶層を通過する光の偏光方向が旋回し、白表示になる。
【０００４】
図１０（Ｂ）に示すように、白表示状態の電圧よりも低い電圧を印加すると、液晶分子１０２は、基板に対して斜めに配列する。基板に垂直な方向に進む光Ｌ１により、中間色が得られる。図の右下から左上に向かう光Ｌ２に対しては、液晶層がほとんど複屈折効果を発揮しない。このため、左上から表示画面を見ると、黒く見える。逆に、図の左下から右上に向かう光Ｌ３に対しては、液晶層が大きな複屈折効果を発揮する。このため、右上から表示画面を見ると、白に近い色に見える。このように、通常のホメオトロピック型液晶表示装置においては、中間調表示状態のときの視角特性が悪い。
【０００５】
視角特性を改善するために、１画素内を複数のドメインに分割したマルチドメイン型のものが提案されている。マルチドメイン型の液晶表示装置では、中間調表示状態におけるドメイン内の液晶分子の傾きの方向が揃い、ドメイン間で相互に異っている。図１１を参照して、マルチドメイン型ホメオトロピック配向（マルチドメインバーチカルアライメント型（ＭＶＡ型））の液晶表示装置の構造及び動作原理の一例について説明する。
【０００６】
図１１（Ａ）は、電圧無印加状態における液晶表示装置の断面図を示す。ガラス基板１の対向面上に、第１の突起パターン１６が形成され、対向基板３６の対向面上に第２の突起パターン１８が形成されている。第１の突起パターン１６と第２の突起パターン１８とは、互い違いに配置されている。ＴＦＴが形成されたガラス基板１及び対向基板３６の対向面上に、突起パターン１６及び１８を覆うように、垂直配向膜２８が形成されている。ＴＦＴが形成されたガラス基板１と対向基板３６との間に、液晶分子３０を含む液晶材料２９が充填されている。液晶分子３０は、負の誘電率異方性を有する。ガラス基板１及び対向基板３６の外側に、それぞれ偏光板３１及び３２がクロスニコル配置されている。
【０００７】
電圧無印加時には、液晶分子３０は基板表面に対して垂直に配向する。第１及び第２の突起パターン１６及び１８の斜面上の液晶分子３０ａは、その斜面に対して垂直に配向しようとする。このため、第１及び第２の突起パターン１６及び１８の斜面上の液晶分子３０ａは、基板表面に対して斜めに配向する。しかし、画素内の広い領域で液晶分子３０が垂直に配向するため、良好な黒表示状態が得られる。
【０００８】
図１１（Ｂ）は、液晶分子３０が斜めになる程度の電圧を印加した状態、すなわち中間調表示状態における断面図を示す。図１１（Ａ）に示すように、予め傾斜している液晶分子３０ａは、その傾斜方向により大きく傾く。その周囲の液晶分子３０も、液晶分子３０ａの傾斜に影響を受けて同一方向に傾斜する。このため、第１の突起パターン１６と第２の突起パターン１８との間の液晶分子３０は、その長軸（ディレクタ）が図において右上がりになるように配列する。第１の突起パターン１６よりも左側の液晶分子３０及び第２の突起パターン１８よりも右側の液晶分子３０は、その長軸が図において右下がりになるように配列する。
【０００９】
このように、１画素内に、液晶分子の傾斜方向の異なるドメインが、複数個画定される。第１及び第２の突起パターン１６及び１８が、ドメインの境界を画定する。第１及び第２の突起パターン１６及び１８を、基板面内に関して相互に平行に配置することにより、２種類のドメインを形成することができる。これらの突起パターンを９０°折り曲げることにより、合計４種類のドメインが形成される。１画素内に複数のドメインが形成されることにより、中間調表示状態における視角特性を改善することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ型液晶表示装置は、図１０（Ｃ）で説明したように、液晶材料の複屈折効果により白色表示を行っている。この複屈折効果は波長分散を有するため、白表示状態における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画素の透過率に差が生じ、色つきが生じる。
【００１１】
図１２は、ＲＧＢの各々の画素の透過率とセルギャップとの関係を示す。横軸はセルギャップを単位μｍで表し、縦軸は透過率を単位％で表す。この場合の透過率は、偏光板を含めた液晶パネル全体の透過率である。なお、ＲＧＢの各画素の開口率はすべて等しい。セルギャップを、Ｇ画素の透過率が最大値を示す４〜４．５μｍとしたとき、Ｂ画素の透過率がＲＧ画素の透過率に比べて低いことがわかる。このため、白表示状態の時に、表示画面全体が黄色づいてしまう。
【００１２】
本発明の目的は、白表示状態の時の表示画面の色付きを軽減することができる液晶表示装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定し、スリットが形成された画素電極と、前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置された前記突起パターンとを有し、前記画素電極のスリットが、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置され、該突起パターンと共に画素内を複数のドメインに分割し、赤色、緑色、青色の各画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素のスリット幅が、他の画素群に属する画素のスリット幅と異なる液晶表示装置が提供される。
【００１４】
スリット幅を変えると透過率が変化する。この透過率の変化により、波長分散に起因する透過率の差を補償することができる。各色の画素の透過率の差を小さくすることにより、白表示時における色付きを軽減することができる。
【００１５】
本発明の他の観点によると、ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定する画素電極と、前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置された前記突起パターンと、前記第１の基板の対向面上に形成され、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置されたドメイン境界規制手段であって、前記画素電極と共通電極との間に電圧を印可したとき、前記突起パターンと協働して、前記液晶分子の傾く方向が揃うドメインの境界を画定する前記ドメイン境界規制手段と、前記第２の基板の対向面上に形成された他の突起パターンであって、赤、緑、青の画素群のうち、１つもしくは２つの画素群に属する画素についてのみ、基板法線方向から見たとき画素電極の縁の一部に沿って延在するように配置された前記他の突起パターンとを有する液晶表示装置が提供される。
【００１６】
画素電極の縁の近傍では、液晶分子の配向が乱れる場合がある。この部分に他の突起パターンを配置して液晶分子の配向の乱れを防止し透過率を高めることができる。この透過率の向上により、波長分散に起因する透過率の差を補償することができる。各色の画素の透過率の差を小さくすることにより、白表示時における色付きを軽減することができる。
【００１７】
本発明の他の観点によると、ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定する画素電極と、前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置され、赤、緑、青の画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素内における高さが、他の画素群の画素内における高さと異なる前記突起パターンと、前記第１の基板の対向面上に形成され、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置されたドメイン境界規制手段であって、前記画素電極と共通電極との間に電圧を印可したとき、前記突起パターンと協働して、前記液晶分子の傾く方向が揃うドメインの境界を画定する前記ドメイン境界規制手段とを有する液晶表示装置が提供される。
【００１８】
突起パターンの高さを変えると透過率が変化する。この透過率の変化により、波長分散に起因する透過率の差を補償することができる。各色の画素の透過率の差を小さくすることにより、白表示時における色付きを軽減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施例によるＭＶＡ型液晶表示装置の平面図を示す。ガラス基板の表面上に、複数のゲートバスライン５が図の行方向（横方向）に延在する。ゲートバスライン５をゲート絶縁膜が覆う。このゲート絶縁膜の上に、図の列方向（縦方向）に延在する複数のドレインバスライン７が配置されている。
【００２０】
ゲートバスライン５とデータバスライン７との交差箇所に対応して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０が設けられている。ＴＦＴ１０のドレイン電極は、対応するドレインバスライン７に接続されている。ゲートバスライン５が、対応するＴＦＴ１０のゲート電極を兼ねる。
【００２１】
ドレインバスライン７とＴＦＴ１０とを保護絶縁膜が覆う。２本のゲートバスライン５と２本のデータバスライン７とに囲まれた領域内に、画素電極１２が配置されている。各画素電極１２は、対応するＴＦＴ１０のソース電極に接続されている。赤色画素の画素電極１２Ｒ、緑色画素の画素電極１２Ｇ、及び青色画素の画素電極１２Ｂが、行方向にこの順番で配列し、一つの絵素を構成する。
【００２２】
ＴＦＴが形成されたガラス基板に、ある間隔を隔てて対向基板が配置される。対向基板の対向面上に、列方向に延在するジグザグパターンに沿って突起パターン１８が形成されている。突起パターン１８は行方向に等間隔で配列し、ゲートバスライン５と交差する位置、及び２本のゲートバスライン５の中央で約９０°折れ曲がっている。
【００２３】
各画素電極１２に、スリット１７が形成されている。スリット１７は、基板法線方向から見たとき、突起パターン１８を、その配列ピッチの半分だけ行方向にずらせて得られる仮想的なジグザグパターンに沿って配置されている。各画素電極１２の行方向及び列方向の長さは、それぞれ１００μｍ、３００μｍである。Ｒ画素の画素電極１２Ｒ及びＧ画素の画素電極１２Ｇに形成されたスリット１７のスリット幅は７μｍであり、Ｂ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７のスリット幅は１０μｍである。なお、対向基板上に形成されている突起パターン１８の幅は１０μｍ、高さは１．５μｍである。
【００２４】
スリット１７により、その近傍に、基板面に対して斜め方向に電界が発生する。この斜め方向の電界が液晶分子を特定の方向にチルトさせるため、スリット１７が、図１１（Ｂ）に示す第１の突起パターン１６と同様に、ドメイン境界を規定する。
【００２５】
図２は、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２におけるＴＦＴ部分の断面図を示し、図３は、図１の一点鎖線Ａ３−Ａ３における画素電極部分の断面図を示す。ＴＦＴ基板３５と対向基板３６とが、相互にある間隙を隔てて平行に配置されている。
【００２６】
まず、ＴＦＴ基板３５の構成について説明する。ガラス基板１の対向面上に、ゲートバスライン５が形成されている。ゲートバスライン５は、厚さ１００ｎｍのＡｌ膜と厚さ５０ｎｍのＴｉ膜とをスパッタリングにより堆積した後、この２層をパターニングして形成される。Ａｌ膜とＴｉ膜のエッチングは、ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより行う。
【００２７】
ゲートバスライン５を覆うように、ガラス基板１の上にゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲート絶縁膜４０は、厚さ４００ｎｍのＳｉＮ膜であり、プラズマ励起型化学気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）により形成される。
【００２８】
ゲート絶縁膜４０の表面上に、ゲートバスライン５を跨ぐように活性領域４１が形成されている。活性領域４１は、厚さ３０ｎｍのノンドープアモルファスＳｉ膜であり、ＰＥ−ＣＶＤにより形成される。活性領域４１の表面のうち、ゲートバスライン５の上方の領域上にチャネル保護膜４２が形成されている。チャネル保護膜４２は、厚さ１４０ｎｍのＳｉＮ膜である。チャネル保護膜４２は、図１においてＴＦＴ１０のチャネル領域を覆うようにパターニングされている。
【００２９】
チャネル保護膜４２の形成は下記の方法で行う。まず、ＳｉＮ膜の表面をフォトレジスト膜で覆う。ゲートバスライン５をフォトマスクとして用い、ガラス基板１の背面から露光することにより、レジストパターンの図１の行方向に平行な縁を画定することができる。図１の列方向に平行な縁は、通常のフォトマスクを用いて露光することにより画定する。
【００３０】
フォトレジスト膜を現像した後、緩衝フッ酸系のエッチャントを用いてエッチングすることにより、ＳｉＮ膜をパターニングする。なお、フッ素系ガスを用いたＲＩＥにより、ＳｉＮ膜をパターニングしてもよい。ＳｉＮ膜のパターニング後、レジストパターンを除去する。
【００３１】
活性領域４１の上面のうち、チャネル保護膜４２の両側の領域上に、それぞれソース電極４４及びドレイン電極４６が形成されている。ソース電極４４及びドレイン電極４６は、共に厚さ３０ｎｍのｎ+型アモルファスＳｉ膜、厚さ２０ｎｍのＴｉ膜、厚さ７５ｎｍのＡｌ膜、及び厚さ８０ｎｍのＴｉ膜がこの順番に積層された積層構造を有する。ゲートバスライン５、ゲート絶縁膜４０、活性領域４１、ソース電極４４、及びドレイン電極４６によりＴＦＴ１０が構成される。
【００３２】
活性領域４１、ソース電極４４及びドレイン電極４６は、一つのエッチングマスクを用いてパターニングされる。これらの膜のエッチングは、ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスを用いたＲＩＥにより行う。このとき、ゲートバスライン５の上方においては、チャネル保護膜４２がエッチング停止層として働く。
【００３３】
保護絶縁膜４８の上に、画素電極１２が形成されている。画素電極１２は、厚さ７０ｎｍのインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）膜であり、保護絶縁膜４８を貫通するコンタクトホール５０を経由してソース電極４４に接続されている。画素電極１２には、図３に示すようにスリット１７が形成されている。ＩＴＯ膜の成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより行う。ＩＴＯ膜のパターニングは、しゅう酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより行う。画素電極１２及び保護絶縁膜４８を、配向膜２８が覆う。
【００３４】
次に、対向基板３６の構成について説明する。ガラス基板２７の対向面上に、カラーフィルタ５１が形成されている。カラーフィルタ５１の表面の、ＴＦＴ１０に対向する領域上にＣｒ等からなる遮光膜５２が形成されている。遮光膜５２を覆うように、カラーフィルタ５１の表面上にＩＴＯからなる共通電極５４が形成されている。共通電極５４の表面上に、突起パターン１８が形成されている。突起パターン１８は、例えばポリイミド系のフォトレジストにより形成される。突起パターン１８及び共通電極５４の表面を、配向膜２８が覆う。
【００３５】
図４は、画素電極１２に形成されたスリット１７の幅と透過率との関係を示す。横軸は、スリット幅を単位μｍで表し、縦軸は、透過率を単位％で表す。なお、この透過率は、図１１に示す偏光板３１及び３２を配置した液晶パネルの白表示状態の時のものである。
【００３６】
スリット幅が約１０μｍのときに、透過率が最大になる。スリット幅を１０μｍよりも広くしたときに透過率が低下するのは、開口率の低下が原因と考えられる。また、スリット幅を１０μｍよりも細くしたときに透過率が低下するのは、液晶分子に対する配向規制力が弱くなるためと考えられる。
【００３７】
第１の実施例においては、図１に示すように、Ｂ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７の幅が１０μｍに設定され、Ｒ及びＧ画素の画素電極１２Ｒ及び１２Ｇに形成されたスリット１７の幅が７μｍに設定されている。すなわち、Ｂ画素の透過率を最大にするように、スリット幅が設定されている。
【００３８】
セルギャップを４〜４．５μｍとした場合には、図１２で説明したように、Ｂ画素の透過率が相対的に低くなる。第１の実施例では、Ｒ及びＧ画素のスリット幅を最適値からずらせている。このように、Ｒ及びＧ画素の透過率をＢ画素の透過率に比べて相対的に低下させることにより、複屈折効果の波長分散によるＢ画素の透過率の低下を補償している。これにより、ＲＧＢ画素の透過率の差が縮小し、白表示時の色付きを軽減することができる。
【００３９】
次に、図５及び図６を参照して、第２の実施例について説明する。第１の実施例では、画素電極に形成するスリットの幅を調整することにより、透過率を変化させた。第２の実施例では、スリットの幅は、ＲＧＢのすべての画素について一定であり、対向基板に形成される突起パターンの配置を工夫することにより、透過率を変化させる。
【００４０】
図５は、第２の実施例による液晶表示装置の平面図を示す。以下では、図１に示す第１の実施例による液晶表示装置の構成と異なる点について説明する。第２の実施例では、Ｂ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７の幅が、ＲＧ画素のスリット１７の幅と等しい。対向基板の対向面上に、突起パターン１８から分岐した突起パターン１８ａが形成されている。突起パターン１８ａは、画素電極１２Ｂの縁のうち、スリット１７と鋭角で交わる部分に沿って配置されている。
【００４１】
図６（Ａ）は、図５の一点鎖線Ａ６−Ａ６における概略断面図を示す。ＴＦＴ側のガラス基板１の対向面上に画素電極１２Ｂが形成されている。対向基板側には、共通電極５４の表面上に突起パターン１８ａが形成されている。ここでは、保護絶縁膜、配向膜等の記載は省略している。
【００４２】
突起パターン１８ａの誘電率は、液晶材料２９の誘電率よりも低い。このため、画素電極１２Ｂの図の右端から共通電極５４に向かう電気力線Ｅ１は、突起パターン１８ａを避けるように、共通電極５４に近づくに従って図の左側に向かって湾曲する。また、スリット１７側の端部から共通電極５４に向かう電気力線Ｅ２も、共通電極５４に近づくに従って図の左側に向かって湾曲する。このため、図６（Ａ）に現れているスリット１７と突起パターン１８ａとの間の液晶分子は、図の断面内に関して右上がりにチルトする。
【００４３】
図６（Ｂ）は、突起パターン１８ａを形成しない場合の、図６（Ａ）と同じ位置における断面図を示す。この場合には、画素電極１２Ｂの図の右端から共通電極５４に向かう電気力線Ｅ３は、共通電極５４に近づくに従って右方に湾曲する。従って、画素電極１２Ｂの図の右端近傍の液晶分子は、左上がりにチルトする。
【００４４】
スリット１７の近傍の液晶分子と、図に現れた画素電極１２Ｂの右端近傍の液晶分子とのチルト方向が反対になる。このため、液晶分子の配向に乱れが生ずる。液晶分子の配向の乱れは、白表示時の透過率の低下につながる。
【００４５】
第２の実施例のように、突起パターン１８ａを設けることにより、液晶分子の配向の乱れを防止し、透過率を高めることができる。図５に示すように、第２の実施例では、Ｂ画素についてのみ突起パターン１８ａを配置している。このため、白表示時のＢ画素の透過率を高め、ＲＧ画素の透過率に近づけることができる。これにより、白表示時の色付きを軽減することが可能になる。
【００４６】
次に、図７〜図９を参照して、第３の実施例について説明する。第１の実施例では、画素電極に形成するスリットの幅を調整することにより、透過率を変化させた。第３の実施例では、対向基板に形成される突起パターンの高さを変化させることにより、透過率を変化させる。
【００４７】
図７は、第３の実施例による液晶表示装置の平面図を示す。以下では、図１に示す第１の実施例による液晶表示装置の構成と異なる点について説明する。第３の実施例では、第２の実施例の場合と同様にＢ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７の幅が、ＲＧ画素のスリット１７の幅と等しい。第１の実施例では、突起パターン１８の高さは一定であったが、第３の実施例では、突起パターン１８のうちＢ画素内の部分が他の部分よりも高くなっている。
【００４８】
図８は、図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面図を示す。ＴＦＴ側のガラス基板１の対向面上に、ゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲート絶縁膜４０の上に、ドレインバスライン７が形成されている。ドレインバスライン７及びゲート絶縁膜４０の表面を保護絶縁膜４８が覆う。保護絶縁膜４８の上に、画素電極１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂが形成されている。これらの画素電極の表面を配向膜２８が覆う。
【００４９】
共通電極側のガラス基板２７の対向面上に、カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂが形成されている。カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂの表面上に共通電極５４が形成されている。共通電極５４の表面上に突起パターン１８及び１８ａが形成されている。Ｂ画素内の突起パターン１８ａの高さは１．５μｍであり、ＲＧ画素内の突起パターン１８の高さは１．２μｍである。共通電極５４及び突起パターン１８、１８ａを配向膜２８が覆う。
【００５０】
Ｂ画素内の突起パターン１８ａは、レジスト膜をパターニングしてＲＧ画素内の突起パターン１８を形成した後、より厚いレジスト膜を形成してパターニングすることにより形成することができる。
【００５１】
図９は、突起パターンの高さと透過率との関係を示す。横軸は突起パターンの高さを単位μｍで表し、縦軸は透過率を単位％で表す。突起パターンを高くするに従って透過率が高くなっていることがわかる。第３の実施例では、Ｂ画素内の突起パターンを高くしているため、Ｂ画素の透過率が他の画素の透過率よりも高くなる。これにより、図１２で説明したＢ画素の透過率の低下を補償し、白表示時の色付きを軽減することが可能になる。
【００５２】
上記実施例では、Ｂ画素の透過率をＲＧ画素の透過率に比べて相対的に高めることにより、白表示時の色付きを軽減している。対角線が１０インチ以上の画像表示領域を有する液晶表示装置においては、周辺部のセルギャップが中央部のセルギャップよりも厚くなる傾向にある。セルギャップが厚くなると、ＲＧＢ画素間のリタデーションの差が大きくなり、色付きが生じやすくなる。このため、画面中央部よりも、周辺部において色付きが生じやすい。例えば、画面の縁から３ｃｍ程度内側までの領域において色付きが生じやすい。
【００５３】
このため、Ｂ画素の透過率を相対的に高めるための上記実施例による構成を、画面周辺部にのみ適用してもよい。第１及び第３の実施例では、Ｂ画素の透過率を相対的に高めるために、ＲＧ画素内のスリット幅や突起パターンの高さを最適値からずらしている。このため、ＲＧ画素の透過率は、最適化したときの最大透過率よりも低くなる。Ｂ画素の透過率を高める構成を画面周辺部にのみ適用することにより、画面中央部においては、各画素の透過率を最大にすることが可能になる。
【００５４】
例えば、第１の実施例の場合に、周辺部においては、画素のスリット幅を異ならせ、内奥部においては画素のスリット幅をほぼ等しくする。ここで、「ほぼ等しく」とは、製造上のばらつきを考慮した誤差範囲を含むことを意味する。
【００５５】
例えば、第２の実施例の場合には、主として周辺部の画素に、図５に示す突起パターン１８ａを配置する。例えば、第３の実施例の場合には、主として周辺部の画素において突起パターンの高さを異ならせる。ここで、「主として」とは、Ｂ画素の透過率を相対的に高める構成を採用することの作用効果を奏する程度に、周辺部の比較的多くの画素にその構成を採用することを意味する。内奥部においては、その構成を採用しないか、または採用したとしても、周辺部に比べてその構成を採用した画素の分布密度が低い。
【００５６】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ＲＧＢの各画素の透過率の差を少なくし、白表示時の色付きを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例による液晶表示装置の部分平面図である。
【図２】第１の実施例による液晶表示装置のＴＦＴ部分の断面図である。
【図３】第１の実施例による液晶表示装置の画素電極部分の断面図である。
【図４】画素電極に形成するスリットの幅と透過率との関係を示すグラフである。
【図５】第２の実施例による液晶表示装置の部分平面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第２の実施例による液晶表示装置の画素電極端部の概略断面図であり、図６（Ｂ）は、従来例による液晶表示装置の画素電極端部の概略断面図である。
【図７】第３の実施例による液晶表示装置の部分平面図である。
【図８】第３の実施例による液晶表示装置の部分断面図である。
【図９】共通電極側の基板に設けられた突起パターンの高さと透過率との関係を示すグラフである。
【図１０】従来のホメオトロピック型液晶表示装置を視角特性を説明するための液晶表示装置の概略断面図である。
【図１１】突起パターンの効果を説明するための、液晶表示装置の断面図である。
【図１２】セルギャップと透過率との関係を、ＲＧＢ画素ごとに示すグラフである。
【符号の説明】
１、２７ ガラス基板
５ ゲートバスライン
７ ドレインバスライン
１０ ＴＦＴ
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ 画素電極
１６ スリット
１８ 突起パターン
２８ 配向膜
２９ 液晶材料
３５ ＴＦＴ基板
３６ 対向基板
４０ ゲート絶縁膜
４１ 活性領域
４２ チャネル保護膜
４４ ソース電極
４６ ドレイン電極
４８ 保護絶縁膜
５０ コンタクトホール
５１ カラーフィルタ
５２ 遮光膜
５４ 共通電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に電界無印加時に液晶分子が両基板間で垂直配向（ホメオトロピック配向）し、かつ１画素内を複数のドメインに分割したカラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ従来のホメオトロピック配向の液晶表示装置の黒表示状態、中間調表示状態、及び白表示状態における断面図を示す。１対の基板１００、１０１の間に、誘電率異方性が負の液晶分子１０２を含む液晶材料が充填されている。基板１００と１０１の外側に、偏光板が偏光軸を相互に直交させる向きに配置されている。
【０００３】
図１０（Ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子１０２が基板１００及び１０１に対して垂直に配列し、黒表示となる。基板間に電圧を印加し、図１０（Ｃ）に示すように液晶分子１０２を基板に平行に配列させると、液晶層を通過する光の偏光方向が旋回し、白表示になる。
【０００４】
図１０（Ｂ）に示すように、白表示状態の電圧よりも低い電圧を印加すると、液晶分子１０２は、基板に対して斜めに配列する。基板に垂直な方向に進む光Ｌ１により、中間色が得られる。図の右下から左上に向かう光Ｌ２に対しては、液晶層がほとんど複屈折効果を発揮しない。このため、左上から表示画面を見ると、黒く見える。逆に、図の左下から右上に向かう光Ｌ３に対しては、液晶層が大きな複屈折効果を発揮する。このため、右上から表示画面を見ると、白に近い色に見える。このように、通常のホメオトロピック型液晶表示装置においては、中間調表示状態のときの視角特性が悪い。
【０００５】
視角特性を改善するために、１画素内を複数のドメインに分割したマルチドメイン型のものが提案されている。マルチドメイン型の液晶表示装置では、中間調表示状態におけるドメイン内の液晶分子の傾きの方向が揃い、ドメイン間で相互に異っている。図１１を参照して、マルチドメイン型ホメオトロピック配向（マルチドメインバーチカルアライメント型（ＭＶＡ型））の液晶表示装置の構造及び動作原理の一例について説明する。
【０００６】
図１１（Ａ）は、電圧無印加状態における液晶表示装置の断面図を示す。ガラス基板１の対向面上に、第１の突起パターン１６が形成され、対向基板３６の対向面上に第２の突起パターン１８が形成されている。第１の突起パターン１６と第２の突起パターン１８とは、互い違いに配置されている。ＴＦＴが形成されたガラス基板１及び対向基板３６の対向面上に、突起パターン１６及び１８を覆うように、垂直配向膜２８が形成されている。ＴＦＴが形成されたガラス基板１と対向基板３６との間に、液晶分子３０を含む液晶材料２９が充填されている。液晶分子３０は、負の誘電率異方性を有する。ガラス基板１及び対向基板３６の外側に、それぞれ偏光板３１及び３２がクロスニコル配置されている。
【０００７】
電圧無印加時には、液晶分子３０は基板表面に対して垂直に配向する。第１及び第２の突起パターン１６及び１８の斜面上の液晶分子３０ａは、その斜面に対して垂直に配向しようとする。このため、第１及び第２の突起パターン１６及び１８の斜面上の液晶分子３０ａは、基板表面に対して斜めに配向する。しかし、画素内の広い領域で液晶分子３０が垂直に配向するため、良好な黒表示状態が得られる。
【０００８】
図１１（Ｂ）は、液晶分子３０が斜めになる程度の電圧を印加した状態、すなわち中間調表示状態における断面図を示す。図１１（Ａ）に示すように、予め傾斜している液晶分子３０ａは、その傾斜方向により大きく傾く。その周囲の液晶分子３０も、液晶分子３０ａの傾斜に影響を受けて同一方向に傾斜する。このため、第１の突起パターン１６と第２の突起パターン１８との間の液晶分子３０は、その長軸（ディレクタ）が図において右上がりになるように配列する。第１の突起パターン１６よりも左側の液晶分子３０及び第２の突起パターン１８よりも右側の液晶分子３０は、その長軸が図において右下がりになるように配列する。
【０００９】
このように、１画素内に、液晶分子の傾斜方向の異なるドメインが、複数個画定される。第１及び第２の突起パターン１６及び１８が、ドメインの境界を画定する。第１及び第２の突起パターン１６及び１８を、基板面内に関して相互に平行に配置することにより、２種類のドメインを形成することができる。これらの突起パターンを９０°折り曲げることにより、合計４種類のドメインが形成される。１画素内に複数のドメインが形成されることにより、中間調表示状態における視角特性を改善することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＶＡ型液晶表示装置は、図１０（Ｃ）で説明したように、液晶材料の複屈折効果により白色表示を行っている。この複屈折効果は波長分散を有するため、白表示状態における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画素の透過率に差が生じ、色つきが生じる。
【００１１】
図１２は、ＲＧＢの各々の画素の透過率とセルギャップとの関係を示す。横軸はセルギャップを単位μｍで表し、縦軸は透過率を単位％で表す。この場合の透過率は、偏光板を含めた液晶パネル全体の透過率である。なお、ＲＧＢの各画素の開口率はすべて等しい。セルギャップを、Ｇ画素の透過率が最大値を示す４〜４．５μｍとしたとき、Ｂ画素の透過率がＲＧ画素の透過率に比べて低いことがわかる。このため、白表示状態の時に、表示画面全体が黄色づいてしまう。
【００１２】
本発明の目的は、白表示状態の時の表示画面の色付きを軽減することができる液晶表示装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定し、スリットが形成された画素電極と、前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置された前記突起パターンとを有し、前記画素電極のスリットが、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置され、該突起パターンと共に画素内を複数のドメインに分割し、赤色、緑色、青色の各画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素のスリット幅が、他の画素群に属する画素のスリット幅と異なる液晶表示装置が提供される。
【００１４】
スリット幅を変えると透過率が変化する。この透過率の変化により、波長分散に起因する透過率の差を補償することができる。各色の画素の透過率の差を小さくすることにより、白表示時における色付きを軽減することができる。
【００１５】
本発明の他の観点によると、ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定する画素電極と、前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置された前記突起パターンと、前記第１の基板の対向面上に形成され、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置されたドメイン境界規制手段であって、前記画素電極と共通電極との間に電圧を印可したとき、前記突起パターンと協働して、前記液晶分子の傾く方向が揃うドメインの境界を画定する前記ドメイン境界規制手段と、前記第２の基板の対向面上に形成された他の突起パターンであって、赤、緑、青の画素群のうち、１つもしくは２つの画素群に属する画素についてのみ、基板法線方向から見たとき画素電極の縁の一部に沿って延在するように配置された前記他の突起パターンとを有する液晶表示装置が提供される。
【００１６】
画素電極の縁の近傍では、液晶分子の配向が乱れる場合がある。この部分に他の突起パターンを配置して液晶分子の配向の乱れを防止し透過率を高めることができる。この透過率の向上により、波長分散に起因する透過率の差を補償することができる。各色の画素の透過率の差を小さくすることにより、白表示時における色付きを軽減することができる。
【００１７】
本発明の他の観点によると、ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定する画素電極と、前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置され、赤、緑、青の画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素内における高さが、他の画素群の画素内における高さと異なる前記突起パターンと、前記第１の基板の対向面上に形成され、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置されたドメイン境界規制手段であって、前記画素電極と共通電極との間に電圧を印可したとき、前記突起パターンと協働して、前記液晶分子の傾く方向が揃うドメインの境界を画定する前記ドメイン境界規制手段とを有する液晶表示装置が提供される。
【００１８】
突起パターンの高さを変えると透過率が変化する。この透過率の変化により、波長分散に起因する透過率の差を補償することができる。各色の画素の透過率の差を小さくすることにより、白表示時における色付きを軽減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施例によるＭＶＡ型液晶表示装置の平面図を示す。ガラス基板の表面上に、複数のゲートバスライン５が図の行方向（横方向）に延在する。ゲートバスライン５をゲート絶縁膜が覆う。このゲート絶縁膜の上に、図の列方向（縦方向）に延在する複数のドレインバスライン７が配置されている。
【００２０】
ゲートバスライン５とデータバスライン７との交差箇所に対応して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０が設けられている。ＴＦＴ１０のドレイン電極は、対応するドレインバスライン７に接続されている。ゲートバスライン５が、対応するＴＦＴ１０のゲート電極を兼ねる。
【００２１】
ドレインバスライン７とＴＦＴ１０とを保護絶縁膜が覆う。２本のゲートバスライン５と２本のデータバスライン７とに囲まれた領域内に、画素電極１２が配置されている。各画素電極１２は、対応するＴＦＴ１０のソース電極に接続されている。赤色画素の画素電極１２Ｒ、緑色画素の画素電極１２Ｇ、及び青色画素の画素電極１２Ｂが、行方向にこの順番で配列し、一つの絵素を構成する。
【００２２】
ＴＦＴが形成されたガラス基板に、ある間隔を隔てて対向基板が配置される。対向基板の対向面上に、列方向に延在するジグザグパターンに沿って突起パターン１８が形成されている。突起パターン１８は行方向に等間隔で配列し、ゲートバスライン５と交差する位置、及び２本のゲートバスライン５の中央で約９０°折れ曲がっている。
【００２３】
各画素電極１２に、スリット１７が形成されている。スリット１７は、基板法線方向から見たとき、突起パターン１８を、その配列ピッチの半分だけ行方向にずらせて得られる仮想的なジグザグパターンに沿って配置されている。各画素電極１２の行方向及び列方向の長さは、それぞれ１００μｍ、３００μｍである。Ｒ画素の画素電極１２Ｒ及びＧ画素の画素電極１２Ｇに形成されたスリット１７のスリット幅は７μｍであり、Ｂ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７のスリット幅は１０μｍである。なお、対向基板上に形成されている突起パターン１８の幅は１０μｍ、高さは１．５μｍである。
【００２４】
スリット１７により、その近傍に、基板面に対して斜め方向に電界が発生する。この斜め方向の電界が液晶分子を特定の方向にチルトさせるため、スリット１７が、図１１（Ｂ）に示す第１の突起パターン１６と同様に、ドメイン境界を規定する。
【００２５】
図２は、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２におけるＴＦＴ部分の断面図を示し、図３は、図１の一点鎖線Ａ３−Ａ３における画素電極部分の断面図を示す。ＴＦＴ基板３５と対向基板３６とが、相互にある間隙を隔てて平行に配置されている。
【００２６】
まず、ＴＦＴ基板３５の構成について説明する。ガラス基板１の対向面上に、ゲートバスライン５が形成されている。ゲートバスライン５は、厚さ１００ｎｍのＡｌ膜と厚さ５０ｎｍのＴｉ膜とをスパッタリングにより堆積した後、この２層をパターニングして形成される。Ａｌ膜とＴｉ膜のエッチングは、ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより行う。
【００２７】
ゲートバスライン５を覆うように、ガラス基板１の上にゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲート絶縁膜４０は、厚さ４００ｎｍのＳｉＮ膜であり、プラズマ励起型化学気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）により形成される。
【００２８】
ゲート絶縁膜４０の表面上に、ゲートバスライン５を跨ぐように活性領域４１が形成されている。活性領域４１は、厚さ３０ｎｍのノンドープアモルファスＳｉ膜であり、ＰＥ−ＣＶＤにより形成される。活性領域４１の表面のうち、ゲートバスライン５の上方の領域上にチャネル保護膜４２が形成されている。チャネル保護膜４２は、厚さ１４０ｎｍのＳｉＮ膜である。チャネル保護膜４２は、図１においてＴＦＴ１０のチャネル領域を覆うようにパターニングされている。
【００２９】
チャネル保護膜４２の形成は下記の方法で行う。まず、ＳｉＮ膜の表面をフォトレジスト膜で覆う。ゲートバスライン５をフォトマスクとして用い、ガラス基板１の背面から露光することにより、レジストパターンの図１の行方向に平行な縁を画定することができる。図１の列方向に平行な縁は、通常のフォトマスクを用いて露光することにより画定する。
【００３０】
フォトレジスト膜を現像した後、緩衝フッ酸系のエッチャントを用いてエッチングすることにより、ＳｉＮ膜をパターニングする。なお、フッ素系ガスを用いたＲＩＥにより、ＳｉＮ膜をパターニングしてもよい。ＳｉＮ膜のパターニング後、レジストパターンを除去する。
【００３１】
活性領域４１の上面のうち、チャネル保護膜４２の両側の領域上に、それぞれソース電極４４及びドレイン電極４６が形成されている。ソース電極４４及びドレイン電極４６は、共に厚さ３０ｎｍのｎ+型アモルファスＳｉ膜、厚さ２０ｎｍのＴｉ膜、厚さ７５ｎｍのＡｌ膜、及び厚さ８０ｎｍのＴｉ膜がこの順番に積層された積層構造を有する。ゲートバスライン５、ゲート絶縁膜４０、活性領域４１、ソース電極４４、及びドレイン電極４６によりＴＦＴ１０が構成される。
【００３２】
活性領域４１、ソース電極４４及びドレイン電極４６は、一つのエッチングマスクを用いてパターニングされる。これらの膜のエッチングは、ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスを用いたＲＩＥにより行う。このとき、ゲートバスライン５の上方においては、チャネル保護膜４２がエッチング停止層として働く。
【００３３】
保護絶縁膜４８の上に、画素電極１２が形成されている。画素電極１２は、厚さ７０ｎｍのインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）膜であり、保護絶縁膜４８を貫通するコンタクトホール５０を経由してソース電極４４に接続されている。画素電極１２には、図３に示すようにスリット１７が形成されている。ＩＴＯ膜の成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより行う。ＩＴＯ膜のパターニングは、しゅう酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより行う。画素電極１２及び保護絶縁膜４８を、配向膜２８が覆う。
【００３４】
次に、対向基板３６の構成について説明する。ガラス基板２７の対向面上に、カラーフィルタ５１が形成されている。カラーフィルタ５１の表面の、ＴＦＴ１０に対向する領域上にＣｒ等からなる遮光膜５２が形成されている。遮光膜５２を覆うように、カラーフィルタ５１の表面上にＩＴＯからなる共通電極５４が形成されている。共通電極５４の表面上に、突起パターン１８が形成されている。突起パターン１８は、例えばポリイミド系のフォトレジストにより形成される。突起パターン１８及び共通電極５４の表面を、配向膜２８が覆う。
【００３５】
図４は、画素電極１２に形成されたスリット１７の幅と透過率との関係を示す。横軸は、スリット幅を単位μｍで表し、縦軸は、透過率を単位％で表す。なお、この透過率は、図１１に示す偏光板３１及び３２を配置した液晶パネルの白表示状態の時のものである。
【００３６】
スリット幅が約１０μｍのときに、透過率が最大になる。スリット幅を１０μｍよりも広くしたときに透過率が低下するのは、開口率の低下が原因と考えられる。また、スリット幅を１０μｍよりも細くしたときに透過率が低下するのは、液晶分子に対する配向規制力が弱くなるためと考えられる。
【００３７】
第１の実施例においては、図１に示すように、Ｂ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７の幅が１０μｍに設定され、Ｒ及びＧ画素の画素電極１２Ｒ及び１２Ｇに形成されたスリット１７の幅が７μｍに設定されている。すなわち、Ｂ画素の透過率を最大にするように、スリット幅が設定されている。
【００３８】
セルギャップを４〜４．５μｍとした場合には、図１２で説明したように、Ｂ画素の透過率が相対的に低くなる。第１の実施例では、Ｒ及びＧ画素のスリット幅を最適値からずらせている。このように、Ｒ及びＧ画素の透過率をＢ画素の透過率に比べて相対的に低下させることにより、複屈折効果の波長分散によるＢ画素の透過率の低下を補償している。これにより、ＲＧＢ画素の透過率の差が縮小し、白表示時の色付きを軽減することができる。
【００３９】
次に、図５及び図６を参照して、第２の実施例について説明する。第１の実施例では、画素電極に形成するスリットの幅を調整することにより、透過率を変化させた。第２の実施例では、スリットの幅は、ＲＧＢのすべての画素について一定であり、対向基板に形成される突起パターンの配置を工夫することにより、透過率を変化させる。
【００４０】
図５は、第２の実施例による液晶表示装置の平面図を示す。以下では、図１に示す第１の実施例による液晶表示装置の構成と異なる点について説明する。第２の実施例では、Ｂ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７の幅が、ＲＧ画素のスリット１７の幅と等しい。対向基板の対向面上に、突起パターン１８から分岐した突起パターン１８ａが形成されている。突起パターン１８ａは、画素電極１２Ｂの縁のうち、スリット１７と鋭角で交わる部分に沿って配置されている。
【００４１】
図６（Ａ）は、図５の一点鎖線Ａ６−Ａ６における概略断面図を示す。ＴＦＴ側のガラス基板１の対向面上に画素電極１２Ｂが形成されている。対向基板側には、共通電極５４の表面上に突起パターン１８ａが形成されている。ここでは、保護絶縁膜、配向膜等の記載は省略している。
【００４２】
突起パターン１８ａの誘電率は、液晶材料２９の誘電率よりも低い。このため、画素電極１２Ｂの図の右端から共通電極５４に向かう電気力線Ｅ１は、突起パターン１８ａを避けるように、共通電極５４に近づくに従って図の左側に向かって湾曲する。また、スリット１７側の端部から共通電極５４に向かう電気力線Ｅ２も、共通電極５４に近づくに従って図の左側に向かって湾曲する。このため、図６（Ａ）に現れているスリット１７と突起パターン１８ａとの間の液晶分子は、図の断面内に関して右上がりにチルトする。
【００４３】
図６（Ｂ）は、突起パターン１８ａを形成しない場合の、図６（Ａ）と同じ位置における断面図を示す。この場合には、画素電極１２Ｂの図の右端から共通電極５４に向かう電気力線Ｅ３は、共通電極５４に近づくに従って右方に湾曲する。従って、画素電極１２Ｂの図の右端近傍の液晶分子は、左上がりにチルトする。
【００４４】
スリット１７の近傍の液晶分子と、図に現れた画素電極１２Ｂの右端近傍の液晶分子とのチルト方向が反対になる。このため、液晶分子の配向に乱れが生ずる。液晶分子の配向の乱れは、白表示時の透過率の低下につながる。
【００４５】
第２の実施例のように、突起パターン１８ａを設けることにより、液晶分子の配向の乱れを防止し、透過率を高めることができる。図５に示すように、第２の実施例では、Ｂ画素についてのみ突起パターン１８ａを配置している。このため、白表示時のＢ画素の透過率を高め、ＲＧ画素の透過率に近づけることができる。これにより、白表示時の色付きを軽減することが可能になる。
【００４６】
次に、図７〜図９を参照して、第３の実施例について説明する。第１の実施例では、画素電極に形成するスリットの幅を調整することにより、透過率を変化させた。第３の実施例では、対向基板に形成される突起パターンの高さを変化させることにより、透過率を変化させる。
【００４７】
図７は、第３の実施例による液晶表示装置の平面図を示す。以下では、図１に示す第１の実施例による液晶表示装置の構成と異なる点について説明する。第３の実施例では、第２の実施例の場合と同様にＢ画素の画素電極１２Ｂに形成されたスリット１７の幅が、ＲＧ画素のスリット１７の幅と等しい。第１の実施例では、突起パターン１８の高さは一定であったが、第３の実施例では、突起パターン１８のうちＢ画素内の部分が他の部分よりも高くなっている。
【００４８】
図８は、図７の一点鎖線Ａ８−Ａ８における断面図を示す。ＴＦＴ側のガラス基板１の対向面上に、ゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲート絶縁膜４０の上に、ドレインバスライン７が形成されている。ドレインバスライン７及びゲート絶縁膜４０の表面を保護絶縁膜４８が覆う。保護絶縁膜４８の上に、画素電極１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂが形成されている。これらの画素電極の表面を配向膜２８が覆う。
【００４９】
共通電極側のガラス基板２７の対向面上に、カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂが形成されている。カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂの表面上に共通電極５４が形成されている。共通電極５４の表面上に突起パターン１８及び１８ａが形成されている。Ｂ画素内の突起パターン１８ａの高さは１．５μｍであり、ＲＧ画素内の突起パターン１８の高さは１．２μｍである。共通電極５４及び突起パターン１８、１８ａを配向膜２８が覆う。
【００５０】
Ｂ画素内の突起パターン１８ａは、レジスト膜をパターニングしてＲＧ画素内の突起パターン１８を形成した後、より厚いレジスト膜を形成してパターニングすることにより形成することができる。
【００５１】
図９は、突起パターンの高さと透過率との関係を示す。横軸は突起パターンの高さを単位μｍで表し、縦軸は透過率を単位％で表す。突起パターンを高くするに従って透過率が高くなっていることがわかる。第３の実施例では、Ｂ画素内の突起パターンを高くしているため、Ｂ画素の透過率が他の画素の透過率よりも高くなる。これにより、図１２で説明したＢ画素の透過率の低下を補償し、白表示時の色付きを軽減することが可能になる。
【００５２】
上記実施例では、Ｂ画素の透過率をＲＧ画素の透過率に比べて相対的に高めることにより、白表示時の色付きを軽減している。対角線が１０インチ以上の画像表示領域を有する液晶表示装置においては、周辺部のセルギャップが中央部のセルギャップよりも厚くなる傾向にある。セルギャップが厚くなると、ＲＧＢ画素間のリタデーションの差が大きくなり、色付きが生じやすくなる。このため、画面中央部よりも、周辺部において色付きが生じやすい。例えば、画面の縁から３ｃｍ程度内側までの領域において色付きが生じやすい。
【００５３】
このため、Ｂ画素の透過率を相対的に高めるための上記実施例による構成を、画面周辺部にのみ適用してもよい。第１及び第３の実施例では、Ｂ画素の透過率を相対的に高めるために、ＲＧ画素内のスリット幅や突起パターンの高さを最適値からずらしている。このため、ＲＧ画素の透過率は、最適化したときの最大透過率よりも低くなる。Ｂ画素の透過率を高める構成を画面周辺部にのみ適用することにより、画面中央部においては、各画素の透過率を最大にすることが可能になる。
【００５４】
例えば、第１の実施例の場合に、周辺部においては、画素のスリット幅を異ならせ、内奥部においては画素のスリット幅をほぼ等しくする。ここで、「ほぼ等しく」とは、製造上のばらつきを考慮した誤差範囲を含むことを意味する。
【００５５】
例えば、第２の実施例の場合には、主として周辺部の画素に、図５に示す突起パターン１８ａを配置する。例えば、第３の実施例の場合には、主として周辺部の画素において突起パターンの高さを異ならせる。ここで、「主として」とは、Ｂ画素の透過率を相対的に高める構成を採用することの作用効果を奏する程度に、周辺部の比較的多くの画素にその構成を採用することを意味する。内奥部においては、その構成を採用しないか、または採用したとしても、周辺部に比べてその構成を採用した画素の分布密度が低い。
【００５６】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ＲＧＢの各画素の透過率の差を少なくし、白表示時の色付きを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例による液晶表示装置の部分平面図である。
【図２】第１の実施例による液晶表示装置のＴＦＴ部分の断面図である。
【図３】第１の実施例による液晶表示装置の画素電極部分の断面図である。
【図４】画素電極に形成するスリットの幅と透過率との関係を示すグラフである。
【図５】第２の実施例による液晶表示装置の部分平面図である。
【図６】図６（Ａ）は、第２の実施例による液晶表示装置の画素電極端部の概略断面図であり、図６（Ｂ）は、従来例による液晶表示装置の画素電極端部の概略断面図である。
【図７】第３の実施例による液晶表示装置の部分平面図である。
【図８】第３の実施例による液晶表示装置の部分断面図である。
【図９】共通電極側の基板に設けられた突起パターンの高さと透過率との関係を示すグラフである。
【図１０】従来のホメオトロピック型液晶表示装置を視角特性を説明するための液晶表示装置の概略断面図である。
【図１１】突起パターンの効果を説明するための、液晶表示装置の断面図である。
【図１２】セルギャップと透過率との関係を、ＲＧＢ画素ごとに示すグラフである。
【符号の説明】
１、２７ ガラス基板
５ ゲートバスライン
７ ドレインバスライン
１０ ＴＦＴ
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ 画素電極
１６ スリット
１８ 突起パターン
２８ 配向膜
２９ 液晶材料
３５ ＴＦＴ基板
３６ 対向基板
４０ ゲート絶縁膜
４１ 活性領域
４２ チャネル保護膜
４４ ソース電極
４６ ドレイン電極
４８ 保護絶縁膜
５０ コンタクトホール
５１ カラーフィルタ
５２ 遮光膜
５４ 共通電極
Claims (10)
- ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、
前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、
前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定し、スリットが形成された画素電極と、
前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、
前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、
前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置された前記突起パターンと
を有し、
前記画素電極のスリットが、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置され、該突起パターンと共に画素内を複数のドメインに分割し、赤色、緑色、青色の各画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素のスリット幅が、他の画素群に属する画素のスリット幅と異なる液晶表示装置。 - さらに、前記第１及び第２の基板の外側に配置され、電圧無印可時に黒色表示になるように偏光軸の向きを調整された一対の偏光板と、
電圧印可時の赤色、緑色、青色の各画素の、当該画素に対応付けられた色の波長域における光透過率の差が、前記画素電極に形成されるスリットの幅を同一としたときの各画素のそれよりも小さくなるように、前記スリット幅が調整されている請求項１に記載の液晶表示装置。 - 前記画素が行列状に配置された画像表示領域の周辺部において、赤色、緑色、青色の各画素のうち少なくとも一つの画素のスリット幅が、他の画素のスリット幅と異なり、内奥部においては、各画素のスリット幅が相互にほぼ等しい請求項１または２に記載の液晶表示装置。
- 青色画素のスリット幅が、赤色画素及び緑色画素のスリット幅よりも広い請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
- ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、
前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、
前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定する画素電極と、
前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、
前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、
前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置された前記突起パターンと、
前記第１の基板の対向面上に形成され、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置されたドメイン境界規制手段であって、前記画素電極と共通電極との間に電圧を印可したとき、前記突起パターンと協働して、前記液晶分子の傾く方向が揃うドメインの境界を画定する前記ドメイン境界規制手段と、
前記第２の基板の対向面上に形成された他の突起パターンであって、赤、緑、青の画素群のうち、１つもしくは２つの画素群に属する画素についてのみ、基板法線方向から見たとき画素電極の縁の一部に沿って延在するように配置された前記他の突起パターンと
を有する液晶表示装置。 - 前記画素が行列状に配置された画像表示領域の主として周辺部の画素に前記他の突起パターンが配置されている請求項５に記載の液晶表示装置。
- 青色の画素群に属する画素についてのみ、前記他の突起パターンが配置されている請求項５または６に記載の液晶表示装置。
- ある間隔を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板の間に充填され、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、
前記液晶材料内の液晶分子を、無電界状態の時にホメオトロピック配向させる配向手段と、
前記第１の基板の対向面上に形成され、行方向と列方向に規則的に配置される画素を画定する画素電極と、
前記第２の基板の対向面上に形成された共通電極と、
前記画素の各々に、赤、緑、青のいずれかの色を対応付けるカラーフィルタと、
前記第２の基板の対向面上に形成された突起パターンであって、基板法線方向から見たとき、該突起パターンが前記画素内の領域を複数の小領域に分割するように配置され、赤、緑、青の画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素内における高さが、他の画素群の画素内における高さと異なる前記突起パターンと、
前記第１の基板の対向面上に形成され、基板法線方向から見たとき、前記突起パターンからある間隔を隔てて配置されたドメイン境界規制手段であって、前記画素電極と共通電極との間に電圧を印可したとき、前記突起パターンと協働して、前記液晶分子の傾く方向が揃うドメインの境界を画定する前記ドメイン境界規制手段と
を有する液晶表示装置。 - 青色画素内における前記突起パターンの高さが、他の画素内における前記突起パターンの高さと異なる請求項８に記載の液晶表示装置。
- 前記画素が行列状に配置された画像表示領域の主として周辺部において、赤、緑、青の画素群のうち少なくとも一つの画素群に属する画素内における前記突起パターンの高さが、他の画素群の画素内におけるそれと異なる請求項８または９に記載の液晶表示装置。
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