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本发明提供一种液晶显示装置，其在像素电极的端部或角部的垂直取向型液晶层的取向限制良好。该液晶显示装置是使像素电极(17)和相对电极(33)相对并夹持垂直取向型液晶层(40)而形成，在像素电极(17)设置有作为取向限制单元的狭缝形状的开口部(18)，在相对电极(33)设置有作为取向限制单元的线状突起部(34a～34c)，并且线状突起部(34c)在比在电极间施加电压时由在像素电极(17)的角部(17e)边缘生成的倾斜电场(59)使液晶层(40)取向限制的位置更靠内侧的位置以对液晶层(40)进行取向限制的方式配置。

1.  一种液晶显示装置，其使像素电极和相对电极相对并夹持垂直取向型液晶层而形成，其特征在于：
在所述像素电极设置有第一取向限制单元，在所述相对电极设置有第二取向限制单元，并且所述第二取向限制单元配置成：在比所述像素电极的端部边缘或角部边缘更靠内侧的位置对所述液晶层进行取向限制。

2.  如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第二取向限制单元配置成与所述像素电极的端部或角部一部分重叠。

3.  如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第二取向限制单元与所述像素电极的端部或角部的重叠宽度为4μm以上。

4.  如权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第二取向限制单元沿着所述像素电极的端部边缘或角部边缘设置。

5.  如权利要求1～4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一取向限制单元是在所述像素电极上形成的狭缝状的开口部，所述第二取向限制单元是在所述相对电极上形成的线状的突起部。

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及图像显示品质优异的垂直取向模式的液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为计算机、电视机等家电制品的显示部，液晶显示装置被广泛应用。对于液晶显示装置，使用在两块玻璃基板的以密封材料划分的区域内封入有液晶的液晶面板。
作为这种液晶显示装置，将具有负的介电常数各向异性的液晶层配置在一对相互相对的玻璃基板之间，使液晶分子垂直取向，并且在向液晶层施加电压时，将液晶分子的相对于玻璃基板倾斜的方向限制在多个方向的垂直取向模式的液晶显示装置被实用化。
在该垂直取向模式的液晶显示装置中，在不施加作为非驱动状态的电压的状态下，由于液晶分子相对于一对相互相对的玻璃基板面垂直取向，所以光几乎不改变其偏光面地通过液晶层内。因此，在垂直取向模式的液晶显示装置中，通过在玻璃基板的上下将偏光板正交尼科耳配置，在不施加电压的状态下能够进行几乎完全的黑色显示，能够得到高对比度的图像。
即使在这种垂直取向模式的液晶显示装置中，也存在与现有的TN模式的液晶显示装置相同的视野角依存性的问题，但是提出有解决该问题的方法。为了使显示中的视野角特性良好，将在垂直方向取向的液晶分子在1像素内作成相对于垂直方向在分别不同的方向上倾斜的多个区域是有效的，为了制作这种区域，在取向膜上设置突起部，或者在电极上设置开口部。
如图6所示，如果向电极51、52之间加上施加电压则具有负的介电常数各向异性的垂直取向型的液晶分子53会成为相对于电场方向54垂直的状态。在这种情况下，如果没有限制液晶分子的方位角方向的装置，则如图所示，方位角方向是任意的。另一方面，如果有图7所示的突起部55、开口部57，则能够决定方位角方向。在这种情况下，在施加电压时突起部55和开口部57附近的液晶分子53率先倒向其它区域，之后，传播到其它区域，限制取向的方位角方向。再者，符号58表示施加电压时的等电位线，符号59表示倾斜电场(边缘场：fringefield)。
接着对这种取向限制单元的具体的适用例进行说明。在图8所示的阵列基板上，格子状排列相互正交的栅极总线11和源极总线12，在由栅极总线11和源极总线12所划分的各像素区域配置有像素电极51。在这种情况下，在像素电极51上开口形成有沿倾斜方向延伸的狭缝形状的开口部57。该开口部57用于如上所述在施加电压时产生倾斜电场(边缘场)对液晶分子进行取向限制而使视野角特性提高。如图所示，沿规定角度倾斜的开口部57配置成在一个像素电极51内上下对称。
在图8中未表示的相对电极52的下面形成有线状突起部55a～55c。如图所示，沿规定的角度倾斜的线状突起部55a～55c在一个像素电极51内具有上下对称形状，并且配置在相邻的开口部57之间的大致中央位置。该突起部55a～55c，如上所述使液晶分子以相对于垂直方向成为规定的倾斜方向的方式取向，使视野角特性提高。
一般地，这种开口部57和线状突起部55a～55c之间规定的液晶区域的宽度，根据所使用的垂直取向型液晶层、最低灰度等级时的施加电压、最高灰度等级时的施加电压等，设定为最佳的宽度。再者，作为与本发明相关联的在先技术文献可举出特开2002-229038号公报。
发明内容
图中所示的大致长方形的像素电极51，在其四个角部51b、51c、51d、51e中不是TFT13所处位置的左上、右上、右下的角部51b、51d、51e为倒角形状。这是从与TFT13所在位置的左下的角部51c的切口面积一致，使像素电极51和各总线11、21的寄生容量一致等观点出发而设置的，但将开口部57和线状突起部55a～55c之间规定的液晶区域的宽度设定为最佳的宽度，结果存在右上的线状突起部55c和右下的线状突起部55c分别配置在各自的角部51d、51e的外侧的情况。
图9表示图8的C-C截面。在这种情况下，像素电极的角部51e边缘的等电位线58的下降位置、即通过在角部51e边缘生成的倾斜电场59使液晶分子53被取向限制的位置，位于比通过线状突起部55c对液晶分子53进行取向限制的位置更靠近内侧的位置，因此无法决定该区域的液晶分子53的方位角方向，发生取向不良。这样的取向不良导致在液晶显示画面中产生亮度不均，成为显示品质降低的原因。
因此，本发明解决的课题是提供一种像素电极的端部或角部的垂直取向型液晶层的取向限制良好的液晶显示装置。
为了解决上述课题，本发明涉及的液晶显示装置是使像素电极和相对电极相对并夹持垂直取向型液晶层而形成的液晶显示装置，在上述像素电极设置有第一取向限制单元，在上述相对电极设置有第二取向限制单元，并且上述第二取向限制单元在比上述像素电极的端部边缘或角部边缘更靠内侧的位置以对上述液晶层进行取向限制的方式配置。
在这种情况下，上述第二取向限制单元也可以配置成与上述像素电极的端部或角部一部分重叠。此外，也可以构成为上述第二取向限制单元与上述像素电极的端部或角部的重叠宽度为4μm以上。进而上述第二取向限制单元也可以沿着上述像素电极的端部边缘或角部边缘设置。
而且，上述第一取向限制单元是在上述像素电极上形成的狭缝状的开口部，上述第二取向限制单元是在上述相对电极上形成的线状的突起部。
根据具有上述结构的液晶显示装置，由于在比像素电极的端部边缘或角部边缘更靠内侧的位置以对液晶层进行取向限制的方式在相对电极上设置有取向限制单元，所以像素电极的端部或角部的液晶层的取向限制变得良好。
在这种情况下，如果采用上述第二取向限制单元配置成与上述像素电极的端部或角部一部分重叠的结构，则与将在相对电极上设置的第二取向限制单元的全部配置在像素电极的端部内或角部内的情况相比，开口率提高。此外，如果采用上述第二取向限制单元和上述像素电极的端部或角部的重叠宽度为4μm以上的结构，则能够防止发生取向不良。进而，如果采用上述第二取向限制单元沿着上述像素电极的端部边缘或角部边缘设置的结构，则能够扩大像素电极的端部内或角部内取向限制的液晶区域。
而且，如果采用上述第一取向限制单元是在上述像素电极上形成的狭缝状的开口部，上述第二取向限制单元是在上述相对电极上形成的线状的突起部的结构，则是作为垂直取向型液晶层的取向限制单元广泛应用于液晶显示装置中的组合。
附图说明
图1是放大表示作为本发明的一个实施方式的液晶显示装置的1像素的概略的平面图。
图2是图1的A-A线的截面图。
图3是图1的B-B线的截面图。
图4是表示图1中的像素电极和线上突起部的重叠宽度W与液晶层的取向限制的关系的表。
图5是放大表示作为本发明的其它实施方式的液晶显示装置的1像素的概略的平面图。
图6是示意性地表示在没有设置取向限制单元的情况下的施加电压时的液晶分子的取向状态的图。
图7是示意性地表示在设置有作为取向限制单元的线状突起部和开口部的情况下的施加电压时的液晶分子的取向状态的图。
图8是放大表示现有所使用的液晶显示装置的1像素的概略的平面图。
图9是图8的C-C线的截面图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是放大表示作为本发明的一个实施方式的液晶显示装置的1像素的概略的平面图，图2是图1的A-A线的截面图，图3是图1的B-B线的截面图。
如图2所示，在该液晶显示装置1中，在一对相互相对的玻璃基板(陈列基板)10和玻璃基板(彩色滤光片基板)30之间设置有液晶层40，在下侧的玻璃基板10上矩阵状形成有像素电极17。
首先，对玻璃基板(阵列基板)10进行说明。如图1所示，在像素电极17的周围，由铝等构成的栅极总线11和源极总线12以相互正交的方式形成。栅极总线11和源极总线12，在其交叉部，以源极总线12为上侧，栅极总线11为下侧的方式交叉，在交叉部，栅极总线11和源极总线12电绝缘。
在包围像素电极17的横方向延伸的一对栅极总线11的下侧，与纵方向延伸的一对源极总线12的左侧的交叉部，形成有与栅极总线11的一部分即栅极电极11a连接的作为开关元件的TFT(薄膜晶体管)13。
该栅极总线11和栅极电极11a形成在相同的配线层(第一配线层)上。即，栅极总线11和栅极电极11a是通过对同一导电膜进行图案化而形成。而且，这些栅极总线11和栅极电极11a被由氮化硅等构成的栅极绝缘膜14覆盖(参照图2)。
在TFT13位置的栅极绝缘膜14的上面，由非晶硅等构成的图中未示的半导体层，以与栅极电极11a重叠的方式形成。在该栅极绝缘膜14的上面形成有TFT13的源极电极13a和漏极电极13b。源极电极13a和漏极电极13b在栅极电极11a上的半导体层的两侧相互隔离而形成。源极电极13a与源极总线12连接，漏极电极13b通过接触孔部17a与像素电极17连接。这些源极总线12、源极电极13a和漏极电极13b虽然在图2中没有表示，但形成在栅极绝缘膜14上的相同的配线层(第二配线层)。
TFT13由通过栅极总线11的栅极电极11a供给的扫描信号电压进行导通/断开控制。此外，通过源极总线12从源极电极13a供给的显示信号电压，通过漏极电极13b以及像素电极17的接触孔部17a供给到像素电极17。
而且，源极总线12和TFT13由形成在栅极绝缘膜14的上面的层间绝缘膜19覆盖。该层间绝缘膜19由感光性丙烯酸树脂(感光性有机膜)材料构成，配置在TFT13、上述第一和第二配线层(栅极总线11、源极总线12等)与像素电极17之间，使两导电体之间绝缘(参照图2)。
在层间绝缘膜19的上面，在每个像素区域内，形成有像素电极17。该像素电极17例如由ITO(indium-tin oxide：氧化铟锡)材料等的透明导电体形成。
图1所示的大致长方形的像素电极17，在其四个角部17b～17e中不是TFT13所处位置的左上、右上、右下的角部17b、17d、17e为倒角形状。此外，在像素电极17上开口形成有多个沿倾斜方向延伸的狭缝形状的开口部18。该开口部18用于在施加电压时产生倾斜电场(边缘场)对液晶分子进行取向限制而提高视野角特性。在该实施方式中，如图所示，沿规定角度倾斜的多个开口部18以在一个像素电极17内为上下对称形状的方式配置。而且，如图2所示，在像素电极17的上侧形成有下侧取向膜21。对于下侧取向膜21，例如使用聚酰亚胺树脂。
对这样构成的玻璃基板(阵列基板)10的制造方法进行说明。首先，在玻璃基板10的表面，形成由钨、钛、铝、铬等构成的单层或多层导体膜。该导体膜的形成方法，能够适用公知的各种溅射法等。而且，能够使用光刻法将形成的导体膜形成为规定的图案。由此，得到规定图案的栅极总线11、栅极电极11a。
接着，形成栅极绝缘膜14。该栅极绝缘膜14例如由氮化硅等构成，使用等离子体CVD法等形成。然后，在该栅极绝缘膜14上形成TFT13的图中未示的半导体层、源极总线12、源极电极13a、漏极电极13b。
TFT13的半导体层例如由n⁺型的非晶硅等构成，使用等离子体CVD法等形成。然后，用与先前的栅极总线同样的方法形成源极总线12、源极电极13a、漏极电极13b。
接着，形成由感光性丙烯酸树脂(感光性有机膜)材料构成的层间绝缘膜19。然后，在形成的层间绝缘膜19上形成接触孔。该接触孔使用光刻法等形成。然后，在该层间绝缘膜19的表面使用溅射法等形成由ITO材料构成的透明导电膜。之后，使用光刻法等将形成的ITO膜形成为规定的图案。由此，得到规定图案的像素电极17和接触孔部17a。
接着，在形成像素电极17之后，形成下侧取向膜21。使用圆压式印刷装置或喷墨式印刷装置，涂敷由聚酰亚胺等构成的液状取向材料。之后，使用取向膜烧制装置等加热基板，烧制涂敷的取向材料。由此，在像素电极17上得到固体的下侧取向膜21。经过以上的工序，得到玻璃基板(阵列基板)10。
接着，对玻璃基板(彩色滤光片基板)30进行说明。如图2所示，在玻璃基板30的下面形成有黑矩阵31。利用该黑矩阵31，对玻璃基板10的形成有栅极总线11、源极总线12和TFT13的区域进行遮光。此外，在玻璃基板30的下面，对于每个像素形成有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的任一种颜色的着色层32。在本实施方式中，在水平方向依次重复排列红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的着色层32，在垂直方向排列相同颜色的着色层32。
在该着色层32的下面，形成有各像素共用的相对电极33。该相对电极33也由ITO材料等的透明导电体形成。在相对电极33的下面，形成有线状突起部34a、34b、34c。如图1所示，沿规定角度倾斜的线状突起部34a～34c以在一个像素电极17内为上下对称形状的方式配置。该突起部34a～34c用于使液晶分子以相对于垂直方向为规定的倾斜方向的方式进行取向而提高视野角特性。而且，如图2所示，在相对电极33的下面以覆盖线状突起部34a～34b的方式形成有上侧取向膜36。对于该上侧取向膜36，例如使用聚酰亚胺树脂。
对这样构成的玻璃基板(彩色滤光片基板)30的制造方法进行说明。首先，在玻璃基板30的表面涂敷BM抗蚀剂(含有黑色着色剂的感光性树脂组成物)等。接着，使用光刻法等将涂敷的BM抗蚀剂形成为规定的图案。由此，得到规定图案的黑矩阵31。
接着，涂敷由红色、绿色、蓝色的各色着色感光材料(使规定颜色的颜料分散于感光性树脂的溶液)构成的着色墨水，使用光刻法等，形成规定的图案。由此，得到规定图案的着色层32。然后，在着色层32的表面，使用溅射法等形成由ITO材料构成的透明导电膜，得到相对电极33。
接着，在相对电极33的表面涂敷抗蚀剂(感光性树脂组成物)。使用光刻法等将涂敷的抗蚀剂形成为规定的图案。由此，得到规定图案的线状突起部34a～34c。
然后，在形成线状突起部34a～34c之后，形成上侧取向膜36。使用圆压式印刷装置或喷墨式印刷装置，涂敷由聚酰亚胺等构成的液状取向材料。之后，使用取向膜烧制装置等加热基板，烧制涂敷的取向材料。由此，在相对电极33上得到固体的上侧取向膜36。经过以上的工序，得到玻璃基板(彩色滤光片基板)30。
在这样构成的玻璃基板(阵列基板)10和玻璃基板(彩色滤光片基板)30之间，形成具有负的介电常数各向异性的垂直取向型的液晶层40。此外，在玻璃基板10的下侧和玻璃基板30的上侧分别配置有偏光板(图中未示)。另外，这一对的偏光板的透过轴相互大致正交(正交尼科耳)，一个偏光板的透过轴配置在显示面的水平方向，与上述狭缝形状的开口部18和线状突起部34a～34c的延伸方向成大致45°。
在贴合玻璃基板(阵列基板)10和玻璃基板(彩色滤光片基板)30时，使用密封图案化装置等，在任一个基板上涂敷热固化型或紫外线固化型的密封材料和转接件。然后，使用液晶滴下装置等，向基板的显示区域滴下液晶。然后，在减压气氛下将基板彼此贴合，使密封材料固化，由此得到液晶显示装置1。
接着对图3进行说明。图3表示图1的B-B线的截面图。如图所示，在比在电极33、17之间施加电压时由在像素电极17的角部17e边缘生成的倾斜电场59使液晶分子53被取向限制的位置更靠内侧的位置以对液晶分子53进行取向限制的方式在相对电极33上设置有线状突起部34c，因此与图9的情况相比，像素电极17的角部17e的液晶层40的取向限制变得良好。这是因为由设置在角部17e内的开口部18取向限制的液晶分子53的方位角方向，与由设置在角部17e边缘部的线状突起部34c取向限制的液晶分子53的方位角方向，不受从角部17e边缘部产生的倾斜电场59的影响而一致。
在这种情况下，如图1所示，如果将线状突起部34c配置成与角部17e一部分重叠，则与将线状突起部34c的全部配置在角部17e内的情况相比，开口率提高。图4是表示图1中的角部17e和线状突起部34c的重叠宽度W(μm)和来自显示画面的取向观察结果的关系的表。如该表所示，当重叠宽度W为0(μm)时，如上所述发生取向不良而评价为×。当重叠宽度W为2(μm)时，发生少许取向不良，评价为△。而当重叠宽度W为4(μm)、6(μm)、8(μm)时，不发生取向不良，评价为没有透过率损耗的良好取向○，从而可知通过确保重叠宽度为4(μm)以上，液晶层40的取向限制变得良好。
图5表示图1的变形例。如图所示，在扩大在像素电极17的角部17d、17e内取向限制的液晶区域的情况下、或使取向限制力提高的情况下，可以设置从线状突起34c的端部分别向水平方向和垂直方向延伸设置的辅助部35。通过像这样沿着角部17d、17e边缘设置线状突起部34c、辅助部35，能够使取向限制良好。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受这样的实施方式任何限定，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够以各种方式进行实施，这是不言而喻的。例如，在上述实施方式中，作为取向限制单元，对在像素电极上使用狭缝形状的开口部，在相对电极上使用线状突起部的结构进行了说明，但也可以采用相反的结构，进而在两个电极上设置狭缝形状的开口部或者在两个电极上设置线状突起部的结构中，也能够应用本发明。