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WO2011001742A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2011001742A1
WO2011001742A1 PCT/JP2010/057866 JP2010057866W WO2011001742A1 WO 2011001742 A1 WO2011001742 A1 WO 2011001742A1 JP 2010057866 W JP2010057866 W JP 2010057866W WO 2011001742 A1 WO2011001742 A1 WO 2011001742A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
comb teeth
substrate
display device
pixel electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/057866
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
森下克彦
岡▲崎▼敢
坂井健彦
千葉大
川島慎吾
藤田哲生
米澤みゆき
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to US13/382,042 priority Critical patent/US20120127416A1/en
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    • G02F2201/124—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode interdigital

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device suitably used for the TBA mode.
  • Liquid crystal display devices are characterized by thinness, light weight, and low power consumption, and are widely used in various fields. And the display performance has advanced remarkably with the passage of time, and now it has surpassed the CRT (cathode ray tube) display.
  • CRT cathode ray tube
  • the display method of the liquid crystal display device is determined by how the liquid crystals are arranged in the cell.
  • Conventionally used display methods for liquid crystal display devices include, for example, TN (Twisted Nematic) mode, MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, IPS (In-plane Switching) mode, OCB (Optically self-conferencing) ) Mode etc. are known.
  • Liquid crystal display devices using such a display method are produced in large quantities.
  • TN mode liquid crystal display devices are widely used in general.
  • the TN mode liquid crystal display device has room for improvement in that the response is slow and the viewing angle is narrow.
  • the MVA mode a slit is formed in the pixel electrode of the active matrix substrate, and a protrusion (rib) for controlling the alignment of liquid crystal molecules is provided in the counter electrode of the counter substrate, and a fringe field formed by these.
  • the liquid crystal molecules are dispersed in a plurality of directions.
  • the MVA mode realizes a wide viewing angle by dividing the liquid crystal layer into a plurality of regions (Multi-domains) for each direction in which the liquid crystal molecules are tilted when a voltage is applied.
  • the MVA mode is a vertical alignment mode, it has a feature that a high contrast can be obtained as compared with the TN, IPS, and OCB modes.
  • the manufacturing process is complicated and the response is slow as in the TN mode.
  • the first substrate and the second substrate are implanted between the first substrate and the second substrate facing each other, and the first substrate and the second substrate.
  • a liquid crystal material layer having liquid crystal molecules aligned perpendicularly to the substrate, and at least two electrodes formed on one of the first and second substrates and parallel to each other.
  • a liquid crystal display device is disclosed (for example, see Patent Document 1). Since this method does not require alignment control by protrusions, the pixel configuration is simple and it has excellent viewing angle characteristics.
  • the present inventors use p (positive) type nematic liquid crystal as a liquid crystal material, and maintain an arch-shaped lateral electric field by using a pair of comb-like electrodes provided on the same substrate while maintaining high contrast by vertical alignment.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules located between the pair of comb-like electrodes is defined to be close to the lateral bend orientation (in this specification, a transverse bend alignment (TBA: Transversese) Bend Alignment mode))).
  • TBA Transverse bend alignment
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an ideal alignment state of liquid crystal molecules when a voltage is applied to a liquid crystal layer included in a TBA mode liquid crystal display device.
  • a liquid crystal display panel 1 provided in a TBA mode liquid crystal display device includes a liquid crystal layer 4 and a pair of substrates including a first substrate 2 and a second substrate 3 sandwiching the liquid crystal layer 4.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules located between the pair of comb-like electrodes 21 and 22 including the pixel electrode 21 and the common electrode 22 forms an arch shape close to a lateral bend orientation.
  • the vertical alignment is maintained at a position overlapping with each of the pair of comb-like electrodes 21 and 22 (hereinafter, such an alignment is also referred to as “TBA alignment”).
  • the initial alignment state of liquid crystal molecules (alignment state when no voltage is applied) of the nematic liquid crystal material in the liquid crystal layer 4 in the TBA mode is vertical alignment, and light is transmitted as it is without giving a phase difference.
  • Two domains whose director directions are different from each other by 180 ° are formed, and liquid crystal molecules aligned in TBA in each domain give a phase difference to light transmitted through the liquid crystal molecules, and can be used as display light.
  • the width of the comb teeth of the pixel electrode 21 and the common electrode 22 is 4 ⁇ m
  • the distance between the comb teeth is 4 ⁇ m
  • the thickness of the liquid crystal layer is 4 ⁇ m
  • a voltage of 7 V is applied in the liquid crystal layer 4.
  • the liquid crystal molecules are rod-shaped, so the birefringence state of light differs between the front direction and the oblique direction, and the voltage-transmission characteristics (VT characteristics) change depending on the viewing angle. The problem of doing so is solved.
  • a p-type nematic liquid crystal is used as a liquid crystal material, a p-type nematic liquid crystal is vertically aligned as an initial alignment, and a transverse electric field is generated in the liquid crystal layer using a pair of comb-like electrodes. It was found that even if it is used, the TBA alignment of the p-type nematic liquid crystal may not be obtained depending on the design conditions.
  • FIG. 14 and 15 show a case where TBA alignment cannot be obtained even when a lateral electric field is generated using a pair of comb-like electrodes for a liquid crystal layer containing vertically aligned p-type nematic liquid crystal. It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device (Reference Example 1).
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing equipotential lines and transmitted light intensity in addition to the device configuration
  • FIG. 15 is a schematic diagram further showing the alignment state of liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal display device of Reference Example 1 includes a TFT substrate 2 and a counter substrate 3 that face each other with a liquid crystal layer 4 interposed therebetween.
  • the TFT substrate 2 includes an insulating substrate 31, an interlayer insulating film 33 having a laminated structure of an inorganic insulating film 33a and an organic insulating film 33b, a pixel electrode 21, and a common electrode 22 toward the liquid crystal layer 4 side.
  • the counter substrate 3 includes an insulating substrate 41 and an overcoat layer 43 toward the liquid crystal layer 4 side.
  • an electric field is generated so as to draw an arch shape between a pair of electrodes composed of the pixel electrode 21 and the common electrode 22.
  • a region where the equipotential lines are dense is generated in the middle and the vicinity between the pair of electrodes 21 and 22 in the liquid crystal layer, and the region where the equipotential lines are dense has a strong electric field.
  • Equipotential lines are formed in a direction opposite to the direction of the.
  • the p-type nematic liquid crystal has the property of being oriented horizontally with respect to the direction of the electric field, but the liquid crystal molecules in which the equipotential lines are located in a dense region do not follow the arch shape. There are those that show orientation in the direction. For this reason, in the middle between the pair of electrodes 21 and 22 of the liquid crystal layer 4 and in the vicinity thereof, the transmittance is reduced as compared with other regions.
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device with improved transmittance.
  • the inventors of the present invention have made various studies on means for improving the transmittance in the liquid crystal display device of Reference Example 1, and found that the equipotential lines in the liquid crystal layer are dense regions (the equipotential lines in FIGS. It was noted that the transmittance was reduced in the concentrated area.
  • any of the pair of comb-like electrodes It has been found that by providing a conductive member with a certain amount of potential through an insulating film at a position overlapping with the comb teeth, the position of the region where the equipotential lines are dense is shifted and the range is narrowed. . Further, the present inventors have found that by using a wiring to which a signal voltage is supplied as the conductive member, it is possible to effectively improve the transmittance, and to solve the above-mentioned problem brilliantly. Thus, the present invention has been achieved.
  • the present invention is a liquid crystal display device comprising a first substrate and a second substrate arranged to face each other, and a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, wherein the first substrate Has a pixel electrode to which a signal voltage is supplied and a common electrode to which a common voltage is supplied.
  • Both the pixel electrode and the common electrode have comb teeth, and the comb teeth of the pixel electrode;
  • the comb teeth of the common electrode are alternately meshed with each other at intervals, the liquid crystal layer contains liquid crystal molecules having a positive dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are in a state in which no voltage is applied.
  • the first substrate is oriented in a direction perpendicular to the surface of the first substrate, and the first substrate overlaps at least one of the comb teeth of the pixel electrode and the common electrode with the at least the insulating film interposed therebetween.
  • Serial extension wiring is a liquid crystal display device is a wire signal voltage is supplied.
  • the liquid crystal display device of the present invention includes a first substrate and a second substrate that are arranged to face each other, and a liquid crystal layer that is sandwiched between the first substrate and the second substrate.
  • the liquid crystal layer is filled with liquid crystal molecules whose orientation is controlled by application of a constant voltage.
  • a voltage can be applied to the liquid crystal layer to control the orientation of the liquid crystal molecules.
  • the first substrate includes a pixel electrode to which a signal voltage is supplied and a common electrode to which a common voltage is supplied.
  • the pixel electrode and the common electrode both have comb teeth, The comb teeth and the comb teeth of the common electrode are alternately meshed with each other at an interval.
  • comb teeth refers to a portion formed so as to protrude planarly from a portion to be a trunk when the first substrate is viewed from the normal direction.
  • the electric field generated when a potential difference is applied between a pair of electrodes having such comb teeth is, for example, an arch-shaped lateral electric field. Since the liquid crystal molecules exhibit such orientation according to the direction of the electric field, the same display is obtained regardless of the front direction and the oblique direction with respect to the substrate surface, and viewing angle characteristics are obtained.
  • the liquid crystal layer contains liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy. Therefore, when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are aligned along the direction of the electric field, and as a result, the liquid crystal molecule group draws an arch shape, for example.
  • the liquid crystal molecules are aligned in a direction perpendicular to the surface of the first substrate when no voltage is applied. By adjusting the initial alignment of the liquid crystal molecules in this way, light can be effectively blocked during black display.
  • Examples of a method for vertically aligning liquid crystal molecules without applying a voltage include a method in which a vertical alignment film is disposed on the surface of the first substrate and / or the second substrate in contact with the liquid crystal layer.
  • liquid crystal display device of the present invention since the liquid crystal molecules are vertically aligned in a state where no voltage is applied, high contrast can be obtained and TBA alignment can be exhibited in the state where voltage is applied. Viewing angle can be obtained.
  • the first substrate has an extended wiring extended along the at least one comb tooth through an insulating film at a position overlapping with at least one of the comb teeth of the pixel electrode and the common electrode,
  • the extension wiring is a wiring to which a signal voltage is supplied.
  • the equipotential lines formed between the pixel electrode and the common electrode are dense by disposing an extended wiring having a constant potential at a position overlapping with at least one of the comb teeth of the pixel electrode and the common electrode.
  • the range of the region to be formed can be reduced, and a desired orientation can be obtained. For example, sufficient TBA orientation can be obtained.
  • a wiring to which a signal voltage is supplied is used as the extension wiring, an efficient configuration is obtained.
  • the extension wiring is arranged along all the comb teeth of the pixel electrode in units of pixel regions or along all the comb teeth of the common electrode in units of pixel regions.
  • the extension wiring is arranged along all the comb teeth of the pixel electrode in units of pixel regions or along all the comb teeth of the common electrode in units of pixel regions.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • the pixel electrode is preferably connected to the drain electrode of the thin film transistor through the contact portion and the extension wiring. Since the liquid crystal display device of the present invention includes a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor), it is possible to control on / off switching of the signal voltage to the pixel electrode by the TFT. Further, by using the contact portion and the extension wiring as means for connecting the pixel electrode and the TFT, the degree of freedom in design can be improved, and for example, the aperture ratio can be increased. By using such an extended wiring, the range of the region where the equipotential lines are dense can be reduced, so that an efficient configuration can be obtained.
  • TFT Thin Film Transistor
  • the extension wiring preferably overlaps with the comb teeth of the common electrode through an insulating film. Since the extension wiring has the potential of the signal voltage, the electric field formed between the pixel electrode having the signal potential and the common electrode is disturbed by overlapping the common electrode having the common potential via the insulating film. As a result, the range of the region where the equipotential lines are dense can be reduced.
  • the extended wiring preferably overlaps with the comb teeth of the pixel electrode through an insulating film. Since the extension wiring has the potential of the signal voltage, the electric field formed between the pixel electrode and the common electrode having the common potential is disturbed by overlapping the pixel electrode having the signal potential with the insulating film interposed therebetween. As a result, the range of the region where the equipotential lines are dense can be reduced.
  • the extension wiring preferably has a trunk portion and a plurality of comb teeth extended from the trunk portion.
  • the extension wiring can be efficiently overlapped with the comb teeth of the pixel electrode or the comb teeth of the common electrode.
  • the trunk can be used as a means for securing the capacitance by superimposing the trunk with the storage capacitor wiring, so that an efficient configuration is obtained.
  • the pixel electrode preferably has a trunk portion and a plurality of comb teeth extended from the trunk portion.
  • the comb teeth of the pixel electrode can be easily symmetrical, and the viewing angle characteristics can be improved by providing symmetry between the comb teeth. be able to.
  • the common electrode is preferably disposed around the pixel electrode.
  • an electric field can be easily formed between the common electrode and the pixel electrode, and, for example, when the common electrode has a trunk portion and a comb tooth, Since the trunk portion can be arranged in the light shielding region and only the comb teeth can be arranged in the pixel region, the pixel region can be widened, and the aperture ratio is improved.
  • the width of the extension wiring is preferably narrower than the width of the at least one comb tooth on which the extension wiring overlaps.
  • TBA alignment liquid crystal molecules that overlap with the comb teeth of the pixel electrode of the liquid crystal layer or the common electrode when the first substrate is viewed in the normal direction are displayed even when a voltage is applied.
  • the liquid crystal molecules that overlap with both sides of the comb teeth are slightly inclined than the liquid crystal molecules that overlap with the center of the comb teeth, and can be used for display. It becomes. Therefore, the transmittance can be further improved by forming the width of the extended wiring narrower than the width of the comb teeth.
  • the transmittance can be improved in a liquid crystal display device using a pair of comb-shaped electrodes for a liquid crystal layer containing vertically aligned p-type nematic liquid crystal.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view schematically illustrating a display area of the liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of an electric field in a liquid crystal layer of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and is a schematic diagram illustrating equipotential lines and transmitted light intensity in addition to the device configuration.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of an electric field in a liquid crystal layer of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and further illustrating a state of alignment of liquid crystal molecules.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and is a schematic cross-sectional view taken along the line AB of FIG. FIG.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and is a schematic cross-sectional view taken along line CD in FIG. 6 is an enlarged plan view schematically illustrating a display area of a liquid crystal display device according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view schematically illustrating a display area of a liquid crystal display device according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view schematically illustrating a display area of a liquid crystal display device of Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line EF in FIG. 8.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state of an electric field in a liquid crystal layer of a liquid crystal display device of Embodiment 4, and is a schematic diagram showing equipotential lines and transmitted light intensity in addition to the device configuration.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state of an electric field in a liquid crystal layer of a liquid crystal display device of Embodiment 4, and further showing a state of alignment of liquid crystal molecules.
  • FIG. 10 is an enlarged plan view schematically illustrating a display area of a liquid crystal display device according to a third modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an ideal alignment state of liquid crystal molecules when a voltage is applied to a liquid crystal layer included in a TBA mode liquid crystal display device. It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device of Reference Example 1, and is a schematic diagram showing equipotential lines and transmitted light intensity in addition to the device configuration. It is the cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device of the reference example 1, and is the schematic diagram which showed the state of the orientation of a liquid crystal molecule further.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment.
  • Embodiment 1 The liquid crystal display device of Embodiment 1 generates an arch-shaped lateral electric field with respect to a liquid crystal layer by a pair of electrodes formed on the same substrate, and controls the alignment of liquid crystal molecules whose initial alignment is vertical alignment. This is a TBA mode liquid crystal display device for controlling display.
  • FIG. 1 is an enlarged schematic plan view of a display area of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes a source bus line 11 that transmits an image signal, a gate bus line 12 that transmits a scanning signal, a Cs bus line 13 that forms a storage capacitor, and switching. It is an element and has one TFT 14 provided for each picture element.
  • the TFT 14 is provided in the vicinity of the intersection of the source bus line 11 and the gate bus line 12.
  • the TFT 14 has a source electrode connected to the source bus line 11, a gate electrode connected to the gate bus line 12, and a semiconductor layer. A drain electrode connected to the source electrode.
  • the source bus line 11 is connected to a source driver, and a source voltage (signal voltage) serving as an image signal supplied from the source driver is applied to the TFT 14.
  • the gate bus line 12 is connected to a gate driver, and a gate voltage serving as a scanning signal supplied in a pulse manner from the gate driver at a predetermined timing is applied to the TFT 14 in a line sequential manner.
  • the magnitude of the signal voltage is preferably 20-30V.
  • Each gate bus line 12 is provided so as to be linear and extended in parallel to each other.
  • Each Cs bus line 13 extends in a straight line and in parallel with each other.
  • the gate bus line 12 and the Cs bus line 13 are also extended in parallel with each other, and these are alternately arranged.
  • Each source bus line 11 extends in the vertical direction in parallel with each other, but is formed in a dogleg shape (half-turned V-shape) instead of a linear shape. Therefore, the source bus line 11 has a zigzag shape as a whole.
  • the pixel region is defined by a region in which liquid crystal molecules are controlled by controlling a voltage applied to the pixel electrode 21 by one TFT 14, that is, a region surrounded by the source bus line 11 and the gate bus line 12. .
  • the shape of the picture element region is also a square shape (half-turned V shape), which can be paraphrased as the tip shape of an arrow.
  • the Cs bus line 13 is extended so as to cross the center of each picture element region.
  • An extension wiring (hereinafter also referred to as drain lead wiring) 16 is led out from the drain electrode of the TFT 14, and the TFT 14 is connected to the pixel electrode 21 through the drain lead wiring 16 and the contact portion 17. That is, in Embodiment 1, the drain lead-out wiring 16 constitutes an extension wiring of the present invention. As a result, the signal voltage supplied from the source bus line 11 is applied to the pixel electrode 21 at a predetermined timing through the TFT 20 which is turned on for a certain period by the input of the scanning signal.
  • the pixel electrode 21 includes a trunk portion 21a having a large area near the region connected to the contact portion 17 and a plurality of comb teeth 21b extending from the trunk portion 21a. Further, a plurality of comb teeth 21b of the pixel electrode 21 are formed in one picture element region, and the pixel electrode 21 is based on a bisector in the vertical direction of the picture element region, that is, the source bus line 11.
  • the bisector in the extending direction of the source bus line 11 as a whole, the center line between the gate bus lines 12 when the gate bus line 12 is used as a reference, and the Cs bus line 13 when the Cs bus line 13 is used as a reference The pattern has a vertically symmetric pattern with a straight line along the axis as the axis of symmetry.
  • Each comb tooth 21 b of the pixel electrode 21 is provided so as to extend in parallel with the source bus line 11. For this reason, among the comb teeth 21b, the comb teeth 21b extended toward one side with the vertical bisector of the picture element region as boundaries are extended in parallel with each other at a predetermined interval. Also, the comb teeth 21b extended toward the other side with the vertical bisector of the picture element as a boundary are also extended in parallel with each other at a predetermined interval. Accordingly, the pixel electrode 21 also has a shape of a letter (half-turned V-shaped) or a shape in which a plurality of letter-shaped (half-turned V-shaped) are arranged, It can be paraphrased that it is the tip shape.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes a common electrode 22 to which a common voltage is applied in addition to the pixel electrode 21.
  • the common electrode 22 includes a trunk portion 22a formed via an insulating film and each of the source bus line 11 and the gate bus line 12, and a plurality of comb teeth 22b extending from the trunk portion 22a toward the inside of the pixel region. And is disposed around the pixel electrode 21.
  • the magnitude of the common voltage is preferably 6-7V.
  • the comb teeth 22 b of the common electrode 22 are formed in the gap between the comb teeth 21 b of the pixel electrode 21. Therefore, the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the comb teeth 22b of the common electrode 22 are in a parallel relationship with each other.
  • the common electrode 22 has a vertically symmetrical pattern with the bisector in the vertical direction of the picture element region as the axis of symmetry.
  • the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the comb teeth of the common electrode 22b are arranged to face each other in parallel in the same plane, and are arranged so as to alternately mesh with each other with a certain interval.
  • the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer can be controlled by generating a lateral electric field between the comb teeth of the pixel electrode 21 and the comb teeth of the common electrode 22.
  • the width of the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the width of the comb teeth 22b of the common electrode 22 are preferably as small as possible. In the current process rule, it is preferably set to 1 to 4 ⁇ m, more preferably 2.5 to 4.0 ⁇ m.
  • the width of the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 is preferably 1 to 4 ⁇ m.
  • the width of the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 may be formed narrower than the width of the comb teeth 22b of the common electrode 22, so that the transmittance can be improved.
  • the size of the interval between the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the comb teeth 22b of the common electrode 22 is not particularly limited, but is preferably 2.5 to 20.0 ⁇ m, and more preferably 4.0 to 12.2. 0 ⁇ m. If it exceeds 20.0 ⁇ m or less than 2.5 ⁇ m, the transmittance may be lowered.
  • FIG. 1 shows a form in which the source bus line 11 and the gate bus line 12 form an angle of 45 °.
  • the angle formed by the source bus line 11 and the gate bus line 12 is shown here.
  • the angle is not limited and can be set in the range of 30 to 60 °.
  • the angle formed by the source bus line 11 and the gate bus line 12 is preferably 45 °.
  • the drain lead-out wiring 16 also has a trunk portion 16a having a large area near a region connected to the contact portion 17, and a plurality of comb teeth 16b extending from the trunk portion 16a.
  • the drain lead wiring 16 is connected to the pixel electrode 21 via the contact portion 17, and forms a storage capacitor with the CS bus line 13. More specifically, in the first embodiment, the drain lead-out wiring 16 has a trunk portion 16a and comb teeth 16b and 16c extending from both sides of the trunk portion 16a.
  • the trunk portion 16a is interposed via a contact portion 17 provided in the insulating film.
  • the trunk portion 16a of the drain lead-out wiring 16 is disposed so as to overlap the CS bus line 13 via an insulating film, and forms a certain amount of storage capacitance.
  • the drain lead-out wiring 16 also has a structure having the trunk portion 16a and the comb teeth 16b, and the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are formed in a gap between the comb teeth 21b of the pixel electrode 21. . Therefore, the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are in a parallel relationship with each other.
  • the drain lead-out wiring 16 has a vertically symmetric pattern with the bisector in the vertical direction of the pixel region as the axis of symmetry.
  • the position of the tip of the drain lead-out wiring 16 is not particularly limited, but is preferably a position that overlaps with the trunk portion 22 a of the common electrode 22.
  • the comb teeth 16b of the drain lead wiring 16 overlap each of the comb teeth 22b of the common electrode 22 via an insulating film. Since a signal voltage is applied to the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16, the distribution of the region where the equipotential lines formed in the liquid crystal layer are dense can be concentrated in a narrower range. The range of the region where the equipotential lines are dense can be reduced.
  • FIG. 2 and 3 are schematic cross-sectional views showing the state of the electric field in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing equipotential lines and transmitted light intensity in addition to the device configuration
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the state of alignment of liquid crystal molecules.
  • an electric field is generated in the liquid crystal layer 4 of the liquid crystal display device of Embodiment 1 so as to draw an arch shape between the pair of electrodes of the pixel electrode 21 and the common electrode 22.
  • a region where the equipotential lines are densely formed in a region between the pair of electrodes 21 and 22 in the liquid crystal layer 4 and closer to the common electrode 22 and the drain lead wiring 16 is concentrated.
  • the region where the equipotential lines are dense the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed and the transmittance is lowered, but the range is lower than that of the liquid crystal display device of Reference Example 1 as shown in FIGS.
  • the transmittance is greatly improved because of the narrowness.
  • the interlayer insulating film 33 by providing the wiring to which the signal voltage is applied below the common electrode 22 through the interlayer insulating film 33, the balance of the electric field formed by the pair of electrodes 21 and 22 formed in the liquid crystal layer 4 is improved.
  • the uniformity can be eliminated, the region where the equipotential lines are dense can be narrowed, and the transmittance can be improved as a whole.
  • a laminated film of an inorganic insulating film 33 a and an organic insulating film 33 b is used as the interlayer insulating film 33.
  • a drain lead wiring 16 for supplying a signal voltage to the pixel electrode 21 is used as such an auxiliary electrode.
  • the drain lead wiring 16 is arranged along the comb teeth of the common electrode 22, and the drain By applying a signal voltage to the lead wiring 16, it is possible to efficiently eliminate the uniformity of the electric field balance.
  • FIGS. 4 and 5 are schematic cross-sectional views of the liquid crystal display device of Embodiment 1
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB of FIG. 1
  • FIG. 5 is a CD line of FIG. It is a cross-sectional schematic diagram along line.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes a liquid crystal display panel 1 and a backlight unit (not shown) provided on the back side of the liquid crystal display panel.
  • the liquid crystal display panel 1 includes a TFT substrate (first substrate) 2, a counter substrate (second substrate) 3 disposed to face the TFT substrate 2, and a gap therebetween. And a sandwiched liquid crystal layer 4.
  • the TFT substrate 2 has a Cs bus line 13 on the surface of the insulating substrate 31 on the liquid crystal layer 4 side, and further has a source bus line 11 and a drain lead wiring 16 via a gate insulating film 32.
  • the gate bus line is arranged in the same layer as the layer where the Cs bus line 13 is formed.
  • the source bus line 11 is disposed in the same layer as the layer where the drain lead wiring 16 is formed.
  • the gate bus line and the Cs bus line 13 may be formed in a layer closer to the liquid crystal layer 4 than the layer in which the source bus line 11 and the drain lead wiring 16 are formed.
  • Examples of the material for the insulating substrate 31 include translucent materials such as glass and plastic. Examples of the material of the gate insulating film 32 include transparent insulating materials such as silicon oxide and silicon nitride.
  • Examples of the material of the gate bus line, the source bus line 11, the Cs bus line 13, and the drain lead wiring 16 include metals such as aluminum, tantalum, and molybdenum. Since the gate bus line and the Cs bus line 13 are arranged in the same layer, the manufacturing process is simplified by using the same material for them. Further, since the source bus line 11 and the drain lead-out wiring 16 are arranged in the same layer, the manufacturing process is simplified by using the same material for them.
  • An interlayer insulating film 33 is formed on the surface of the source bus line 11 and the drain lead-out wiring 16 on the liquid crystal layer 4 side, and the drain lead-out wiring 16 and the drain lead-out wiring 16 are connected via a contact portion 17 provided in the interlayer insulating film 33.
  • the pixel electrode 21 is connected.
  • the drain lead-out wiring 16 is disposed so as to overlap the CS bus line 13 via the gate insulating film 32, whereby a certain amount of storage capacitance can be formed, and the stored image signal leaks. Can be prevented from disappearing.
  • the drain lead wiring 16 to which a signal voltage is applied overlaps with the common electrode 22 via the interlayer insulating film 33.
  • the electric field formed between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 is affected, the range of the region where the equipotential lines are dense can be reduced, and the transmittance is improved.
  • the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are both arranged in the same layer. That is, the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are disposed on the liquid crystal layer 4 side with respect to the gate bus line and the source bus line 11. As a result, a lateral electric field can be formed with high density between the pixel electrode 21 and the common electrode 22, the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 4 can be controlled with high accuracy, and high transmittance can be realized. It becomes possible.
  • Examples of the material for the pixel electrode 21 and the common electrode 22 include metal oxides such as indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO), and metals such as aluminum and chromium. Since the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are arranged in the same layer, the manufacturing process is simplified by using the same material.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the material of the interlayer insulating film 33 may be an inorganic material or an organic material.
  • the interlayer insulating film 33 may be composed of a plurality of layers made of different materials, and the plurality of layers may have a laminated structure of an inorganic insulating layer and an organic insulating layer.
  • the thickness of the interlayer insulating film 33 as a whole is preferably 2 to 5 ⁇ m, more preferably 3.5 to 4.5 ⁇ m. When the thickness is less than 2 ⁇ m, the capacity component may increase. On the other hand, when the thickness exceeds 5 ⁇ m, the transmittance may be greatly reduced.
  • the interlayer insulating film 33 is formed of a laminate of an inorganic insulating film 33a and an organic insulating film 33b.
  • a vertical alignment film 34 covering these electrodes is disposed.
  • the initial inclination of the liquid crystal molecules can be aligned perpendicularly (90 ° ⁇ 4 °) with respect to the surface of the TFT substrate 10, and TBA alignment can be obtained.
  • the material of the vertical alignment film 34 include resins such as polyimide.
  • the counter substrate 3 disposed opposite to the TFT substrate 2 with the liquid crystal layer 4 interposed therebetween is a color filter provided on the surface of the colorless and transparent insulating substrate 41 on the liquid crystal layer 4 side so as to overlap each pixel region.
  • the organic resin layer 42 includes a (CF) layer and a black matrix (BM) layer that shields light between the CFs. Further, the organic resin layer 42 is formed on the surface of the organic resin layer 42 on the liquid crystal layer 4 side.
  • An overcoat (OC) layer 43 for flattening the unevenness of the surface is provided. By providing the OC layer 43, the unevenness of the surface of the organic resin layer 42 is eliminated, so that it is possible to prevent the drive voltage from becoming uneven in one picture element region and the contrast from being lowered.
  • a vertical alignment film 44 similar to that of the TFT substrate 2 is disposed on the surface of the OC layer 43 on the liquid crystal layer 4 side.
  • the BM layer is formed so as to overlap with the periphery of the pixel region, that is, overlap with the source bus line 11 and the gate bus line 12.
  • the CF layer is used for color display and is formed of a transparent organic resin such as an acrylic resin containing a pigment so as to overlap with the pixel region, that is, the source bus line 11 and the gate. It is formed so as to overlap with a region surrounded by the bus line 12.
  • Examples of the material of the insulating substrate 41 include translucent insulating materials such as glass and plastic.
  • Examples of the material for the BM layer include a light-shielding metal such as Cr, and a light-shielding organic film such as an acrylic resin containing carbon.
  • the liquid crystal display device is a color liquid crystal display device including a color layer on the counter substrate 3, and outputs light of each color such as R (red), G (green), and B (blue).
  • One pixel is composed of three picture elements.
  • the type and number of the colors of the picture elements constituting each pixel are not particularly limited and can be set as appropriate.
  • Each pixel may be composed of, for example, three colors of cyan, magenta, and yellow, or may be composed of four or more colors.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 may be monochrome display without using a color filter.
  • the TFT substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded to each other by a sealant applied along the outer periphery of the display region via a spacer such as plastic beads.
  • a liquid crystal layer 4 formed by sealing a liquid crystal material as a display medium constituting the optical modulation layer is formed.
  • the liquid crystal layer 4 includes a nematic liquid crystal material (p-type nematic liquid crystal material) having a positive dielectric anisotropy.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the p-type nematic liquid crystal material is preferably 10 to 25.
  • the thickness of the liquid crystal layer 4 is preferably 3 to 5 ⁇ m. If the thickness is less than 3 ⁇ m, sufficient retardation may not be obtained and the transmittance may be lowered. If the thickness exceeds 5 ⁇ m, whitening may occur in the image.
  • a polarizing plate 35 is pasted on the surface of the insulating substrate 31 opposite to the liquid crystal layer 4 of the TFT substrate 2, and on the surface of the insulating substrate 41 opposite to the liquid crystal layer 4 of the counter substrate 3. Is attached with a polarizing plate 45.
  • the transmission axes of these polarizing plates 35 and 45 are in a crossed Nicols relationship that intersects each other vertically.
  • the transmission axis of the polarizing plate 35 on the TFT substrate 2 side and the transmission axis of the polarizing plate 45 on the counter substrate 3 side are both comb teeth 21 b of the pixel comb teeth 21 and comb teeth 22 b of the common comb teeth 22. These are arranged so as to form an angle of 45 ° with respect to the extending direction of the comb teeth.
  • a retardation plate and a viewing angle compensation film may be disposed.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic plan view of a display area of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • the drain lead wiring 16 constitutes the extension wiring of the present invention.
  • the drain lead-out wiring 16 has a trunk portion 16a and comb teeth 16b, and the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are connected to the pixel electrode 21 via an insulating film.
  • the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are parallel to each other.
  • the drain lead wiring 16 for supplying the signal voltage to the pixel electrode 21 is used as such an auxiliary electrode.
  • the efficiency can be improved.
  • the uniformity of the electric field balance can be eliminated.
  • the liquid crystal display device according to the third embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of comb teeth of the pixel electrode and a plurality of comb teeth of the common electrode are formed. It is the same.
  • FIG. 7 is an enlarged schematic plan view of a display area of the liquid crystal display device according to the third embodiment. Note that also in the third embodiment, the drain lead-out wiring 16 constitutes the extension wiring of the present invention.
  • a plurality of comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and a plurality of comb teeth 22b of the common electrode 22 in one picture element region are formed.
  • the teeth 16 b are arranged so as to overlap with any comb teeth 22 b of the common electrode 22.
  • the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are formed in the gap between the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 via an insulating film, and the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 are formed. And the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are parallel to each other.
  • the drain lead-out wiring 16 has a vertically symmetric pattern with the bisector in the vertical direction of the picture element region as the axis of symmetry.
  • three comb teeth 21 b of the pixel electrode 21 are arranged in the pixel region in the pixel region 21, respectively, toward the trunk portion 22 a of the common electrode 22 corresponding to the upper side with the bisector in the vertical direction of the pixel region.
  • Three each are formed toward the trunk portion 22a of the common electrode 22 corresponding to the lower side with the vertical bisector as a boundary, and the comb teeth 22b of the common electrode 22 are bisected in the vertical direction of the pixel region.
  • Two lines are formed respectively toward the trunk part 21a of the pixel electrode 21 with the dividing line as a boundary, and two lines are formed respectively toward the trunk part 21a of the pixel electrode 21 with a bisector in the vertical direction of the picture element region as a boundary.
  • the number of comb teeth 21b of the pixel electrode 21 and the number of comb teeth 22b of the common electrode 22 are not particularly limited. Further, the number of comb teeth 16b of the drain lead wiring 16 is not particularly limited.
  • the comb teeth of the drain electrode overlap only with the comb teeth extended from the trunk of the common electrode corresponding to the lower side of the pixel area.
  • drum of the common electrode corresponding to the upper side is mentioned.
  • FIG. 8 is an enlarged schematic plan view of the display area of the liquid crystal display device of the fourth embodiment.
  • the drain lead-out wiring 16 constitutes an extension wiring of the present invention.
  • the drain lead-out wiring 16 has a trunk portion 16a and comb teeth 16b, and the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are connected to the pixel electrode 21 via an insulating film. It overlaps with the comb teeth 21b. Further, the comb teeth 16b of the drain lead-out wiring 16 are formed in the gap between the comb teeth 22b of the common electrode 22, and the comb teeth 22b of the common electrode 22 and the comb teeth of the drain lead-out wiring 16 are in parallel relation to each other. It is in. Further, the drain lead-out wiring 16 has a vertically symmetrical pattern with the vertical bisector of the picture element as the axis of symmetry.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view taken along line EF in FIG.
  • the drain lead wiring 16 to which a signal voltage is applied is connected to the pixel electrode 21 via an interlayer insulating film 33 (a laminated film of an inorganic insulating film 33a and an organic insulating film 33b).
  • an interlayer insulating film 33 a laminated film of an inorganic insulating film 33a and an organic insulating film 33b.
  • the electric field formed between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 is affected, and the region where the equipotential lines are dense can be concentrated, so that the region where the equipotential lines are dense is narrowed. And the transmittance is improved.
  • FIG. 10 and 11 are schematic cross-sectional views showing the state of an electric field in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of Embodiment 4, and FIG. 10 is a schematic view showing equipotential lines and transmitted light intensity in addition to the device configuration.
  • FIG. 11 is a schematic view showing the state of alignment of liquid crystal molecules.
  • an electric field is generated in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of Embodiment 4 so as to draw an arch shape between the pair of electrodes of the pixel electrode 21 and the common electrode 22.
  • regions having dense equipotential lines are concentrated in a region between the pair of electrodes in the liquid crystal layer 4 and closer to the common electrode 22.
  • the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed and the transmittance is lowered, but the range is lower than that of the liquid crystal display device of Reference Example 1 as shown in FIGS.
  • the transmittance is greatly improved because of the narrowness.
  • the drain lead-out wiring 16 for supplying the signal voltage to the pixel electrode 21 is used as such an auxiliary electrode, and along the comb teeth 21b of the pixel electrode 21.
  • the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 extending toward the trunk portion 22a of the common electrode 22 corresponding to the lower side of the pixel area but also the common electrode 22 corresponding to the upper side of the pixel area.
  • the comb teeth 16b are extended from the trunk portion 16a of the drain lead-out wiring 16 so as to overlap with the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 extended toward the trunk portion 22a. Therefore, higher transmittance can be obtained as compared with the case where only the drain lead wiring 16 extending from the TFT 14 to the contact portion 17 is overlapped with the comb teeth 21 b of the pixel electrode 21.
  • the position of the tip of the drain lead-out wiring 16 is not particularly limited, but is preferably a position that overlaps with the trunk portion 22a of the common electrode 22 or a position that overlaps with the tips of the comb teeth 16a of the pixel electrode 16. It is preferable that the tip of the drain lead wiring 16 does not overlap with the gate bus line 12.
  • the comb teeth 21b of the pixel electrode 21 extended toward the trunk portion 22a of the common electrode 22 corresponding to the lower side of the pixel region.
  • the form which only superimposes is mentioned.
  • the comb-tooth of the drain lead-out wiring is formed so as to overlap with each of the plurality of comb-teeth of the pixel electrode and along each comb-teeth.
  • the transmittance can be further improved.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment.
  • the counter substrate 3 includes an insulating substrate 41.
  • a counter electrode 51 and a dielectric layer (insulating layer) 52 are provided on the main surface of the insulating substrate 41 on the liquid crystal layer 4 side.
  • the vertical alignment film 44 is stacked in this order.
  • An organic resin layer may be provided between the counter electrode 51 and the insulating substrate 41.
  • the counter electrode 51 is formed from a transparent conductive film such as ITO or IZO. Each of the counter electrode 51 and the dielectric layer 52 is formed without a break so as to cover at least the entire display area. A predetermined potential common to each picture element is applied to the counter electrode 51.
  • the dielectric layer 52 is formed from a transparent insulating material. Specifically, it is formed from an inorganic insulating film such as silicon nitride, an organic insulating film such as acrylic resin, or the like.
  • the TFT substrate 2 includes an insulating substrate 31, and the TFT substrate 2 is provided with a pixel electrode 21 and a common electrode 22 similar to those in the first to fourth embodiments, and a vertical alignment film 34. Further, polarizing plates 35 and 45 are disposed on the outer main surfaces of the TFT substrate 2 and the counter substrate 3.
  • the common electrode 22 and the counter electrode 51 may be grounded, and the common electrode 22 and the counter electrode 51 may be applied with voltages having the same magnitude and polarity, or voltages having different magnitudes and polarities may be applied to each other. It may be applied.
  • the transmittance can be improved as in the first embodiment.
  • the response speed can be improved by forming the counter electrode 51.
  • liquid crystal display panel 2 TFT substrate 3: counter substrate 4: liquid crystal layer 11: source bus line 12: gate bus line 13: Cs bus line 14: thin film transistor (TFT) 16: Drain lead wiring 16a: Drain lead wiring (stem) 16b: Drain lead wiring (comb teeth) 17: Contact portion 21: Pixel electrode 21a: Pixel electrode (trunk portion) 21b: Pixel electrode (comb teeth) 22: Common electrode 22a: Common electrode (stem) 22b: Common electrode (comb teeth) 31: Insulating substrate 32: Gate insulating film 33: Interlayer insulating film 33a: Inorganic insulating film 33b: Organic insulating film 34, 44: Vertical alignment film 35, 45: Polarizing plate 41: Insulating substrate 42: Organic resin layer 43: Overcoat (OC) layer 51: counter electrode 52: dielectric layer (insulating layer)

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Abstract

本発明は、透過率が向上した液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、上記第一基板及び上記第二基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、上記第一基板は、信号電圧が供給される画素電極と、共通電圧が供給される共通電極とを有し、上記画素電極及び上記共通電極は、いずれも櫛歯を有し、上記画素電極の櫛歯と、上記共通電極の櫛歯とは、間隔を空けて互いに交互に噛み合わさっており、上記液晶層は、正の誘電率異方性をもつ液晶分子を含有し、上記液晶分子は、電圧無印加状態で上記第一基板の表面に対して垂直の方向に配向し、上記第一基板は、上記画素電極及び上記共通電極が有する櫛歯の少なくとも一つと重畳する位置に、絶縁膜を介して上記少なくとも一つの櫛歯に沿って延伸された延長配線を有し、上記延長配線は、信号電圧が供給される配線である液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、ＴＢＡモードに好適に用いられる液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は薄型、軽量及び低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。そしてその表示性能は、年月の経過に伴い格段に進歩してきており、いまやＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイを凌ぐほどまでになってきている。
液晶表示装置の表示方式はセル内で液晶をどのように配列させるかによって決定される。従来から用いられている液晶表示装置の表示方式としては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ－ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｓｅｌｆ－Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード等が知られている。
そして、このような表示方式を用いた液晶表示装置は大量に生産されている。そのなかでも、ＴＮモードの液晶表示装置は、広く一般的に用いられている。しかしながら、ＴＮモードの液晶表示装置は、応答が遅い、視野角が狭い等の点で改善の余地がある。
これに対し、ＭＶＡモードは、アクティブマトリクス基板の画素電極にスリットを設けるとともに、対向基板の対向電極に液晶分子配向制御用の突起（リブ）を設け、これらによって形成されるフリンジフィールド（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ）によって液晶分子の配向方向を複数方向に分散させるものである。そして、ＭＶＡモードは、液晶層が電圧印加時に液晶分子が倒れる方向ごとに複数の領域（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ）に分割されることによって、広視野角を実現している。また、ＭＶＡモードは、垂直配向モードであるため、ＴＮ、ＩＰＳ及びＯＣＢの各モードに比べ高コントラストが得られるという特徴を有している。しかしながら、製造工程が複雑になるうえ、ＴＮモードと同様、応答が遅いという点で改善の余地がある。
このＭＶＡモードのプロセス上の課題に対して、例えば、互いに向かい合っている第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基板の間に注入されており、前記第１基板及び第２基板に対して垂直に配向されている液晶分子を有する液晶物質層と、前記第１基板及び第２基板のうちの一つの基板に形成されており、互いに平行な少なくとも二つ以上の電極とを含む液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方式は突起物による配向制御が不要なため、画素構成が単純であり、優れた視野角特性を有している。
特開平１０－３３３１７１号公報
本発明者らは、液晶材料としてｐ（ポジ）型ネマチック液晶を用い、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら、同一基板に設けられた一対の櫛歯状電極を用いてアーチ状の横電界を発生させることにより、該一対の櫛歯状の電極間に位置する液晶分子の配向方位を横向きのベンド配向に近い形に規定する表示方式（本明細書においては、トランスバースベンドアライメント（ＴＢＡ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｂｅｎｄ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードと呼ぶ。）について研究を行っている。以下、ＴＢＡモードを例にして、本発明に至った経緯について説明するが、本発明はＴＢＡモードに限定されるものではない。
図１３は、ＴＢＡモードの液晶表示装置が有する液晶層内に電圧を印加したときの液晶分子の理想的な配向状態を示す断面模式図である。図１３に示すように、ＴＢＡモードの液晶表示装置が備える液晶表示パネル１は、液晶層４と、該液晶層４を挟持する第一の基板２及び第二の基板３からなる一対の基板を有し、電圧印加時において、画素電極２１及び共通電極２２からなる一対の櫛歯状の電極２１，２２間に位置する液晶分子の配向方位は、横向きのベンド配向に近いアーチ状を形成するとともに、一対の櫛歯状の電極２１，２２のそれぞれと重畳する位置では、垂直配向が維持されるという特徴（以下、このような配向を「ＴＢＡ配向」ともいう。）を有する。
より詳細には、ＴＢＡモードにおける液晶層４内のネマチック液晶材料の液晶分子の初期配向状態（電圧無印加時の配向状態）は垂直配向であり、位相差を与えずに光をそのまま透過させるが、櫛歯状の画素電極２１及び共通電極２２に電圧を印加し、液晶層４内に横電界を発生させることによって、図１３に示すように、一対の櫛歯状の電極２１，２２間で互いのダイレクタ方向が１８０°異なる２つのドメインが形成されるとともに、各ドメイン内においてＴＢＡ配向した液晶分子が液晶分子を透過する光に位相差を付与し、表示光として用いることを可能にする。なお、図１３では、画素電極２１及び共通電極２２の櫛歯の幅をそれぞれ４μｍとし、互いの櫛歯の間隔を４μｍとし、液晶層厚を４μｍとし、液晶層４内に７Ｖの電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を示している。
また、このような配向方式によれば、表示面に対して斜め方向から見たときであっても、正面方向から見たときと同様の表示品位を視認することができるようになり、例えば、ＶＡモードのように、液晶分子が棒状であることに起因して正面方向と斜め方向との間で光の複屈折の状態が異なり、見る角度によって電圧－透過特性（Ｖ－Ｔ特性）が変化してしまうといった問題は解消される。
しかしながら本発明者らの検討によれば、液晶材料としてｐ型ネマチック液晶を用い、初期配向としてｐ型ネマチック液晶を垂直配向させ、一対の櫛歯状の電極を用いて液晶層に横電界を発生させた場合であっても、その設計条件によってはｐ型ネマチック液晶のＴＢＡ配向が得られない場合があることがわかった。
図１４及び図１５は、垂直配向させたｐ型ネマチック液晶を含む液晶層に対して一対の櫛歯状の電極を用いて横電界を発生させた場合であってもＴＢＡ配向が得られないときの液晶表示装置（参考例１）の断面模式図である。図１４は装置構成に加えて等電位線及び透過光強度を示した模式図であり、図１５は更に液晶分子の配向の状態を示した模式図である。
図１４及び図１５に示すように、参考例１の液晶表示装置は、液晶層４を介して互いに対向するＴＦＴ基板２と、対向基板３とを有する。ＴＦＴ基板２は、液晶層４側に向かって、絶縁基板３１、無機絶縁膜３３ａと有機絶縁膜３３ｂとの積層構造である層間絶縁膜３３、並びに、画素電極２１及び共通電極２２を備える。対向基板３は、液晶層４側に向かって、絶縁基板４１及びオーバーコート層４３を備える。
参考例１の液晶表示装置の液晶層４内には、概略的には画素電極２１及び共通電極２２からなる一対の電極間をアーチ状に描くような電界が生じている。しかしながら、液晶層内の一対の電極２１，２２間の真ん中及びその付近では等電位線が密な領域が発生しており、該等電位線が密な領域は電界が強いため、アーチ状の電界の向きに反する方向に等電位線が形成されている。そして、ｐ型のネマチック液晶は、電界の向きに対して水平に配向しようとする性質を有しているが、上記等電位線が密な領域に位置する液晶分子については、アーチ状に従わない方向に配向性を示すものが存在している。このため、液晶層４の一対の電極２１，２２間の真ん中及びその付近においては、他の領域に比べ透過率が減少している。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、透過率が向上した液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記参考例１の液晶表示装置において透過率を向上させる手段について種々検討したところ、液晶層内の等電位線が密な領域（図１４及び図１５中の等電位線が集中した領域）において透過率が低減していることに着目した。そして、この一対の櫛歯状電極間の真ん中及びその付近に位置する等電位線が密な領域の範囲を小さくしてＴＢＡ配向を広い範囲で規定するために、一対の櫛歯状電極のいずれかの櫛歯と重畳する位置に、絶縁膜を介して一定量の電位をもつ導電部材を設けることで、等電位線が密な領域の位置がずれ、かつ、その範囲が狭まることを見いだした。また、本発明者らは、上記導電部材として信号電圧が供給される配線を利用することにより、効果的に透過率を向上させることが可能となることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、上記第一基板及び上記第二基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、上記第一基板は、信号電圧が供給される画素電極と、共通電圧が供給される共通電極とを有し、上記画素電極及び上記共通電極は、いずれも櫛歯を有し、上記画素電極の櫛歯と、上記共通電極の櫛歯とは、間隔を空けて互いに交互に噛み合わさっており、上記液晶層は、正の誘電率異方性をもつ液晶分子を含有し、上記液晶分子は、電圧無印加状態で上記第一基板の表面に対して垂直の方向に配向し、上記第一基板は、上記画素電極及び上記共通電極が有する櫛歯の少なくとも一つと重畳する位置に、絶縁膜を介して上記少なくとも一つの櫛歯に沿って延伸された延長配線を有し、上記延長配線は、信号電圧が供給される配線である液晶表示装置である。
本発明の液晶表示装置は、互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、上記第一基板及び上記第二基板間に挟持された液晶層とを備える。上記液晶層には、一定の電圧の印加によって配向性が制御される液晶分子が充填されている。上記第一基板及び／又は上記第二基板に配線、電極、半導体素子等を設けることで、液晶層内に電圧を印加し、液晶分子の配向性を制御することができる。
上記第一基板は、信号電圧が供給される画素電極と、共通電圧が供給される共通電極とを有し、上記画素電極及び上記共通電極は、いずれも櫛歯を有し、上記画素電極の櫛歯と、上記共通電極の櫛歯とは、間隔を空けて互いに交互に噛み合わさっている。本明細書において「櫛歯」とは、第一基板を法線方向から見たときに、幹部となる部位から平面的に突出するようにして形成された部位をいう。このような櫛歯を有する一対の電極間に電位差を与えたときに生じる電界は、例えば、アーチ状の横電界となる。液晶分子はこのような電界の向きに応じた配向性を示すため、基板面に対して正面方向と斜め方向とに関わらず、同様の表示を示すことになり、視野角特性が得られる。
上記液晶層は、正の誘電率異方性をもつ液晶分子を含有する。そのため、液晶層に電圧が印加されることで、液晶分子は電界の向きに沿って配向することになり、結果として、液晶分子群は、例えば、アーチ状を描くことになる。
上記液晶分子は、電圧無印加状態で上記第一基板の表面に対して垂直の方向に配向する。液晶分子の初期配向をこのように調節することで、黒表示時の光の遮断を効果的に行うことができる。電圧無印加の状態で液晶分子を垂直配向させる方法としては、例えば、上記第一基板及び／又は第二基板の液晶層と接する面に垂直配向膜を配置する方法が挙げられる。
したがって、本発明の液晶表示装置によれば、電圧無印加状態で液晶分子が垂直配向しているため、高いコントラストを得ることができ、かつ電圧印加状態でＴＢＡ配向を示すことができるため、優れた視野角を得ることができる。
上記第一基板は、上記画素電極及び上記共通電極が有する櫛歯の少なくとも一つと重畳する位置に、絶縁膜を介して上記少なくとも一つの櫛歯に沿って延伸された延長配線を有し、上記延長配線は、信号電圧が供給される配線である。上記画素電極及び上記共通電極が有する櫛歯の少なくとも一つと重畳する位置に一定の電位をもつ延長配線を配置することで、画素電極と共通電極との間で形成される等電位線が密となる領域の範囲を小さくすることができ、所望の配向を得ることができる。例えば、充分なＴＢＡ配向を得ることができる。また、上記延長配線として信号電圧が供給される配線を用いているので、効率的な構成となる。
好ましくは、絵素領域単位で上記画素電極の全ての櫛歯に沿って、又は、絵素領域単位で上記共通電極の全ての櫛歯に沿って、上記延長配線が配置される。これにより、より広い範囲で透過率向上の効果を得ることが可能となる。
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記画素電極は、コンタクト部及び上記延長配線を介して薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されていることが好ましい。本発明の液晶表示装置が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えることで、ＴＦＴによる画素電極への信号電圧のオン及びオフのスイッチングの制御が可能となる。また、画素電極とＴＦＴとを接続するための手段としてコンタクト部及び上記延長配線を用いることで、設計の自由度が向上し、例えば、開口率を上げることができる。そして、このような延長配線を利用することにより等電位線が密となる領域の範囲を小さくすることができるので、効率的な構成が得られる。
上記延長配線は、絶縁膜を介して共通電極の櫛歯と重畳していることが好ましい。延長配線は信号電圧の電位を有することになるので、共通電位を有する共通電極と絶縁膜を介して重畳させることで、信号電位を有する画素電極と共通電極との間に形成される電界に乱れが生じ、等電位線が密となる領域の範囲を小さくすることができるようになる。
上記延長配線は、絶縁膜を介して画素電極の櫛歯と重畳していることが好ましい。延長配線は信号電圧の電位を有することになるので、信号電位を有する画素電極と絶縁膜を介して重畳させることで、画素電極と共通電位を有する共通電極との間に形成される電界に乱れが生じ、等電位線が密となる領域の範囲を小さくすることができるようになる。
上記延長配線は、幹部及び幹部から延伸された複数の櫛歯を有することが好ましい。延長配線を画素電極の形状にならって幹部と複数の櫛歯とを有する形態とすることで、効率的に延長配線を画素電極の櫛歯又は共通電極の櫛歯と重畳させることができる。また、幹部を保持容量配線と重畳させて静電容量を確保するための手段として利用することもでき、効率的な構成となる。
上記画素電極は、幹部及び幹部から延伸された複数の櫛歯を有することが好ましい。画素電極が幹部と複数の櫛歯とを有する形態によれば、画素電極の櫛歯同士が対称性を有する形としやすく、櫛歯同士に対称性を持たせることで、視野角特性を向上させることができる。
上記共通電極は、画素電極の周囲に配置されていることが好ましい。共通電極を画素電極の周囲に配置することで、容易に共通電極と画素電極との間に電界を形成することができ、また、例えば、共通電極が幹部と櫛歯とを有する場合には、幹部を遮光領域に配置し櫛歯のみを画素領域に配置することが可能となるため、画素領域を広くとることができ、開口率が向上する。
上記延長配線の幅は、上記延長配線が重畳する上記少なくとも一つの櫛歯の幅よりも細いことが好ましい。ＴＢＡ配向では、第一基板を法線方向から見たときに液晶層の画素電極の櫛歯又は共通電極の櫛歯と重畳する液晶分子は、電圧印加時においても垂直配向が保たれるため表示に寄与することはできないが、そのうち、櫛歯の両サイドと重畳する液晶分子については、櫛歯の中央と重畳する液晶分子よりもわずかに傾斜をしているため、表示に利用することが可能となる。したがって、延長配線の幅を櫛歯の幅よりも細く形成することで、より透過率を向上させることができる。
本発明によれば、垂直配向させたｐ型ネマチック液晶を含む液晶層に対して一対の櫛歯状の電極を用いるタイプの液晶表示装置において透過率を向上させることができる。
実施形態１の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。 実施形態１の液晶表示装置の液晶層内の電界の様子を示す断面模式図であり、装置構成に加えて等電位線及び透過光強度を示した模式図である。 実施形態１の液晶表示装置の液晶層内の電界の様子を示す断面模式図であり、更に液晶分子の配向の状態を示した模式図である。 実施形態１の液晶表示装置の断面模式図であり、図１のＡ－Ｂ線に沿った断面模式図である。 実施形態１の液晶表示装置の断面模式図であり、図１のＣ－Ｄ線に沿った断面模式図である。 実施形態２の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。 実施形態３の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。 実施形態４の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。 図８のＥ－Ｆ線に沿った断面模式図である。 実施形態４の液晶表示装置の液晶層内の電界の様子を示す断面模式図であり、装置構成に加えて等電位線及び透過光強度を示した模式図である。 実施形態４の液晶表示装置の液晶層内の電界の様子を示す断面模式図であり、更に液晶分子の配向の状態を示した模式図である。 実施形態４の第三の変形例の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。 ＴＢＡモードの液晶表示装置が有する液晶層内に電圧を印加したときの液晶分子の理想的な配向状態を示す断面模式図である。 参考例１の液晶表示装置の断面模式図であり、装置構成に加えて等電位線及び透過光強度を示した模式図である。 参考例１の液晶表示装置の断面模式図であり、更に液晶分子の配向の状態を示した模式図である。 実施形態５の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
（実施形態１）
実施形態１の液晶表示装置は、同一基板に形成された一対の電極によって液晶層に対してアーチ状の横電界を発生させ、初期配向が垂直配向である液晶分子の配向を制御することにより画像表示を制御するＴＢＡモードの液晶表示装置である。
実施形態１の液晶表示装置では、複数の絵素（サブ画素）によって構成される画素が複数、マトリクス状に形成されている。図１は、実施形態１の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。
図１に示すように、実施形態１の液晶表示装置は、画像信号を伝達するソースバスライン１１と、走査信号を伝達するゲートバスライン１２と、保持容量を形成するＣｓバスライン１３と、スイッチング素子であり各絵素に１つずつ設けられたＴＦＴ１４とを有する。ＴＦＴ１４は、ソースバスライン１１及びゲートバスライン１２の交差部近傍に設けられており、ソースバスライン１１と接続されたソース電極、ゲートバスライン１２と接続されたゲート電極、及び、半導体層を介してソース電極と接続されたドレイン電極を有する。
ソースバスライン１１はソースドライバに接続されており、ソースドライバから供給される画像信号となるソース電圧（信号電圧）が、ＴＦＴ１４に印加される。また、ゲートバスライン１２はゲートドライバに接続されており、ゲートドライバから所定のタイミングでパルス的に供給される走査信号となるゲート電圧が、線順次でＴＦＴ１４に印加される。信号電圧の大きさは、２０～３０Ｖであることが好ましい。
各ゲートバスライン１２はそれぞれが直線状に、かつ互いに平行に延伸されて設けられている。各Ｃｓバスライン１３はそれぞれが直線状に、かつ互いに平行に延伸されている。また、ゲートバスライン１２及びＣｓバスライン１３もまた、互いに平行に延伸されており、これらは交互に配置されている。各ソースバスライン１１は、上下方向に、互いに平行に延伸されているが、直線状ではなく、くの字（半転したＶ字）状に形成されている。そのためソースバスライン１１は、全体としてみればジグザグ形状を有する。
絵素領域は、画素電極２１に印加される電圧が一つのＴＦＴ１４で制御されることによって液晶分子が制御される領域、すなわち、ソースバスライン１１及びゲートバスライン１２で囲まれる領域で規定される。そのため、絵素領域の形状もまた、くの字（半転したＶ字）状であり、矢印の先端形状であると言い換えることもできる。実施形態１においてＣｓバスライン１３は、各絵素領域の中心を横切るように延伸されている。
ＴＦＴ１４のドレイン電極からは延長配線（以下、ドレイン引き出し配線ともいう。）１６が引き出されており、ＴＦＴ１４はドレイン引き出し配線１６及びコンタクト部１７を介して画素電極２１と接続されている。すなわち、実施形態１においてドレイン引き出し配線１６は、本発明の延長配線を構成する。これにより、走査信号の入力により一定期間だけオン状態とされたＴＦＴ２０を通じて、画素電極２１にはソースバスライン１１から供給される信号電圧が所定のタイミングで印加される。
画素電極２１は、コンタクト部１７と接続された領域付近に広い面積をもつ幹部２１ａと、幹部２１ａから延伸された複数の櫛歯２１ｂとを有する。また、画素電極２１の櫛歯２１ｂは、一つの絵素領域内で複数本形成されており、画素電極２１は、絵素領域の縦方向の二等分線、すなわち、ソースバスライン１１を基準とすればソースバスライン１１の全体としての延伸方向の二等分線、ゲートバスライン１２を基準とすればゲートバスライン１２間の中心線、Ｃｓバスライン１３を基準とすればＣｓバスライン１３に沿った直線を対称軸として、上下対称のパターンを有している。
画素電極２１の各櫛歯２１ｂは、いずれもソースバスライン１１と平行に延伸されて設けられている。そのため、各櫛歯２１ｂのうち、上記絵素領域の縦方向の二等分線を境として一方の側に向かって延伸された櫛歯２１ｂは、それぞれが一定間隔を空けて互いに平行に延伸されており、上記絵素の縦方向の二等分線を境として他方の側に向かって延伸された櫛歯２１ｂもまた、それぞれが一定間隔を空けて互いに平行に延伸されている。したがって、画素電極２１もまた、全体的に見れば、くの字（半転したＶ字）状、又は、くの字（半転したＶ字）が複数並んだ形状を有しており、矢印の先端形状であると言い換えることもできる。
実施形態１の液晶表示装置は、画素電極２１のほかに、共通電圧が印加される共通電極２２を備える。共通電極２２は、ソースバスライン１１及びゲートバスライン１２のそれぞれと絶縁膜を介して形成された幹部２２ａと、幹部２２ａから絵素領域の内部に向かって延伸された複数の櫛歯２２ｂとを有し、画素電極２１の周囲に配置されている。共通電圧の大きさは、６～７Ｖであることが好ましい。
共通電極２２の櫛歯２２ｂは、画素電極２１の櫛歯２１ｂ同士の間隙に形成されている。そのため、画素電極２１の櫛歯２１ｂと共通電極２２の櫛歯２２ｂとは、互いに平行な関係にある。また、画素電極２１と同様、共通電極２２は、絵素領域の縦方向の二等分線を対称軸として、上下対称のパターンを有している。
このように、画素電極２１の櫛歯２１ｂと共通電極２２ｂの櫛歯とは、同一の平面内において互いに平行に対峙して配置されており、一定の間隔を空けて互いに交互に噛み合うように配置されている。そして、画素電極２１の櫛歯と共通電極２２の櫛歯との間に、横電界を発生させることで、液晶層内の液晶分子の配向性を制御することができる。
透過率を大きくする観点からは、画素電極２１の櫛歯２１ｂの幅、及び、共通電極２２の櫛歯２２ｂの幅は、いずれもできるだけ細いことが好ましい。現在のプロセスルールでは、１～４μｍに設定することが好ましく、より好ましくは、２．５～４．０μｍである。また、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂの幅としては、１～４μｍであることが好ましい。なお、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂの幅は、共通電極２２の櫛歯２２ｂの幅よりも細く形成してもよく、そうすることで、透過率を向上させることができる。
画素電極２１の櫛歯２１ｂと共通電極２２の櫛歯２２ｂとの間隔の大きさは特に限定されないが、２．５～２０．０μｍであることが好ましく、より好ましくは、４．０～１２．０μｍである。２０．０μｍを超える、又は、２．５μｍ未満である場合、透過率が低下することがある。
図１においては、ソースバスライン１１とゲートバスライン１２とが４５°の角度をなす形態を図示しているが、実施形態１においてソースバスライン１１とゲートバスライン１２とがなす角度はこれに限定されず、３０～６０°の角度の範囲で設定することができる。ただし、視野角特性をバランスよく得るという観点からは、ソースバスライン１１とゲートバスライン１２とがなす角度は４５°であることが好ましい。
ドレイン引き出し配線１６もまた、コンタクト部１７と接続された領域付近に広い面積をもつ幹部１６ａと、幹部１６ａから延伸された複数の櫛歯１６ｂとを有する。ドレイン引き出し配線１６は、コンタクト部１７を介して画素電極２１に接続される一方、ＣＳバスライン１３との間では保持容量を形成する。より詳細には、実施形態１においてドレイン引き出し配線１６は、幹部１６ａと幹部１６ａの両側から延伸された櫛歯１６ｂ，１６ｃとを有し、幹部１６ａは絶縁膜に設けられたコンタクト部１７を介して画素電極２１と接続されている一方、ドレイン引き出し配線１６の幹部１６ａは、絶縁膜を介してＣＳバスライン１３と重畳して配置されており、一定量の保持容量を形成する。
このようにドレイン引き出し配線１６もまた、幹部１６ａと櫛歯１６ｂとを有する構成となっており、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂは、画素電極２１の櫛歯２１ｂ同士の間隙に形成されている。そのため、画素電極２１の櫛歯２１ｂとドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂとは、互いに平行な関係にある。そして、画素電極２１及び共通電極２２と同様、ドレイン引き出し配線１６は、絵素領域の縦方向の二等分線を対称軸として、上下対称のパターンを有している。ドレイン引き出し配線１６の先端の位置は特に限定されないが、好ましくは、共通電極２２の幹部２２ａと重畳する位置である。
ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂは、絶縁膜を介して共通電極２２の櫛歯２２ｂのそれぞれと重畳している。ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂには信号電圧が印加されるので、これにより、液晶層内に形成される等電位線が密な領域の分布をより狭い範囲に集中させることができ、それによって等電位線が密な領域の範囲を小さくすることができる。
図２及び図３は、実施形態１の液晶表示装置の液晶層内の電界の様子を示す断面模式図である。図２は装置構成に加えて等電位線及び透過光強度を示した断面模式図であり、図３は更に液晶分子の配向の状態を示した断面模式図である。
図２及び図３に示すように、実施形態１の液晶表示装置の液晶層４内には、概略的に画素電極２１及び共通電極２２の一対の電極間をアーチ状に描くような電界が生じているとともに、液晶層４内の一対の電極２１，２２間の、より共通電極２２及びドレイン引き出し配線１６に近い領域に、等電位線が密な領域が集中的に発生している。この当電位線が密な領域では液晶分子の配向に乱れが生じており透過率が低下しているが、図１４及び図１５に示したような参考例１の液晶表示装置に比べればその範囲は狭いため、透過率は大きく改善されている。
このように層間絶縁膜３３を介して共通電極２２の下層に信号電圧が印加される配線を設けることで、液晶層４内に形成された一対の電極２１，２２によって形成される電界のバランスの均一性を解消して、等電位線が密な領域を狭め、全体として透過率を向上させることができる。なお、ここでは層間絶縁膜３３として、無機絶縁膜３３ａと有機絶縁膜３３ｂとの積層膜が用いられている。実施形態１ではこのような補助的な電極として信号電圧を画素電極２１に供給するためのドレイン引き出し配線１６を用いており、共通電極２２の櫛歯に沿ってドレイン引き出し配線１６を配置し、ドレイン引き出し配線１６に信号電圧を印加することで、効率的にこのような電界のバランスの均一性を解消することができる。
図１に示すように、実施形態１においては特に、絵素領域の下辺に相当するゲートバスライン１２と重畳する共通電極２２の櫛歯２２ｂのみならず、絵素領域の上辺に相当するゲートバスライン１２と重畳する共通電極２２の櫛歯２２ｂとも重畳するように、ドレイン引き出し配線１６の幹部１６ａから櫛歯１６ｂが延伸されている。そのため、単にＴＦＴ１４からコンタクト部１７まで延伸されたドレイン引き出し配線１６のみを共通電極２２の櫛歯２２ｂと重畳させた場合に比べ、より高い透過率を得ることができる。
図４及び図５は、実施形態１の液晶表示装置の断面模式図であり、図４が図１のＡ－Ｂ線に沿った断面模式図であり、図５が図１のＣ－Ｄ線に沿った断面模式図である。実施形態１の液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、液晶表示パネルの背面側に設けられたバックライトユニット（図示せず）とを備える。液晶表示パネル１は、図４及び図５に示すように、ＴＦＴ基板（第一基板）２と、ＴＦＴ基板２に対して対向配置された対向基板（第二基板）３と、これらの間に狭持された液晶層４とを備える。
図４に示すように、ＴＦＴ基板２は、絶縁基板３１の液晶層４側の面上にＣｓバスライン１３を有し、更にゲート絶縁膜３２を介してソースバスライン１１及びドレイン引き出し配線１６を有している。ゲートバスラインは、Ｃｓバスライン１３が形成された層と同じ層に配置されている。また、ソースバスライン１１は、ドレイン引き出し配線１６が形成された層と同じ層に配置されている。なお、ゲートバスライン及びＣｓバスライン１３は、ソースバスライン１１及びドレイン引き出し配線１６が形成された層よりも液晶層４側の層に形成されてもよい。
絶縁基板３１の材料としては、ガラス、プラスチック等の透光性の材料が挙げられる。ゲート絶縁膜３２の材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン等の透明絶縁材料が挙げられる。
ゲートバスライン、ソースバスライン１１、Ｃｓバスライン１３、ドレイン引き出し配線１６の材料としては、アルミニウム、タンタル、モリブデン等の金属が挙げられる。ゲートバスラインとＣｓバスライン１３とは同じ層に配置されているので、これらに同一材料を用いることで製造工程が簡略化する。また、ソースバスライン１１とドレイン引き出し配線１６とは同じ層に配置されているので、これらに同一材料を用いることで製造工程が簡略化する。
ソースバスライン１１及びドレイン引き出し配線１６の液晶層４側の面上には層間絶縁膜３３が形成されており、層間絶縁膜３３内に設けられたコンタクト部１７を介して、ドレイン引き出し配線１６と画素電極２１とが接続されている。また、ドレイン引き出し配線１６は、ゲート絶縁膜３２を介してＣＳバスライン１３と重畳して配置されており、これによって一定量の保持容量を形成することができ、保持された画像信号がリークして消滅することを防ぐことができる。
図５に示すように、実施形態１においては、信号電圧が印加されるドレイン引き出し配線１６が、層間絶縁膜３３を介して共通電極２２と重畳している。そうすることで、画素電極２１と共通電極２２との間で形成される電界が影響を受け、等電位線が密な領域の範囲を小さくすることができ、透過率が向上する。
画素電極２１及び共通電極２２は、いずれも同じ層に配置されている。すなわち、画素電極２１及び共通電極２２は、ゲートバスライン及びソースバスライン１１よりも液晶層４側に配置されている。これにより、画素電極２１と共通電極２２との間に横電界を高密度に形成することができ、液晶層４内の液晶分子の配向性を高精度に制御できるとともに、高透過率を実現することが可能となる。
画素電極２１及び共通電極２２の材料としては、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物、アルミニウム、クロム等の金属等が挙げられる。画素電極２１と共通電極２２とは同じ層に配置されているので、同一材料を用いることで製造工程が簡略化する。
層間絶縁膜３３の材料は、無機材料であっても有機材料であってもよい。また、層間絶縁膜３３は異なる材料からなる複数層で構成されていてもよく、これら複数層は、無機絶縁層と有機絶縁層との積層構造であってもよい。層間絶縁膜３３の厚みは、全体として、好ましくは２～５μｍ、より好ましくは、３．５～４．５μｍである。厚みが２μｍ未満であると、容量成分が大きくなることがある。一方、厚みが５μｍを超えると、透過率の低下が大きくなることがある。
図４及び図５では、層間絶縁膜３３が無機絶縁膜３３ａと有機絶縁膜３３ｂとの積層で構成されている形態を示している。無機絶縁膜３３ａの材料としては、透明な酸化シリコン、窒化シリコン（比誘電率＝８）等が挙げられる。また、有機絶縁膜３３ｂの材料としては、透明な感光性のアクリル樹脂（比誘電率＝２．７～４．５）、例えば、ＪＳＲ社製のＪＡＳ－１５０（比誘電率＝３．４）が挙げられる。
画素電極２１及び共通電極２２の液晶層４側の面上には、これらの電極を覆う垂直配向膜３４が配置されている。垂直配向膜３４により、液晶分子の初期傾斜をＴＦＴ基板１０面に対して垂直（９０°±４°）に配向させることができ、ＴＢＡ配向を得ることができる。垂直配向膜３４の材料としては、ポリイミド等の樹脂が挙げられる。
液晶層４を介してＴＦＴ基板２と対向配置された対向基板３は、無色透明な絶縁基板４１の液晶層４側の面上に、各絵素領域と範囲が重なるように設けられたカラーフィルタ（ＣＦ）層と、各ＣＦの間を遮光するブラックマトリクス（ＢＭ）層とを含む有機樹脂層４２を有し、更に、有機樹脂層４２の液晶層４側の面上に、有機樹脂層４２の表面の凹凸を平坦化するオーバーコート（ＯＣ）層４３を有する。ＯＣ層４３を設けることで、有機樹脂層４２の表面の凹凸が解消されるので、一つの絵素領域内で駆動電圧が不均一になりコントラストが低下することを防止することができる。ＯＣ層４３の液晶層４側の面上には、ＴＦＴ基板２と同様の垂直配向膜４４が配置されている。
ＢＭ層は絵素領域の周囲と重畳するように、すなわち、ソースバスライン１１及びゲートバスライン１２と重畳するように形成されている。また、ＣＦ層はカラー表示を行うために用いられるものであり、顔料を含有するアクリル樹脂等の透明な有機樹脂から形成され、絵素領域と重畳するように、すなわち、ソースバスライン１１及びゲートバスライン１２で囲まれる領域と重畳するように形成されている。
絶縁基板４１の材料としては、ガラス、プラスチック等の透光性の絶縁材料が挙げられる。ＢＭ層の材料としては、Ｃｒ等の遮光性を有する金属、炭素を含有するアクリル樹脂等の遮光性を有する有機膜等が挙げられる。ＯＣ層の材料としては、炭素を含有するアクリル樹脂等（比誘電率＝２．７～４．５）が挙げられ、厚みは１～３μｍとすることが好ましい。
このように、実施形態１の液晶表示装置は、対向基板３に色層を備えるカラー液晶表示装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等の各色の光を出力する３個の絵素から１個の画素が構成される。実施形態１において各画素を構成する絵素の色の種類及び数は特に限定されず、適宜設定することができる。各画素は、例えば、シアン、マゼンタ及びイエローの３色の絵素から構成されてもよいし、４色以上の絵素から構成されてもよい。なお、実施形態１の液晶表示装置は、カラーフィルタを用いず、白黒表示であってもよい。
ＴＦＴ基板２と対向基板３とは、プラスチックビーズ等のスペーサを介して、表示領域の外周に沿って塗布されたシール剤によって互いに貼り合わされている。そして、ＴＦＴ基板２と対向基板３との間の空隙には、光学変調層を構成する表示用媒体として液晶材料が封入されることによって形成された液晶層４が形成されている。
実施形態１において液晶層４は、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料（ｐ型ネマチック液晶材料）を含む。ｐ型ネマチック液晶材料の誘電率異方性（Δε）としては、１０～２５が好ましい。また、液晶層４の厚みは、３～５μｍが好ましい。厚みが３μｍ未満であると、リタデーションが充分に得られず透過率が低くなる場合があり、厚みが５μｍを超えると、画像に白浮きが発生することがある。
ＴＦＴ基板２が有する絶縁基板３１の液晶層４と反対側の面上には、偏光板３５が貼り付けられており、対向基板３が有する絶縁基板４１の液晶層４と反対側の面上には、偏光板４５が貼り付けられている。これらの偏光板３５，４５の透過軸は、互いに垂直に交差するクロスニコルの関係にある。また、ＴＦＴ基板２側の偏光板３５の透過軸と、対向基板３側の偏光板４５の透過軸とはともに、画素櫛歯２１の櫛歯２１ｂ、及び、共通櫛歯２２の櫛歯２２ｂそれぞれの櫛歯の延伸方向に対して、それぞれ４５°の角度をなすように配置されている。なお、実施形態１においては、これら偏光板３５，４５に加え、位相差板や視野角補償フィルムを配置してもよい。
（実施形態２）
実施形態２の液晶表示装置は、ドレイン引き出し配線の櫛歯が、絵素領域の下辺に相当する共通電極の幹部から延伸された共通電極の櫛歯のみと重畳しており、絵素領域の上辺に相当する共通電極の幹部から延伸された共通電極の櫛歯とは重畳していない点で実施形態１と異なっているが、それ以外は実施形態１と同様である。図６は、実施形態２の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。なお、実施形態２においてもドレイン引き出し配線１６が、本発明の延長配線を構成する。
図６に示すように実施形態２では、ドレイン引き出し配線１６が幹部１６ａと櫛歯１６ｂとを有する構成となっており、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂは、絶縁膜を介して画素電極２１の櫛歯２１ｂ同士の間隙に形成されており、画素電極２１の櫛歯２１ｂとドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂとは、互いに平行な関係にある。
このように絵素領域の下辺に相当する共通電極２２の幹部２２ａから延伸された共通電極２２の櫛歯２２ｂのみと重畳する場合であっても、絶縁膜を介して共通電極２２の下層に信号電圧が印加される配線を設けているので、共通電極２２の櫛歯２２ｂとドレイン電極１６の櫛歯１６ｂとが重畳する領域では、液晶層内に形成された一対の電極によって形成される電界のバランスの均一性を解消して、等電位線が密な領域を狭め、全体として透過率を向上させることができる。なお、実施形態２においても、このような補助的な電極として信号電圧を画素電極２１に供給するためのドレイン引き出し配線１６を用いており、ドレイン引き出し配線１６に信号電圧を印加することで、効率的にこのような電界のバランスの均一性を解消することができる。
（実施形態３）
実施形態３の液晶表示装置は、画素電極の櫛歯、及び、共通電極の櫛歯のいずれもが複数本形成されている点で実施形態１と異なっているが、それ以外は実施形態１と同様である。図７は、実施形態３の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。なお、実施形態３においてもドレイン引き出し配線１６が、本発明の延長配線を構成する。
図７に示すように実施形態３では、一つの絵素領域における画素電極２１の櫛歯２１ｂ、及び、共通電極２２の櫛歯２２ｂのいずれもが複数本形成されており、ドレイン電極１６の櫛歯１６ｂは、共通電極２２のいずれの櫛歯２２ｂとも重畳して配置されている。これにより、ドレイン電極の櫛歯を共通電極の一部の櫛歯と重畳させて配置した形態と比べ、絵素領域内での等電位線が密な領域の範囲をより小さくすることができ、大幅に透過率を向上させることができる。
実施形態１と同様、実施形態３においても、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂは、絶縁膜を介して画素電極２１の櫛歯２１ｂ同士の間隙に形成されており、画素電極２１の櫛歯２１ｂとドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂとは、互いに平行な関係にある。また、ドレイン引き出し配線１６は、絵素領域の縦方向の二等分線を対称軸として、上下対称のパターンを有している。
図７においては、画素電極２１の櫛歯２１ｂが、絵素領域の縦方向の二等分線を境として上辺に相当する共通電極２２の幹部２２ａに向かってそれぞれ３本ずつ、絵素領域の縦方向の二等分線を境として下辺に相当する共通電極２２の幹部２２ａに向かってそれぞれ３本ずつ形成されており、共通電極２２の櫛歯２２ｂが、絵素領域の縦方向の二等分線を境として画素電極２１の幹部２１ａに向かってそれぞれ２本ずつ、絵素領域の縦方向の二等分線を境として画素電極２１の幹部２１ａに向かってそれぞれ２本ずつ形成されている形態を示しているが、実施形態３において画素電極２１の櫛歯２１ｂの数及び共通電極２２の櫛歯２２ｂの数は特に限定されない。また、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂの数も特に限定されない。
実施形態３の変形例としては、実施形態２のように、ドレイン電極の櫛歯が絵素領域の下辺に相当する共通電極の幹部から延伸された櫛歯のみと重畳しており、絵素領域の上辺に相当する共通電極の幹部から延伸された櫛歯とは重畳していない形態が挙げられる。
（実施形態４）
実施形態４の液晶表示装置は、ドレイン引き出し配線の櫛歯が、共通電極の櫛歯ではなく画素電極の櫛歯と重畳している点、並びに、画素電極の櫛歯及び共通電極の櫛歯のいずれもが複数本形成されている点で実施形態１と異なっているが、それ以外は実施形態１と同様である。図８は、実施形態４の液晶表示装置の表示領域の拡大平面模式図である。なお、実施形態４においてもドレイン引き出し配線１６が、本発明の延長配線を構成する。
図８に示すように実施形態４では、ドレイン引き出し配線１６が幹部１６ａと櫛歯１６ｂとを有する構成となっており、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂは、絶縁膜を介して画素電極２１の櫛歯２１ｂと重畳している。また、ドレイン引き出し配線１６の櫛歯１６ｂは、共通電極２２の櫛歯２２ｂ同士の間隙に形成されており、共通電極２２の櫛歯２２ｂとドレイン引き出し配線１６の櫛歯とは、互いに平行な関係にある。更に、ドレイン引き出し配線１６は、絵素の縦方向の二等分線を対称軸として、上下対称のパターンを有している。
図９は、図８のＥ－Ｆ線に沿った断面模式図である。図９に示すように、実施形態４においては、信号電圧が印加されるドレイン引き出し配線１６が、層間絶縁膜３３（無機絶縁膜３３ａ及び有機絶縁膜３３ｂの積層膜）を介して画素電極２１と重畳している。そうすることで、画素電極２１と共通電極２２との間で形成される電界が影響を受け、等電位線が密な領域を集中させることができるので、等電位線が密な領域を狭めることができ、透過率が向上する。
図１０及び図１１は、実施形態４の液晶表示装置の液晶層内の電界の様子を示す断面模式図であり、図１０は装置構成に加えて等電位線及び透過光強度を示した模式図であり、図１１は更に液晶分子の配向の状態を示した模式図である。
図１０及び図１１に示すように、実施形態４の液晶表示装置の液晶層内には、概略的には画素電極２１及び共通電極２２の一対の電極間をアーチ状に描くような電界が生じており、液晶層４内の一対の電極間の、より共通電極２２に近い領域に、等電位線が密な領域が集中的に発生している。この当電位線が密な領域では液晶分子の配向に乱れが生じており透過率が低下しているが、図１４及び図１５に示したような参考例１の液晶表示装置に比べればその範囲は狭いため、透過率は大きく改善されている。
このように絶縁膜を介して画素電極２１の下層に信号電圧が印加される配線を設けることによっても、液晶層４内に形成された一対の電極によって形成される電界のバランスの均一性を解消して、等電位線が密な領域を狭め、全体として透過率を向上させることができる。また、図８に示すように、実施形態４ではこのような補助的な電極として信号電圧を画素電極２１に供給するためのドレイン引き出し配線１６を用いており、画素電極２１の櫛歯２１ｂに沿ってドレイン引き出し配線１６を配置し、ドレイン引き出し配線１６に信号電圧を印加することで、効率的にこのような電界のバランスの均一性を解消することができる。
実施形態４においては特に、絵素領域の下辺に相当する共通電極２２の幹部２２ａに向かって延伸された画素電極２１の櫛歯２１ｂのみならず、絵素領域の上辺に相当する共通電極２２の幹部２２ａに向かって延伸された画素電極２１の櫛歯２１ｂとも重畳するように、ドレイン引き出し配線１６の幹部１６ａから櫛歯１６ｂが延伸されている。そのため、単にＴＦＴ１４からコンタクト部１７まで延伸されたドレイン引き出し配線１６のみを画素電極２１の櫛歯２１ｂと重畳させた場合に比べ、より高い透過率を得ることができる。なお、ドレイン引き出し配線１６の先端の位置は特に限定されないが、好ましくは、共通電極２２の幹部２２ａと重畳する位置、又は、画素電極１６の櫛歯１６ａの先端と重畳する位置である。ドレイン引き出し配線１６の先端は、ゲートバスライン１２とは重畳しない方がよい。
実施形態４の第一の変形例としては、画素電極の櫛歯及び共通電極の櫛歯の少なくとも一方が単数である形態が挙げられる。
実施形態４の第二の変形例としては、画素電極の櫛歯のうち、絵素領域の下辺に相当する共通電極２２の幹部２２ａに向かって延伸された画素電極２１の櫛歯２１ｂに対してのみ重畳している形態が挙げられる。
実施形態４の第三の変形例としては、図１２に示すように、ドレイン引き出し配線の櫛歯が、画素電極の複数の櫛歯のいずれとも重畳し、かつ各櫛歯に沿うように形成されている形態が挙げられ、これにより、より透過率を向上させることができる。
（実施形態５）
実施形態５の液晶表示装置は、対向基板側に対向電極を有する点で、実施形態１～４と異なっているが、それ以外は実施形態１～４と同様である。図１６は、実施形態５の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。具体的には、図１６に示すように、対向基板３は、絶縁基板４１を含み、絶縁基板４１の液晶層４側の主面上には、対向電極５１、誘電体層（絶縁層）５２及び垂直配向膜４４がこの順に積層されている。なお、対向電極５１と絶縁基板４１の間には有機樹脂層が設けられてもよい。
対向電極５１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜から形成される。対向電極５１及び誘電体層５２はそれぞれ、少なくとも全表示エリアを覆うように切れ目なく形成されている。対向電極５１には、各絵素に共通の所定の電位が印加される。
誘電体層５２は、透明な絶縁材料から形成される。具体的には、窒化シリコン等の無機絶縁膜、アクリル樹脂等の有機絶縁膜等から形成される。
ＴＦＴ基板２は、絶縁基板３１を含み、ＴＦＴ基板２には、実施形態１～４と同様の画素電極２１及び共通電極２２と、垂直配向膜３４とが設けられている。また、ＴＦＴ基板２及び対向基板３の外主面上には偏光板３５、４５が配設されている。
なお、黒表示時以外、画素電極２１と、共通電極２２及び対向電極５１との間には異なる電圧が印加される。共通電極２２及び対向電極５１は、接地されてもよいし、共通電極２２及び対向電極５１には、同じ大きさかつ極性の電圧が印加されてもよいし、互いに異なる大きさかつ極性の電圧が印加されてもよい。
本実施形態の液晶表示装置によっても、実施形態１と同様に、透過率を向上することができる。また、対向電極５１を形成することにより、応答速度を向上することができる。
なお、本願は、２００９年７月３日に出願された日本国特許出願２００９－１５８６７３号、及び、２０１０年１月１５日に出願された日本国特許出願２０１０－００６６９５号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１：液晶表示パネル
２：ＴＦＴ基板
３：対向基板
４：液晶層
１１：ソースバスライン
１２：ゲートバスライン
１３：Ｃｓバスライン
１４：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１６：ドレイン引き出し配線
１６ａ：ドレイン引き出し配線（幹部）
１６ｂ：ドレイン引き出し配線（櫛歯）
１７：コンタクト部
２１：画素電極
２１ａ：画素電極（幹部）
２１ｂ：画素電極（櫛歯）
２２：共通電極
２２ａ：共通電極（幹部）
２２ｂ：共通電極（櫛歯）
３１：絶縁基板
３２：ゲート絶縁膜
３３：層間絶縁膜
３３ａ：無機絶縁膜
３３ｂ：有機絶縁膜
３４，４４：垂直配向膜
３５，４５：偏光板
４１：絶縁基板
４２：有機樹脂層
４３：オーバーコート（ＯＣ）層
５１：対向電極
５２：誘電体層（絶縁層）

Claims (8)

  1. 互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、該第一基板及び該第二基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
    該第一基板は、信号電圧が供給される画素電極と、共通電圧が供給される共通電極とを有し、
    該画素電極及び該共通電極は、いずれも櫛歯を有し、
    該画素電極の櫛歯と、該共通電極の櫛歯とは、間隔を空けて互いに交互に噛み合わさっており、
    該液晶層は、正の誘電率異方性をもつ液晶分子を含有し、
    該液晶分子は、電圧無印加状態で該第一基板の表面に対して垂直の方向に配向し、
    該第一基板は、該画素電極及び該共通電極が有する櫛歯の少なくとも一つと重畳する位置に、絶縁膜を介して該少なくとも一つの櫛歯に沿って延伸された延長配線を有し、
    該延長配線は、信号電圧が供給される配線である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記画素電極は、コンタクト部及び前記延長配線を介して薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 前記延長配線は、絶縁膜を介して共通電極の櫛歯と重畳していることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
  4. 前記延長配線は、絶縁膜を介して画素電極の櫛歯と重畳していることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
  5. 前記延長配線は、幹部及び幹部から延伸された複数の櫛歯を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記画素電極は、幹部及び幹部から延伸された複数の櫛歯を有することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 前記共通電極は、画素電極の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記延長配線の幅は、該延長配線が重畳する前記少なくとも一つの櫛歯の幅よりも細いことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液晶表示装置。
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