JP4844055B2

JP4844055B2 - 垂直配向型のアクティブマトリクス液晶表示素子

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Inventors: 亮太水迫
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Description

この発明は、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直に初期配向させた垂直配向型のアクティブマトリクス液晶表示素子に関する。

従来のＴＦＴ液晶パネルは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と画素電極等が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ（Color Filter）と対向電極等が形成されたＣＦ基板とで液晶層を挟んで構成される。液晶分子をホモジニアス配向（homogeneous alignment）させたＴＦＴ液晶パネル、例えばＴＮ（ねじれネマティック）液晶ディスプレイでは正の誘電異方性を示す液晶材料が通常用いられる。液晶分子をホメオトロピック配向（homeotropic alignment）させた液晶表示パネルでは、負の誘電異方性を示す液晶材料が使用され、無電界（初期配向状態）でそのダイレクタ（分子長軸方向）を基板と垂直に配向させている。

液晶分子を初期配向状態でホメオトロピック配向させた垂直配向型のＴＦＴ液晶表示素子は、対向する内面に垂直配向膜が形成され、互いに対向して配置された一対のガラス基板の間に負の誘電異方性を示す液晶を封入して液晶セルが構成される。

この液晶セルにおいて、一対の基板の一方には、個々の画素毎に画素電極が形成され、他方の基板には、複数の前記画素電極と対向する共通（対向）電極が形成され、これらの各画素電極と対向電極とが対向する領域とその間の液晶により１つの画素が形成される。それぞれの基板には、前記画素電極と対向電極間に電圧が印加されたときに液晶分子が倒れる方向を定めるためのラビング処理(aligning treatment)された垂直配向膜が画素電極と、対向電極とを覆うように形成されている。

前記画素電極と対向電極との間に電圧が印加されていない場合、対向電極と画素電極とは同電位であるため、画素電極と対向電極との間に電界が生成されず、垂直配向膜の作用により、液晶分子は基板に対して垂直に配向している。

画素電極と対向電極との間に電圧が印加されると、画素電極と対向電極との間に生成される電界により液晶分子が傾くように挙動する。画素電極と対向電極間に十分高い電圧が印加されたときには、液晶分子は基板に対して実質的に水平に配向する。この場合、液晶分子は垂直配向膜のラビング方向へ向けて一方方向に配向する。そのため、コントラストの視野角依存性が大きく、視野角特性が悪い。

そこで、垂直配向型の液晶表示装置において、広い視野角特性を得るために、各画素毎に液晶分子を複数の方向に配向させた複数のドメインを形成することが提案されている。例えば、特許文献１に記載されているように、対向電極にエックス字形状の開口を形成し、対向する２つの電極間に電圧が印加されたとき、１つの画素において液晶分子を前記エックス字形開口の中央に向かって４つの方向に倒れるように配向させた液晶表示装置が提案されている。

この液晶表示装置では、対向電極を画素電極より大きく形成し、画素電極と対向電極との間に電圧を印加した場合は、画素領域の画素電極と対向電極が対向する部分では縦電界が発生し、画素電極の周辺部には斜め電界を発生させ、対向電極の開口（スリット）が形成されている部分に電界の不連続部分を形成することにより、液晶分子が各画素毎に前記エックス字形開口の中央に向かって倒れるように配列する。すなわち、この液晶表示装置では、液晶分子は各画素ごとに、エックス字形開口によって区画された領域ごとに４つの方向に向かって傾くように配向する。
特許第２５６５６３９号明細書

しかし、上記の液晶表示装置は、各画素の中に形成されたエックス字形開口によって配向方向の異なる領域を形成するため、各領域間の相互作用を絶つためにエックス字形開口は十分広い幅に形成する必要がある。そのため、各画素において、電界により制御することができない開口（スリット）の面積が多く、対向電極の面積が少なくなり、開口率が低くなるという問題がある。

また、本願出願人が日本国内で出願した特願２００４−２１０４１２号において、画素電極の周辺に形成した補助電極と、画素電極に形成したスリットとにより画素領域を複数のサブ画素領域に分割し、各サブ画素領域毎に液晶分子を予め定めた配向状態に配向させるようにした液晶表示素子を提案した。しかし、各サブ画素領域ごとの配向の安定性が未だ不十分である。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、表示不良が軽減された広視野角で透過率の高い液晶表示素子を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、この発明の第１の観点による液晶表示素子は、
第１の基板と、前記第１の基板に対向配置した第２の基板と、前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に形成された少なくとも１つの第１の電極と、前記第２の基板における前記第１の基板の前記第１の電極と対向する面に形成された複数の第２の電極と、前記第１の基板の前記第１の電極が形成された面と、前記第２の基板の前記第２の電極が形成された面と、のそれぞれに形成された垂直配向膜と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入され、負の誘電異方性を有する液晶層と、を備え、前記第２の電極は前記第２の電極を複数のサブ画素電極に区分するためのスリットを有し、前記スリットの内部には少なくとも１つの凸部が形成され、前記凸部は前記液晶層の液晶分子の分子長軸を前記凸部周辺部から前記サブ画素電極の中央部に向かって傾けるように配列させることを特徴とする。

本発明によれば、画素電極にスリットを形成し、更に段差部を設けることによって、表示不良が軽減された広視野角で透過率の高い液晶表示素子を提供することができる。

本発明の実施形態に係る垂直配向型液晶表示装置を図を用いて説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る垂直配向型液晶表示装置における１つの画素構造を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す１つの画素をII−II線に沿って断面して示す断面図である。

液晶表示装置を構成する液晶表示素子は、対向して配置された一対のガラス基板１０１，１０２を備え、一方のガラス基板１０２（以下ＴＦＴ基板１０２という）と他方のガラス基板１０１（以下対向基板１０１という）との間に負の誘電異方性を示す液晶１０３が封入されている。

ＴＦＴ基板１０２の対向基板１０１と対向する面上には、ＴＦＴ素子１０４、画素電極１０５、ドレイン配線１０６、補助電極１０７、ゲート配線１０８、ゲート絶縁膜１０９、絶縁膜１１０、配向膜１１１が形成されている。また、対向基板１０１の内面には、対向電極１１２、カラーフィルタ１１３、配向膜１１４が形成されている。

ＴＦＴ素子１０４は、ガラス基板１０２上に形成された逆スタガ型の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）である。ＴＦＴ素子１０４は、ゲート電極１０４ａ、半導体層１０４ｂ、ソース電極１０４ｃ、ドレイン電極１０４ｄを備える。

画素電極１０５は、酸化インジウムを主成分とするＩＴＯ膜等から構成された、平面形状がほぼ四角形の透明電極から形成される。この画素電極１０５は、対向電極１１２と対向する領域により、画像を形成するための最小単位である１つの画素領域を画定している。また画素電極１０５には、各画素領域ごとに複数のサブ画素領域に区分するための幅の狭い開口部１０５ａが形成されている。この開口部１０５ａは、画素電極１０５の中央から周縁に向かって延出され、前記画素電極１０５の中央部で互いに繋がったスリットによって形成されている（以下、開口部をスリットという）。

この実施形態では、画素電極１０５に、その画素電極１０５の中央部から縦方向及び横方向に延在するように、前記画素電極１０５を切り欠いたスリット１０５ａが形成されており、このスリット１０５ａにより前記１つの画素領域が４つのサブ画素領域に区分される。

そしてさらに、画素電極１０５の区分された各サブ画素領域の実質的な中心には、各サブ画素領域の液晶分子の配向の中心、または基点を形成し、段差を設けるための平面形状が円形又は多角形（例えば８角形）の凹部１０５ｂが形成されている。この凹部１０５ｂは、ゲート絶縁膜１０９に穴を形成し、その上に前記画素電極１０５、配向膜１１１を成膜することによって形成される。

この実施形態の液晶表示パネルにおけるドレイン配線１０６は、各画素列毎に、列方向に伸びるように形成されたアルミニウム配線等から構成される。このドレイン配線１０６は、同一画素列のＴＦＴ素子１０４のドレイン電極１０４ｄに接続され、列ドライバからの画像信号をオンしたＴＦＴ素子１０４を介して画素電極１０５に供給する。

補助電極１０７は、アルミニウム等から構成され、補助電極１０７の一部は、ゲート絶縁膜１０９を介して画素電極１０５の周縁部と重なるように形成される。さらに、この補助電極１０７は画素電極１０５よりも低い予め定めた電位に、より好ましくは、対向電極１１２と同電位に設定され、前記画素電極１０５との間で、各画素電極１０５と対向電極１１２と液晶１０３とで形成される画素容量と並列に接続された補償容量を形成する。

ゲート配線１０８は、各画素行毎に行方向に伸びるように形成されたアルミニウム配線等から構成され、ゲート絶縁膜１０９により他の電極と絶縁されている。このゲート配線１０８は、対応する画素行のＴＦＴ素子１０４のゲート電極１０４ａに接続され、ＴＦＴ素子１０４に走査信号を供給し、ＴＦＴ素子１０４のオン／オフを制御する。

ゲート絶縁膜１０９は、ＴＦＴ素子１０４のゲート電極１０４ａ、ゲート配線１０８、及び補助電極１０７が形成されたＴＦＴ基板１０２上に形成された絶縁膜であり、例えばシリコン窒化膜から構成される。なお、ゲート絶縁膜１０９は、ＴＦＴ素子１０４のゲート電極１０４ａと、このゲート電極１０４ａに対向する半導体層１０４ｂ及びソース／ドレイン電極１０４ｃ，１０４ｄとを電気的に分離する。このＴＦＴ素子１０４のソース電極１０４ｃは、対応する画素電極１０５に接続され、ドレイン電極１０４ｄは対応するドレイン配線１０６に接続される。

絶縁膜１１０は、ドレイン配線１０６を被い、画素電極１０５と、隣接する画素の画素電極１０５との間に形成された絶縁膜であり、例えばシリコン窒化膜から構成される。この絶縁膜１１０により、画素領域よりその周辺が厚くなる段差部が設けられ、この段差部により傾斜部が形成されている。

配向膜１１１，１１４は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成された、ヘキサメチルジシロキサンの重合膜等から構成される。これらの配向膜１１１，１１４は、画素電極１０５と対向電極１１２をそれぞれ覆うように形成され、その間に液晶１０３が封入される。なお、配向膜１１１，１１４はラビング処理されておらず、無電界時には、その表面近傍の液晶分子を配向膜面に対して垂直に配向させる。

次に、上記構成の液晶表示素子の製造方法について説明する。
一方のガラス基板１０２上に、アルミニウム膜を形成し、これをパターニングすることによりＴＦＴ素子１０４のゲート電極１０４ａとゲート配線１０８と補助電極１０７（補助電極１０７を相互に接続する配線を含む）を形成する。次いで、ＣＶＤによりゲート絶縁膜１０９を形成する。続いて、ゲート絶縁膜１０９上に、ＴＦＴ素子１０４のチャネル層（半導体層１０４ｂ）、ソース領域、ドレイン領域などを形成する。
ゲート絶縁膜１０９の所定位置にエッチングにより穴部を形成し、続いて穴部が形成されたゲート絶縁膜１０９上に、スパッタによりＩＴＯ膜を形成する。ＩＴＯ膜の画素領域を構成する部分を残して、ＩＴＯ膜をエッチングしてパターニングすることにより、画素中心部から画素領域の周辺部に延びる幅の狭いスリット１０５ａが切り欠かれ、且つ各サブ画素領域の中心に凹部１０５ｂが形成された画素電極１０５が得られる。

画素電極１０５の周縁から離間してゲート絶縁膜１０９上にドレイン配線１０６を形成し、ＴＦＴ素子１０４のドレイン電極１０４ｄに接続する。画素電極１０５の周囲の非画素領域に形成されたドレイン配線１０６を覆うように、ゲート絶縁膜１０９上に絶縁膜１１０を形成する。

続いて、全面にＣＶＤ、スピンコート等により、配向膜１１１を形成する。
このようにして形成されたＴＦＴ基板１０２と、対向電極１１２、カラーフィルタ１１３などが形成された対向基板１０１と、を図示しないスペーサを介して対向配置して、周囲をシール材によりシールして液晶セルを形成する。続いて、この液晶セルに負の誘電異性を有する液晶を注入し、注入口を封止する。さらに、ＴＦＴ基板１０２及び対向基板１０１の外面に図示しない偏光板を配置して液晶表示素子が製造される。

次に、上記のような構造を有する画素内の液晶の挙動について説明する。
１つの画素領域は、１つの画素電極１０５と対向電極１１２とが互いに対向する領域によって定義され、画素電極１０５に形成された複数のスリット１０５ａにより、４つのサブ画素領域に区分されている。１つの画素領域は、その周囲が補助電極１０７により囲まれており、画素電極１０５と補助電極１０７との間に電圧が印加されると、各画素領域の周りには、横方向の電界が発生する。また、画素電極１０５のスリット１０５ａの縁では斜め電界が発生する。

また、各画素領域の周辺部に形成された段差部により配向膜面に傾斜面が形成され、液晶分子１０３ａはこの傾斜面に垂直に配列している。

さらに、画素電極１０５に形成された凹部１０５ｂでは、その段差による実質的な傾斜面が形成されるために、この凹部１０５ｂ近傍の液晶分子１０３ａは、前記凹部１０５ｂの中心に向かって倒れるように配列し、配向の中心が規定される。

したがって、画素電極１０５と対向電極１１２間に電圧が印加されると、画素周辺部の配向膜１１１の傾斜面と、画素電極１０５周囲の前記横電界、及びスリット１０５ａの縁での前記斜め電界により、液晶分子１０３ａは図２に示したように各サブ画素領域ごとにその周辺から中心に向かって倒れはじめる。前記画素電極１０５と対向電極１１２間に十分高い電圧が印加されたとき、各サブ画素領域の中央には凹部１０５ｂにより液晶分子の配向の中心が規定されているため、液晶分子１０３ａは、各サブ画素領域の周辺から中心に向かって放射状に配列する。この場合、各サブ画素領域の中心部の液晶分子１０３ａは、中心に向かって倒れ込む周辺部の液晶分子１０３ａから均等に分子間力を受けるため、基板面に対して垂直に配向する。

図３に、１つの画素領域における液晶分子の配向状態を拡大して示し、図４にIV−IV線に沿った断面を、図５にV−V線に沿った断面における液晶分子の配向状態をそれぞれ示した。これらの図３乃至図５に示すように、液晶分子１０３ａはその長軸方向（ダイレクタ）が凹部１０５ｂの中心を基点として、その中心に向かって倒れ込むように配列する。一方、各サブ画素領域の中心部の液晶分子１０３ａは、中心に向かって倒れ込む周辺部の液晶分子１０３ａから均等に分子間力を受けて、基板面に対して垂直に配列する。

このように、各サブ画素領域でみると、液晶分子１０３ａは、そのダイレクタを画素電極１０５のスリット１０５ａで、基板面に対してほぼ垂直に向けて配列し、画素領域の周縁及びスリット１０５ａの縁から内側に進むに伴って斜めに向けて配列し、そして各サブ画素領域の中心部（凹部１０５ｂ近傍）ではまた基板に垂直な方向に向けて配向する。

以上説明したように、画素電極１０５に画素領域の中心から画素周辺に向かうスリット１０５ａを形成し、画素領域を複数のサブ画素領域に区分する。区分されたサブ画素領域ごとに、画素領域の中心の画素電極１０５に凹部１０５ｂを形成する。区分された領域の周辺部では、画素電極１０５と補助電極１０７との間に印加される電圧によって発生する電界、およびスリット１０５ａの縁に発生する電界により、その周縁から中心に向かうように液晶分子が配列され、上記分割されたサブ画素領域ごとに液晶分子１０３ａが配向する。各サブ画素領域の中央部に凹部１０５ｂが形成されているので、各サブ画素領域毎に液晶分子１０３ａの配向の中心が規定され、液晶分子１０３ａの各サブ画素領域の配向が安定化する。その結果、表示上のざらつきやむらを解消することができる。また、各サブ画素領域毎に液晶分子は中心から放射状に配向するため、視野角特性も向上する。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る液晶表示素子について、図６および図７を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態２に係る液晶表示素子における１つの画素の概略の平面構造を示し、図７は、図６のVII−VII線に沿った断面を示す。

この図６において、ＴＦＴ基板１０２の内面上には、ＴＦＴ素子１０４、画素電極１０５、ドレイン配線１０６、補助電極１０７、ゲート配線１０８、ゲート絶縁膜１０９、絶縁膜１１０、配向膜１１１が形成されている。この実施形態において、上記実施形態１と同一の構成には、同一の参照符号を付して、説明は省略する。

画素電極１０５は、酸化インジウムを主成分とするＩＴＯ膜等から構成され、平面形状がほぼ四角形の透明電極から形成される。画素電極１０５には、その中央部の縦方向及び横方向に延在するスリット１０５ａが形成されている。スリット１０５ａが交差する部分とスリット１０５ａの端部には、各サブ画素領域の液晶分子の配向の中心、または基点を形成し、段差を設けるための凸部が、誘電体からなる突起２０１によって形成されている。

この突起２０１は、このスリット１０５ａによって区分される各サブ画素領域の間（前記スリット１０５ａの内部）に、平面形状が円形又は多角形（例えば８角形）の形状に形成されている。すなわち、前記突起２０１は、図６に示すようにスリット１０５ａによって区分された各サブ画素領域の隅部に配置されている。

次に、上記構成の液晶表示素子の製造方法について説明する。
実施形態１と同様にして、一方のガラス基板１０２上に、ＴＦＴ素子１０４のゲート電極１０４ａと、ゲート配線１０８と、補助電極１０７（補助電極１０７を相互に接続する配線を含む）を形成し、次いで、ゲート絶縁膜１０９を形成する。続いて、ゲート絶縁膜１０９上に、ＴＦＴ素子１０４の半導体層１０４ｂ、ソース電極１０４ｃ、ドレイン電極１０４ｄなどを形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１０９上に、スパッタによりＩＴＯ膜を形成する。ＩＴＯ膜の画素電極１０５を構成する部分を残して、ＩＴＯ膜をエッチングしてパターニングすることにより、画素中心部から画素領域の周辺部に延びる幅の狭いスリット１０５ａが切り欠かれた画素電極１０５が得られる。

実施形態１と同様にして、ゲート絶縁膜１０９上にドレイン配線１０６を形成し、ＴＦＴ素子１０４のドレイン電極１０４ｄに接続する。その後、成膜された誘電体膜を、画素電極１０５の周囲の非画素領域に形成されたドレイン配線１０６を覆い、かつ、上記スリット１０５ａが交差する部分とスリット１０５ａの端部に突起２０１を形成するようにパターニングして、ゲート絶縁膜１０９上に絶縁膜１１０を形成する。続いて、実施形態１と同様にして、配向膜１１１を形成する。

次に、上記のような構造を有する画素内の液晶の挙動について説明する。
実施形態１と同様に、画素電極１０５と対向電極１１２との間に電圧が印加されると、画素電極１０５と対向電極１１２が対向する部分では縦電界が発生し、画素電極１０５と補助電極１０７との間には横電界が発生する。画素電極１０５のスリット１０５ａが形成されている部分には、そのスリット１０５ａの側縁部に斜め方向の電界が発生する。

突起２０１近傍の配向膜１１１は、その中心から周辺に向かって傾斜面が形成されるため、液晶分子１０３ａは、その突起２０１の中心に位置する液晶分子１０３ａが基板に対して垂直に配向し、その周辺に位置する液晶分子１０３ａはその突起２０１を中心にして放射状に斜めに配向する。つまり、突起２０１が各サブ画素領域の隅部に配置されているので、液晶分子１０３ａは、前記突起２０１によって、各サブ画素領域の隅部から中央に向かって倒れさせようとする分子間力が働いている。

したがって、画素電極１０５の上記スリット１０５ａによって分割された各サブ画素領域の液晶分子１０３ａは、補助電極１０７により囲まれた周縁の横電界とスリット１０５ａの側縁の斜め電界と、さらに、前記突起２０１を中心とする斜め配向された分子間力の作用を受けて、図７に示すように、その長軸方向（ダイレクタ）を、各サブ画素領域の周辺から中心に向かって倒れ込むように配列する。

以上説明したように、画素電極１０５に画素中心から画素周辺に向かうスリット１０５ａを形成し、画素領域を複数のサブ画素領域に区分する。スリット１０５ａが交差する部分及びスリット１０５ａの端部に突起２０１を形成する。区分されたサブ画素領域の周辺部では、画素電極１０５と補助電極１０７との間に印加される電圧に応じて発生する電界により、その周縁から中心に向かうように液晶分子１０３ａが配列され、上記分割されたサブ画素領域ごとに安定した配向状態が得られる。そして、スリット１０５ａの交差部及びスリット１０５ａの端部に突起２０１が形成されているので、サブ画素領域毎の配向の中心位置が安定し、その結果、表示上のざらつきやむらを解消することができる。また、各ドメインで液晶分子はドメイン中心に向かって配向するため、視野角特性も向上する。

（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３に係る液晶表示装置の画素構造を示す概略図である。
一方のＴＦＴ基板２の内面上には、ＴＦＴ素子１０４、画素電極１０５、ドレイン配線１０６、第１の補助電極１０７、ゲート配線１０８、ゲート絶縁膜１０９、絶縁膜１１０、配向膜１１１、第２の補助電極２０７が形成されている。この実施形態において、上記の実施形態１と同一の構成には、同一の参照符号を付して、説明は省略する。

画素電極１０５は、酸化インジウムを主成分とするＩＴＯ膜等から構成されたほぼ四角形の透明電極から形成される。画素電極１０５には、その中央部の縦方向及び横方向に延在するスリット１０５ａが形成されている。

第１の補助電極１０７は、アルミニウム等から構成され、画素電極１０５の周囲に、画素電極１０５の周縁部とゲート絶縁膜１０９を介してその一部が重なるように形成される。

画素電極１０５のスリット１０５ａが交差する部分及びスリット１０５ａの端部に対応する位置には、各サブ画素領域の液晶分子１０３ａの配向の中心、または基点を形成するための第２の補助電極２０７が形成されている。

この第２の補助電極２０７は、スリット１０５ａに対応する位置の前記画素電極１０５の下層に形成され、それぞれの第２の補助電極２０７は、前記第１の補助電極１０７に配線２０７ａ，２０７ｂにより接続されている。すなわち、この第２の補助電極２０７は、前記スリット１０５ａの内部、つまり、このスリット１０５ａによって区分される各サブ画素領域の間に位置する部分のＴＦＴ基板１０２上に形成されている。そして、前記第２の補助電極２０７は、スリット１０５ａによって区分された各サブ画素領域の隅部に配置されている。

第１の補助電極１０７および第２の補助電極２０７は、ガラス基板１０２上に、ＴＦＴ素子１０４のゲート電極１０４ａとゲート配線１０８とを形成する工程において、第１の補助電極１０７と、スリット１０５ａの交差部及びスリット１０５ａの端部に対応する位置にパターニングにより形成される。また、同じ工程で、第１の補助電極１０７と第２の補助電極２０７とを接続する配線２０７ａ，２０７ｂもパターニングにより形成される。

次に、上記のような構造を有する画素内の液晶の挙動について説明する。
実施形態１と同様に、画素電極１０５と対向電極１１２との間に電圧が印加されると、画素電極１０５と対向電極１１２が対向する部分では縦電界が発生し、画素電極１０５と補助電極１０７との間には横電界が発生する。画素電極１０５のスリット１０５ａが形成されている部分に関しては、両ガラス基板１０１，１０２間に縦方向の電界が発生せず、スリット１０５ａの側縁部に斜め方向の電界が発生する。

また、スリット１０５ａが交差する部分及びスリット１０５ａの端部に対応する位置に形成された第２の補助電極２０７は、配線２０７ａ，２０７ｂにより、前記第１の補助電極１０７に接続されている。この第１の補助電極１０７が対向電極１１２に接続されて、この対向電極１１２と同電位になっているため、前記第２の補助電極２０７に対応する領域の液晶層には電界が発生せず、液晶分子１０３ａは基板に対して垂直に配向する。

そして、第２の補助電極２０７と画素電極１０５との間には、横電界が発生するので、前記第２の補助電極２０７の周りの液晶分子１０３ａは、前記第２の補助電極２０７の領域から周囲に向かって倒れるように配向する。

したがって、画素電極１０５に対応する画素領域の液晶分子１０３ａは、上記スリット１０５ａで分割されたサブ画素領域ごとに、第１の補助電極１０７による横電界とスリット１０５ａの側縁の斜め電界、および前記第２の補助電極２０７の周囲の横電界との作用を受けて、図９に示すように、その長軸方向（ダイレクタ）を、各サブ画素領域の中心に向かって倒れ込むように配列する。すなわち、各サブ画素領域の液晶分子１０３ａは、その周囲から中央に向かって倒れ込まそうとする力が大きく作用するため、前記サブ画素領域ごとの配向の中心が規定され、その中心から放射状に配向し、安定した配向状態が得られる。

以上説明したように、画素電極１０５に画素領域の中心から画素周辺に向かうスリット１０５ａを形成し、画素領域を複数のサブ画素領域に区分する。前記画素電極１０５の周囲に第１の補助電極１０７を形成する。前記スリット１０５ａが交差する部分及びスリット１０５ａの端部に対応する位置に第２の補助電極２０７を形成する。区分されたサブ画素領域の周辺部では、画素電極１０５と第１の補助電極１０７との間の電圧に応じて発生する電界、および画素電極１０５と第２の補助電極２０７との間に発生する電界によって、その周縁から中心に向かうように液晶分子１０３ａが配列される。

その結果、上記分割されたサブ画素領域ごとに形成される液晶分子１０３ａの配列が規定される。したがって、表示上のざらつきやむらを解消することができる。また、各サブ画素領域ごとに液晶分子１０３ａはドメイン中心に向かって配向するため、視野角特性も向上する。

（実施形態４）
本発明は、上記の実施形態に限定されず、その応用及び変形等は任意であり、例えば、上記の実施形態を組み合わせることも可能である。図１０に示すように、上記実施形態１と実施形態２とを組み合わせて、スリット１０５ａにより区分されたサブ画素領域ごとに、画素電極１０５の各サブ画素領域の中心に対応する位置に、凹部１０５ｂを形成し、スリット１０５ａが交差する部分とスリット１０５ａの端部に突起２０１を形成するようにしても良い。

この場合も、凹部１０５ｂと、突起２０１の作用により、各サブ画素領域の液晶分子１０３ａの配向の中心は、各サブ画素領域の中心部に形成された凹部１０５ｂにより規定され、また周囲からは、スリット１０５ａと突起２０１とによってサブ画素領域の中央に向かって液晶分子１０３ａを倒れ込ませる力が作用する。従って、前記サブ画素領域ごとに前記凹部１０５ｂを中心にした放射状の配向が安定化される。その結果、分割されたサブ画素領域ごとに形成される液晶分子１０３ａの配向状態がさらに安定化するため、表示上のざらつきやむらを一層顕著に解消することができる。

また上記の各実施形態では、補助電極１０７をアルミニウム等の金属膜により形成した例を示したが、この補助電極１０７は、ＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる透明電極から形成することもできる。

上記の各実施形態では、画素電極１０５に、スリット１０５ａを形成した例を示したが、しかし、スリット１０５ａは、対向電極１１２に形成されてもよい。また、画素電極１０５及び対向電極１１２に、それぞれスリットを形成することもできる。

上記の各実施形態では、スリット１０５ａは、画素電極１０５の中心部から周辺部に向かって縦方向及び横方向に形成した例を示した。しかし、スリット１０５ａは、画素電極を略同一形状に区分するように配置されればよく、例えば画素電極１０５の対角線上を画素中心部から四隅に向かって形成されてもよい。また、スリット１０５ａにより区分されるドメインの数は、４に限らず、２以上の任意の整数であり得る。

本発明の実施形態１に係る垂直配向型液晶表示素子における１つの画素構造を概略的に示す平面図である。図１に示す１つの画素のII−II線断面図である。図１の液晶表示素子における液晶分子の配向状態を拡大して示す模式図である。図３に示す液晶表示素子のIV−IV線断面図である。図３に示す液晶表示素子のV−V線断面図である。本発明の実施形態２に係る液晶表示素子における１つの画素構造を概略的に示す平面図である。図６に示す液晶表示素子のVII−VII線断面図である。本発明の実施形態３に係る液晶表示素子における１つの画素構造を概略的に示す平面図である。図８に示す１つの画素のIX−IX線断面図である。本発明の実施形態４に係る液晶表示素子における１つの画素構造を概略的に示す平面図である。図１０に示す１つの画素のXI−XI線断面図である。

符号の説明

１０１、１０２・・・ガラス基板、１０３・・・液晶、１０４・・・ＴＦＴ素子、１０５・・・画素電極、１０６・・・ドレイン配線、１０７・・・補助電極、１０８・・・ゲート配線、１０９・・・ゲート絶縁膜、１１０・・・絶縁膜、１１１、１１４・・・配向膜、１１２・・・対向電極、１１３・・・カラーフィルタ。

Claims

第１の基板と、
前記第１の基板に対向配置した第２の基板と、
前記第１の基板の前記第２の基板と対向する面に形成された少なくとも１つの第１の電極と、
前記第２の基板における前記第１の基板の前記第１の電極と対向する面に形成された複数の第２の電極と、
前記第１の基板の前記第１の電極が形成された面と、前記第２の基板の前記第２の電極が形成された面と、のそれぞれに形成された垂直配向膜と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入され、負の誘電異方性を有する液晶層と、
を備え、
前記第２の電極は前記第２の電極を複数のサブ画素電極に区分するためのスリットを有し、前記スリットの内部には少なくとも１つの凸部が形成され、
前記凸部は前記液晶層の液晶分子の分子長軸を前記凸部周辺部から前記サブ画素電極の中央部に向かって傾けるように配列させる、
ことを特徴とする液晶表示素子。
前記凸部は前記第２の電極と同一の層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
前記凸部は誘電体膜から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
前記凸部の平面形状は円形又は多角形の形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
前記スリットは、前記第２の電極の中央部から前記第２の電極の周辺部に向かって延びるように形成され、前記第２の電極の中央部で互いに繋がった複数の切り欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
前記凸部は前記複数の切り欠き部の一方の端部が互いに繋がった部分及び前記複数の切り欠き部の他方の端部それぞれに形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子。
前記スリットは十字形状を有していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子。
前記凸部は前記十字形状を有する前記スリットの中央部及び前記十字形状を有する前記スリットの端部それぞれに形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
前記第２の電極の周辺部の少なくとも一部と平面視して重なり、且つ、前記第２の電極を実質的に取り囲むように形成された補助電極をさらに有し、
前記補助電極は、前記第１の電極の電位と等しい電位に設定されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
前記補助電極は、前記第２の基板面上に形成され、
前記第２の電極は、前記補助電極を覆う第１の絶縁膜上に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
前記垂直配向膜は、配向処理されていないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
さらに、前記第２の基板に形成されたＴＦＴ素子を備え、前記第２の電極は前記ＴＦＴ素子のソース電極に接続し、外部から供給される画像信号を前記第２の電極に印加するための前記第２の電極と同一の層に形成されたドレイン配線は前記ＴＦＴ素子のドレイン電極に接続され、外部から供給される走査信号を印加するための前記補助電極と同一の層に形成されたゲート配線は前記ＴＦＴ素子のゲート電極に接続されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
前記第２の基板には、前記第２の電極の周辺部に沿った周辺凸部がさらに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
前記第２の基板には、前記第２の電極の周辺部に沿った周辺凸部がさらに形成され、
前記周辺凸部は、複数の前記第２の電極の間に、前記ドレイン配線を覆って、前記補助電極の一部と平面視して重なるように形成された第２の絶縁膜によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示素子。
前記第２の絶縁膜は、前記第２の電極よりも厚く形成されているとともに、前記補助電極と平面視して重なる端部が前記第２の電極と接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子。