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技術 液晶表示装置

出願人 株式会社ジャパンディスプレイ
発明者 浅川陽一新木盛右
出願日 2017年11月22日 (3年1ヶ月経過) 出願番号 2017-224225
公開日 2018年4月5日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-055119
状態 特許登録済
技術分野 液晶5(電極、アクティブマトリックス)
主要キーワード スペースファクター 突起付 バイアス角 タッチ方式 略平行四辺形 外部導電膜 リバースドメイン 方位角依存性
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

IPS方式液晶表示装置において、押しドメインの発生を抑制し、ディスクリネーションを軽減する。

解決手段

走査線10と映像信号線20に囲まれた領域に画素電極110が形成された画素マトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、画素電極110の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極108が形成され、第1の画素の画素電極110は長辺が走査線10の延在方向と直角方向から時計回りに第1の角度傾斜しており、第2の画素の画素電極110は長辺が走査線10の延在方向と直角方向から反時計回りに第1の角度傾斜しており、液晶はネガ型液晶であり、画素電極110の長辺端部には、走査線10の延在方向と平行な辺を有する突起30が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

概要

背景

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素マトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話DSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるIPS(In Plane Switching)方式が優れた特性を有している。

IPS方式は優れた視野角特性を有しているが、画面を視る方向によって、視野角特性が異なる、いわゆる方位角特性が均一でない場合が存在する。このような、問題を対策するために、特許文献1には、1画素中に液晶分子の回転方向が異なる2つのドメインを形成し、これによって、視野角方位角依存性緩和する構成が記載されている。これをデュアルドメイン方式と呼ぶこともある。

また、液晶表示パネルの表面を指等でおした場合、その部分において、対向基板とTFT基板の間隔が変化し、液晶が移動することによるドメインが発生する。このドメインは直ぐに消滅しない場合は問題となる。特許文献2にはこのような押しドメインの発生を抑制した構成が記載されている。

概要

IPS方式の液晶表示装置において、押しドメインの発生を抑制し、ディスクリネーションを軽減する。走査線10と映像信号線20に囲まれた領域に画素電極110が形成された画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、画素電極110の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極108が形成され、第1の画素の画素電極110は長辺が走査線10の延在方向と直角方向から時計回りに第1の角度傾斜しており、第2の画素の画素電極110は長辺が走査線10の延在方向と直角方向から反時計回りに第1の角度傾斜しており、液晶はネガ型液晶であり、画素電極110の長辺端部には、走査線10の延在方向と平行な辺を有する突起30が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

目的

本発明の課題は、いわゆる擬似デュアルドメイン方式において、押しドレインの発生によるディスクリネーションを抑制することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の方向に延在し、第2の方向に配列した走査線と、前記第1の方向に配列した映像信号線とに囲まれた領域に画素電極が形成された画素マトリクス状に形成され、TFTを有するTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極が形成され、第1の画素の第1画素電極は、第1長辺、第2長辺、第1短辺及び第2短辺を有し、前記第1画素電極の開口部は一つであり、該開口部は前記第1長辺、前記第2長辺、前記第1短辺及び前記第2短辺とで囲まれており、前記第1長辺及び前記第2長辺が前記第2の方向から時計回りに傾斜しており、第2の画素の第2画素電極は、第3長辺、第4長辺、第3短辺及び第4短辺を有し、前記第2画素電極の開口部は一つであり、該開口部は前記第3長辺、前記第4長辺、前記第3短辺及び前記第4短辺とで囲まれており、前記第3長辺及び前記第4長辺が前記第2の方向から反時計回りに傾斜しており、平面視において、前記第2短辺と前記第3短辺は、前記走査線を介して隣り合っており、前記第1短辺は、前記第1の方向に延在した第1突起を有し、前記第2短辺は、前記第1の方向に延在した第2突起を有し、前記第1画素電極と前記TFTはスルーホールを介して電気的に接続されており、平面視において、前記スルーホールは前記第2短辺と重畳し、前記第2短辺の前記第2突起の形成位置の幅は、前記第1短辺の前記第1突起の形成位置の幅よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。

請求項2

前記第1長辺が延びる方向と、前記第1突起が延びる方向とが成す角は鋭角であり、前記第2長辺が延びる方向と、前記第2突起が延びる方向とが成す角は鋭角であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。

請求項3

前記第1突起は、前記第1の方向の一方側に延在し、前記第2突起は、前記第1の方向の他方側に延在する、請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項4

前記第1突起は先端が前記映像信号線と平面で見てオーバーラップしていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。

請求項5

前記第1長辺と前記第2長辺の延在方向は、前記映像信号線に平行である、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。

請求項6

第1の方向に延在し、第2の方向に配列した走査線と、前記第1の方向に配列した映像信号線とに囲まれた領域に画素電極が形成された画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極が形成され、第1の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から時計回りに傾斜しており、第2の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から反時計回りに傾斜しており、前記画素電極はスルーホールを介してTFTのソース電極と接続しており、前記画素電極はスリットを有しており、前記画素電極の前記スルーホールから遠い側の前記スリットの端部には切り欠きが形成され、前記画素電極の長辺端部には、前記第1の方向に突起が形成され、前記突起は前記第1の方向と平行な辺を有する、ことを特徴とする液晶表示装置。

請求項7

前記切り欠きは、前記画素電極の長辺側を切り欠いたものであることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。

請求項8

前記切り欠きは、前記画素電極の短辺側を切り欠いたものであることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。

請求項9

前記切り欠きは、前記画素電極の長辺側と短辺側を切り欠いたものであることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は表示装置係り、特に視野角特性が優れ、かつ、リバースドメインの発生を抑制したIPS方式液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素マトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

0003

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話DSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるIPS(In Plane Switching)方式が優れた特性を有している。

0004

IPS方式は優れた視野角特性を有しているが、画面を視る方向によって、視野角特性が異なる、いわゆる方位角特性が均一でない場合が存在する。このような、問題を対策するために、特許文献1には、1画素中に液晶分子の回転方向が異なる2つのドメインを形成し、これによって、視野角方位角依存性緩和する構成が記載されている。これをデュアルドメイン方式と呼ぶこともある。

0005

また、液晶表示パネルの表面を指等でおした場合、その部分において、対向基板とTFT基板の間隔が変化し、液晶が移動することによるドメインが発生する。このドメインは直ぐに消滅しない場合は問題となる。特許文献2にはこのような押しドメインの発生を抑制した構成が記載されている。

先行技術

0006

特開2000−56336号公報
特開2000−56320号公報

発明が解決しようとする課題

0007

IPS方式も種々存在するが、例えば、コモン電極平面ベタで形成し、その上に、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を配置し、画素電極とコモン電極の間に発生する電界によって液晶分子を回転させる方式が透過率を大きくすることが出来るので、現在主流となっている。

0008

このような液晶表示装置においても、視野角の方位角依存性が問題になる。方位角依存性を対策する方法として、例えば、画素電極に映像信号印加した場合に、液晶分子の回転方向が異なる第1の画素と第2の画素を形成し、第1と第2の画素の組み合わせによって、視野角依存性を緩和する方式がある。これを擬似デュアルドメイン方式と呼んでいる。

0009

このような液晶表示パネルにおいても、表面を指等で押した場合、その部分において、対向基板とTFT基板の間隔が変化し、液晶が移動することによるドメインが発生する。このようなドメインが発生すると、同じ画素内において、液晶分子の回転方向が異なる領域が形成され、これらの領域の境界は、バックライトの光を透過しない、いわゆる、ディスクリネーションが発生する。

0010

押しドメインの発生によるディスクリネーションは不安定であり、制御が難しい。このようなディスクリネーションが直ぐに消滅すれば大きな問題にはならないが、持続すると問題となる。ディスクリネーションが発生すると、画素の透過率が低下するので、画面輝度が低下する。また、ディスクリネーションの部分においては、バックライトからの光が散乱されるので、画像のコントラストが低下する。

0011

本発明の課題は、いわゆる擬似デュアルドメイン方式において、押しドレインの発生によるディスクリネーションを抑制することである。

課題を解決するための手段

0012

本発明は以上のような問題点を対策するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

0013

(1)第1の方向に延在し、第2の方向に配列した走査線と、第2の方向に延在し、第1の方向に配列した映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極が形成され、第1の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から時計回りに第1の角度傾斜しており、第2の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から反時計回りに第1の角度傾斜しており、前記液晶はネガ型液晶であり前記画素電極の長辺端部には、前記第1の方向に突起が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

0014

(2)前記液晶はネガ型液晶であり、前記第1の方向の突起は前記第1の方向と平行な辺を有していることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置。

0015

(3)前記突起は先端が前記映像信号線と平面で見てオーバーラップしていることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置。

0016

(4)第1の方向に延在し、第2の方向に配列した走査線と、第2の方向に延在し、第1の方向に配列した映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極が形成され、第1の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から時計回りに第1の角度傾斜しており、第2の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から反時計回りに第1の角度傾斜しており、前記画素電極はスルーホールを介してTFTのソース電極と接続しており、前記画素電極はスリットを有しており、記画素電極の前記スルーホールから遠い側の前記スリットの端部には切り欠きが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

0017

(5)第1の方向に延在し、第2の方向に配列した走査線と、第2の方向に延在し、第1の方向に配列した映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記画素電極の下層には層間絶縁膜を介してコモン電極が形成され、第1の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から時計回りに第1の角度傾斜しており、第2の画素の画素電極は長辺が前記第2の方向から反時計回りに第1の角度傾斜しており、前記画素電極はスルーホールを介してTFTのソース電極と接続しており、前記画素電極はスリットを有しており、前記画素電極の前記スルーホールから遠い側の前記スリットの端部には切り欠きが形成され、前記画素電極の長辺端部には、前記第1の方向に突起が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

発明の効果

0018

本発明によれば、IPS方式の液晶表示装置において、液晶表示パネルの対向基板を指で押す等によるタッチ方式の入力をした場合に、押しドメインの発生を抑制するので不安定なディスクリネーションの発生を抑制することが出来る。したがって、タッチ方式の入力においても、安定した画面を形成することが出来る。

図面の簡単な説明

0019

本発明による液晶表示装置の画素の平面図である。
図1に示す画素の断面図である。
液晶分子の配向方向を示す画素の平面図である。
押圧解除したあとの、液晶分子の配向方向を示す画素の平面図である。
画素における配向膜配光軸、電界の方向、液晶分子の安定配向方向、液晶分子の準安定方向を示す図である。
突起付近の画素電極の詳細を示す平面図である。
突起が映像信号線の上まで延在している場合の実施例1の画素の平面図である。
実施例2の画素の構成を示す平面図である。
実施例2他の形態の画素の構成を示す平面図である。
実施例2さらに他の形態の画素の構成を示す平面図である。

0020

以下に実施例によって本発明を詳細に説明する。

0021

図1は、本発明による画素構成の平面図であり、図2は、画素部分の断面図である。まず、図2断面構造から説明する。図2において、ガラスで形成されたTFT基板100の上にゲート電極101が形成され、これを覆ってゲート絶縁膜102が形成されている。ゲート電極101の上方でゲート絶縁膜102の上に半導体層103が形成されている。

0022

半導体層103はa−Siで形成されている。半導体層103には、n+a−Siも形成されており、ドレイン電極104とソース電極105とに電気的に接続している。半導体層103、ドレイン電極104、ソース電極105を覆って無機パッシベーション膜106が形成され、その上に平坦化膜を兼ねた有機パッシベーション膜107が形成されている。有機パッシベーション膜107は1乃至3μmと厚く形成される。

0023

有機パッシベーション膜107の上には、平面状にITOによってコモン電極108が形成されている。コモン電極108を覆って層間絶縁膜109が形成され、その上にスリット1101を有する画素電極110が形成されている。画素電極110はスルーホール130を介してソース電極105と接続している。尚、ソース電極105とドレイン電極104については、その呼称逆転してもよい。画素電極110を覆って液晶を初期配向させる配向膜111が形成されている。画素電極110に映像信号が印加されると、コモン電極108との間に図に示すような電気力線が発生し、電気力線の横成分によって液晶分子301が回転し、バックライトからの光を制御する。

0024

TFT基板100と液晶層300を挟んで対向基板200が配置している。対向基板200の内側で、画素電極110に対応する部分にはカラーフィルタ201が形成され、カラーフィルタ201とカラーフィルタ201の間にブラックマトリクス202が形成されている。カラーフィルタ201とブラックマトリクス202を覆ってオーバーコート膜203が形成され、オーバーコート膜203の上に配向膜113が形成されている。対向基板200側にはコモン電極が形成されていないので、外部からのノイズシールドするために対向基板200の外側に外部導電膜210がITOによって形成されている。

0025

図2はいわゆるボトムゲートタイプのTFTの場合であるが、半導体層103の上にゲート電極102が形成されたトップゲート型の場合もある。また、半導体層103はa−Siに限らず、poly−Siによって形成される場合もある。また、カラーフィルタをTFT基板側に形成する構成であってもよい。

0026

液晶には、ネガ型液晶とポジ型液晶が存在する。ネガ型液晶は液晶分子の短軸側に極性基を有しており、ポジ型液晶は液晶分子の長軸側に極性基を有している。ネガ型液晶は液晶分子の短軸側に極性基を配置するために、ポジ型液晶に比べて分子構造的に、誘電率異方性Δεが小さく、ポジ型液晶の場合に比べて電圧印加による液晶分子の回転が生じにくい。一方、ネガ型液晶は、液晶分子が基板垂直方向に対して立ち上がりにくいので、押しドメインの発生等に対しては、ポジ型液晶の場合に比べてより耐性を有している。以下の説明では、ネガ型液晶の場合を用いて説明するが、本発明は、ポジ型液晶の場合にも適用することが出来る。

0027

図1は、本発明の画素構造を示す平面図である。図1において、走査線10が横方向に延在し、所定のピッチ縦方向に配列している。映像信号線20が縦方向に延在し、所定のピッチで横方向に配列している。画素内にはTFTと画素電極110、コモン電極108が存在している。

0028

図1において、ゲート電極を兼ねた走査線10上にゲート絶縁膜を介して半導体層103が形成されている。半導体層103の上には映像信号線から分岐したドレイン電極104と、ドレイン電極104と対向してソース電極105が形成されている。ドレイン電極104とソース電極105の間がTFTチャンネル部となっている。ソース電極105はスルーホール130を介して画素電極110と導通し、画素電極110に映像信号を供給する。

0029

画素電極110の下には、図2で説明したように、平面状にコモン電極108が形成されている。画素電極110に信号電圧が印加されると、図2に示したように、電気力線が液晶層300を通り、画素電極110のスリット1101および画素電極110の外側を介してコモン電極108に到達する。電気力線の横成分によって液晶が回転し、液晶層の透過率を制御する。

0030

図1において、液晶分子を初期配向させるための配向膜の配向軸50は、走査線10の延在方向と一致している。この場合、液晶分子の長軸の初期の配向方向は配向膜の配向軸と一致している。このような構成において、画素電極110に電圧が印加されると、液晶分子に対する電界Eの方向は、図1に示すように、配向膜の配向軸とは所定の角度傾くことになる。

0031

ネガ型液晶は、電界が印加されると液晶分子の長軸が電界の向きと直角方向に回転する。したがって、図1のような構成とすることによって、画素内での大部分の液晶は、同じ方向に回転することになり、異なったドメインの発生によるディスクリネーションの発生を抑制することが出来る。ただし、後で説明するように、画素電極の一部には、液晶分子が逆方向に回転する領域が発生するが、通常はこの領域は小さく、これによって発生するディスクリネーションの領域も小さい。

0032

図1に示す画素電極110の長軸は、配向膜の配向軸50と直角方向、すなわち、y軸方向に対して、所定の角度θ、例えば、5乃至15度傾いている。これは、以上で説明したとおり、画素電極110に電圧が印加された場合、画素内において大部分の液晶分子を同じ方向に回転させるためである。しかし、画素内において、液晶分子の回転方向が同じであるということは、画面を視る方向によって、視野角特性が異なる、いわゆる視野角特性の方位角依存性が生ずる。

0033

これを対策するために、図1に示す画素の上下に配置される画素における画素電極は、図1の画素とは配向軸と直角方向、すなわち、y軸方向に対して、図1の画素とは逆方向に傾いている。したがって、画素電極に電圧が印加された場合に液晶分子の回転は図1の画素の場合と逆方向になる。このように、画素電極が傾く方向が互いに逆である画素を図1のy軸方向に対して互い違いに配置することによって、視野角特性の方位角依存性を緩和することが出来る。また、スペースファクターを向上させるために、図1における映像信号線20は、y方向にジグザグの形状となっている。本明細書では、このような場合も映像信号線20はy方向に延在しているという語句を使用する。

0034

図1の画素電極110は概略平行四辺形であり、内側にスリット1101を有している。また、画素電極110は端部において外側への突起30を有している。この突起30が実施例1における特徴となっている。突起30の役割は後で説明する。

0035

図3は以上で説明した構成を示す画素配置の平面模式図である。図3において、図3(a)が上側の画素であり、図3(b)が下側の画素である。図3の、上側の画素における画素電極110と下側の画素の画素電極110はy軸方向に対して逆方向に傾いている。上側の画素も下側の画素もスルーホール130を介してTFTのソース電極と接続している。なお、図3および図4においては、スルーホールは長方形となっている。

0036

図3において、画素電極110には信号電圧が印加されている。しがって、液晶分子301は、初期はx方向であったものが、画素電極110付近の電界によって回転している。液晶分子301に対する電界の向きが上側の画素と下側の画素とでx軸をはさんで逆方向なので、液晶分子301の回転方向も上側の画素と下側の画素とで向きがx軸を挟んで逆となっている。

0037

図3の下側の画素において、画素電極110の内部に形成されたスリット1101のコーナー部で液晶分子301が他の部分とは逆方向に回転している。これをリバースドメインと呼んでいる。通常は、このリバースドメインの領域は小さい。ここで、下側の画素に対応する部分の対向基板を押した場合、この部分において、TFT基板と対向基板の間隔が小さくなり、矢印で示すように、液晶分子が上側の画素に移動する。上側の画素に移動した液晶分子301は、上側の液晶分子301の影響を受けて、上側の画素の液晶分子と同じ方向に配列される。

0038

ここで、下側の画素に対する押圧が解除されると、上側の画素に流れ込んだ液分子301が下側の画素に還流してくる。還流してきた状態の液晶分子301の配向の様子を示すものが図4である。図4(a)が上側の画素であり、図4(b)が下側の画素である。図4において、上側の画素における液晶分子の状態は変化無いが、液晶分子301が還流してきた下側の画素における液晶分子301の配向状態は、押圧が加わる前とは、大きく異なっている。

0039

図4の上側画素から下側画素に向かう点線の矢印は、液晶分子が上側画素から下側画素に還流している状態を表している。ところで、液晶分子が、電界によって回転した場合、安定方向は、電界と同じ方向に液晶分子の極性基が回転する状態と、電界と逆方向に液晶分子の極性基が回転する場合とがある。電界と同じ方向に回転した状態を安定方向と呼び、電界と逆方向に回転した場合を準安定状態と呼ぶ。

0040

上側の画素から還流して来た液晶分子301は、下側画素において再配向するが、このときの液晶分子301は、下側画素に流れ込むときは、上側の画素の影響を受けた配向方向となっている。この状態の液晶分子の配向方向は、下側画素において、安定状態よりも準安定状態のほうに角度が近い。そうすると、上側画素から還流してきた液晶分子301は、下側画素において、液晶分子301の向きが、当初の安定状態とは異なった配向を有することになる。この状態によって形成されたドメインをリバースドメインと呼んでいる。

0041

したがって、液晶分子301が上側画素から還流してきた後の下側画素におけるリバースドメインの領域は、当初の下側画素におけるリバースドメインの領域よりも格段に大きくなっている。したがって、発生するディスクリネーションの領域も大きくなっている。これが押しドメインの問題である。

0042

図5は、以上で説明した内容を配向膜の配向軸50、電界の方向E、電界による液晶分子の配向方向の関係等によって説明する図である。図5(a)は、図3あるいは図4の上側画素における配向膜の配向軸50、つまり、初期配向方向、電界の向きE、電界による液晶分子の配向方向TS1の関係を示したものである。図5(a)において、配向膜の配向軸50の方向はx軸の方向であり、電界の方向Eは、x軸からバイアス角θだけ傾いている。液晶分子301はネガ型液晶なので、液晶分子301は液晶分子の長軸が電界Eと直角方向に回転するので、TS1の方向に配向することになる。この場合の回転角度ツイスト角φで示している。

0043

図5(b)は、図3または図4の下側画素の配向膜の配向軸50、電界の方向E、電界による液晶分子の配向方向TS2に加え、準安定方向による液晶分子の配向方向TS3、液晶分子が上側画素から還流して来た直後の液晶分子の配向方向TS1等を示す図である。図5において、配向膜の配向軸の方向50はx方向であることは図5(a)と同じである。しかし、図5(b)における電界の向きEは、図5(a)における電界の向きEとは、x軸方向を挟んで逆側である。

0044

したがって、図5(b)に押圧を加える前の液晶分子301の回転の方向は、図5(a)の場合と比較して、x軸方向を挟んで逆向きとなっている。すなわち、図5(b)における液晶分子301の向きは、図3の下側画素における液晶分子の配向している方向となっている。図3(a)と図3(b)を比較すればわかるように、液晶分子301の配向の向きは、上側画素と下側画素とは、x軸方向を挟んで対称方向となっている。

0045

すなわち、ポジ液晶の場合は、配向膜の配向方向50と電界の方向Eの角度であるバイアス角θが小さいほうに液晶分子391は回転する。一方、ネガ液晶の場合は、液晶分子の長軸と直角方向が電界の方向に並ぼうとするので、バイアス角が大きい方に液晶分子391は回転する。しかし、液晶分子301は、図5(b)における準安定方向TS3においてもエネルギーが小さくなる。したがって、何らかのきっかけがあれば、液晶分子301は、準安定方向TS3の方向に配向することも出来る。ここで、電界の方向Eと液晶分子の安定方向TS2のなす角φFと電界方向Eと液晶分子の準安定方向TS3のなす角φRとは、図5(b)に示すように、向きは異なるが絶対値は同じである。

0046

図3に示すように、下側画素から流れ込んだ液晶分子301は、上側画素の液晶分子301の影響を受けて、上側画素の液晶分子301と同じ方向の配向となる。その後、液晶分子301が上側画素から下側画素に還流してくると、液晶分子301は当初は、上側画素における配向状態を維持している。この状態が図5(b)におけるTS1である。

0047

その後、下側画素に流れ込んだ液晶分子301は、配向方向TS1から再配向する。このとき、還流した液晶分子301の配向方向TS1と準安定方向であるTS3とのなす角度φR1は、還流した液晶分子301の配向方向TS1と安定方向であるTS2とのなす角度φF1よりも小さい。したがって、還流した液晶分子301は準安定方向TS3に配向することになる。これに対してもともと下側画素に存在し、上側画素に流れ込まなかった液晶分子は、元の配向方向TS2のままである。

0048

したがって、下側画素には、押圧を解除して、液晶分子が下側画素に還流したことによって、液晶分子301の配向方向が異なる2つの領域が存在することになり、広い範囲にわたってディスクリネーションが発生する。従来はこれが大きな問題となっていた。なお、図4(b)において、わかりやすくするために、液晶分子301は全て準安定方向(リバース配向)に配向しているように描いているが、実際はある領域の液晶分子301は、押圧前の配向方向を維持しているので、ドメインが2つ存在することになる。

0049

なお、液晶分子301の配向方向は、周囲の液晶分子301に対して伝播する。したがって、いずれかの液晶分子301が特定の方向に配向すると、それが伝播して、広い範囲に同じ配向を有する液晶分子301が分布することになり、ドメインとなる。

0050

以上のように、図4における上側画素から還流した液晶分子301の配向の向きを上側画素の液晶分子301の配向の向きではなく、例えば、配向膜の配向軸方向50であるx方向に強制的に配向させることが出来れば、液晶分子301は安定方向にツイストすることになり、リバースドメインの領域が広く生ずる現象は回避できる。

0051

図1における突起30は液晶分子301を突起30において、配向膜の配光軸方向50に固定し、この部分の液晶分子301の影響によって、上側の画素から還流してきた液晶分子301の配向の向きを強制的に配向膜の配向軸の方向50に向けるものである。なお、図1の画素電極110は上側の端部のみでなく、下側の端部にも突起30が形成されているが、液晶は図1の下側画素から還流する場合もあるので、画素電極110の下側突起はこのような液晶分子に対して作用させるものである。

0052

図6は、図1における突起30の作用を示す詳細平面図である。図6において、画素電極110は下側のコモン電極108との間に電界Eが発生するが、この電界Eは平面で見ると、y方向となっている。液晶分子301の初期配向は配向膜の配向方向50であるx方向となっている。液晶分子301はネガ型液晶なので、液晶分子301は、電界が印加されても回転しない。すなわち、液晶分子301の長軸方向はx軸方向に強く固定されている。

0053

そうすると、上側画素から還流して来た液晶分子301は、突起30における液晶分子301の影響によって、x軸方向に配向するようになる。したがって、液晶分子301は、安定方向に配向するようになり、準安定方向に配向してリバースドメインを形成することを避けることが出来る。図1の下側の突起30の作用についても同様である。なお、この作用を持たせるためには、突起30は、x軸方向と平行方向の辺を有することが必要である。

0054

このように、画素電極110の突起30の長さdは長いほうが作用を大きくすることが出来る。図7は、突起30の長さを長くして、映像信号線20の上まで延在させた例である。このような構成としても、画素電極110と映像信号線20との間には、コモン電極108が存在しているので、映像信号線20からの不要信号が画素電極110に影響を与えることは無い。図7のその他の構成は図1と同じである。

0055

このように、本実施例によれば、画素電極110に突起を形成することにより、還流してきた液晶分子301が逆方向に配向してリバースドメインを形成し、ディスクリネーションを発生させる現象を抑制することが出来る。

0056

図4(b)における上側画素から還流して液晶分子301が逆配向する他の原因は、もともと、下側画素に存在していたリバースドメインにおける液晶分子301の配向の影響を還流してきた液晶分子301が受けることである。すなわち、液晶分子301は周囲の液晶分子301に対して配向方向の影響を与えるからである。

0057

この意味から、本実施例では、画素に存在しているリバースドメインの領域をできるだけ小さくする、可能であれば、無くすことである。図8は、画素電極110のスリット1101の左上端部にリバースドメインが形成されていた場合に、この部分の画素電極110に切り欠きを形成し、リバースドメインが形成出来ないようにした構成である。この場合は、スルーホール130から遠いほうの画素電極110の長辺端部をスリット端部において切り欠きを形成したものである。

0058

図9は本実施例の他の形態であり、この場合も、画素電極110のスリット1101の左端部にリバースドメインが形成されていた場合である。図9においても、この部分の画素電極110端部に切り欠きを形成するが、この場合は、スルーホール130から遠いほうの画素電極10の短辺端部にスリット端部において切り欠きを形成したものである。

0059

図10は本実施例の他の形態であり、この場合も、画素電極110のスリット1101の左上端部にリバースドメインが形成されていた場合である。図10においても、この部分の画素電極端部に切り欠きを形成するが、この場合は、スルーホール130から遠いほうの画素電極110の短辺端部と長辺端部に、スリット端部において切り欠きを形成したものである。

0060

図8乃至、図10では、画素電極110のスリット1101の左上端部にリバースドメインが形成されていた場合の対策であるが、画素電極110のスリット1101の右上端部にリバースドメインが形成されていた場合もこれに準じた切り欠きを形成すればよい。要するに、スリット1101を有する画素電極110において、TFTのソース電極との接続のためのスルーホール130から遠いほうの、スリット1101端部において、リバースドメインの発生を防止するために、画素電極110に切り欠きを形成すればよい。

実施例

0061

なお、実施例2と実施例1を組み合わせることによって、より効果的に押しドメインの発生を防止することが出来る。

0062

10…走査線、 20…映像信号線、 30…画素電極突起、 40…画素電極切り欠き、 50…配向膜の配光軸、 100…TFT基板、 101…ゲート電極、 102…ゲート絶縁膜、 103…半導体層、 104…ドレイン電極、 105…ソース電極、 106…無機パッシベーション膜、 107…有機パッシベーション膜、 108…コモン電極、 109…層間絶縁膜、 110…画素電極、 111…配向膜、 130…スルーホール、 200…対向基板、 201…カラーフィルタ、 202…ブラックマトリクス、 203…オーバーコート膜、 210…外部導電膜、 1101…画素電極スリット、 E…電界方向、 θ…配向膜の配向軸と電界方向のなす角、 φ…液晶分子のツイスト角、 φF…電界方向と液晶分子の安定配向方向のなす角度、 φR…電界方向と液晶分子の準安定配向方向のなす角度、 φF1…還流してきた液晶分子の配向方向と安定配向方向とのなす角度、 φR1…還流してきた液晶分子の配向方向と準安定配向方向とのなす角度、 TS1…第1の画素の液晶分子の配向方向、 TS2…第2の画素の液晶分子の配向方向、 TS3…第2の画素における準安定方向の液晶分子の配向方向

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