JP2005099870A

JP2005099870A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2005099870A
Application number: JP2004366126A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Nishikawa; 龍司西川; Koji Miyajima; 康志宮島; Masayuki Furukawa; 雅行古河; Mitsugi Kobayashi; 貢小林
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-04-14
Also published as: JP3869600B2; JP4086842B2; KR20050086386A; JP3685795B2; KR20050086385A; JP2004139108A; US7119870B1; KR100671923B1; US20070046875A1; KR100549750B1; KR100674555B1; JP2001194671A; US20060038948A1; KR100521286B1; JP4086841B2; JP2005092247A; US7251003B2; EP1006394B1; US7139056B2; KR20050086387A

Abstract

【課題】開口率を向上させた明るく、高コントラストの表示が得られる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】配向分割手段を用いて画素内の液晶分子の配向を複数に分割すると、画素内のいずれかの位置に配向の境界線が生じる。ここにドレイン信号線５４を重畳して形成することによって、画素内の遮光領域を縮小し、開口率を向上することができる。また、ドレイン信号線５４によって配向乱れによって生じる光漏れを遮断することができ、コントラストを高めることができる。配向分割手段とは、配向制御窓３６や、配向制御傾斜部９０などが考えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶の配向方向を分割する配向分割手段を備えた液晶表示装置に関する。

図１５に従来の液晶表示装置の平面図を示し、図１６に図１５中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示し、図１７に図１５中のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示す。

図１５及び図１６に示すように、ガラス、石英等の絶縁性基板からなり薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）を形成した第１の基板１０上には、複数のドレイン信号線５０と複数のゲート信号線５１が互いに交差して配置されており、その交点近傍にスイッチング素子であるＴＦＴが配置されている。更にＴＦＴのソース１３ｓにはＩＴＯ（Indium Thin Oxide）等の透明導電性膜から成る画素電極１９が接続されている。ドレイン信号線５０はゲート信号線５１に直交しており、また画素電極１９と重畳して配置している。

また、ＴＦＴの付近には、ゲート信号線５１と並行に補助容量電極線５２が配置されている。この補助容量電極線５２は、クロムから成っており層間絶縁膜１５を介して、ＴＦＴのソース１３ｓと接続された電極５３との間で容量を形成し電荷を蓄積する補助容量である。この補助容量は、同じく容量である液晶２１に蓄積される電荷がＴＦＴのリーク電流により電荷が減少することを抑制し電荷蓄積を保持するために容量である液晶２１と電気的に並列に設けられている。

また、第２の基板３０側の対向電極３４は、共通電極となっており、複数の画素電極１９を覆って形成されているが、それぞれの画素電極１９に対応する位置には、図１５中において点線で示すような「Ｙ」の字の一端が、他端と同様に二股に分かれた形状になるように対向電極材料であるＩＴＯを除去して形成された配向制御窓３６が設けられている。

図１６及び図１７に示すように、絶縁性基板１０上には、層間絶縁膜１５、各画素ごとに配置されているドレイン信号線５０、平坦化絶縁膜１７が順に形成されており、その上にはＩＴＯからなる画素電極１９が各画素に設けられている。この画素電極１９はドレイン信号線５０と重畳して配置されている。更に画素電極１９上には液晶２１を配向する垂直配向膜２０が設けられている。また、絶縁性基板１０の液晶２１と対向しない側の上には偏光板４１が設けられている。

また、第２の基板３０の液晶２１と対向する側の上には、各色を呈する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び光を遮光するブラックマトリクスから成るカラーフィルタ３１が設けられている。カラーフィルタ３１上にはその表面を保護し樹脂から成る保護膜３３が設けられている。そしてその上にＩＴＯ等の透明導電膜から成る対向電極３４が形成されている。この対向電極３４には前述の通り、液晶２１の配向を制御する配向制御窓３６が設けられている。その上には、液晶２１を垂直配向する垂直配向膜３５が配置されている。また、第２の基板３０上の液晶２１と対向しない側の上には偏光板４２が設けられている。この偏光板４２と偏光板４１の偏光軸は互いに直交して配置されている。

そして、絶縁性基板１０と第２の基板２０との周辺をシール接着材（図示せず）により接着し、形成された空隙に負の誘電率異方性を有するネマティック液晶２１を充填して液晶表示パネルが完成する。なお、対向電極３４に設けた配向制御窓３６は、図１７において配向制御窓３６が「Ｙ」の字の二股に分岐した部分を示しているため１画素に２カ所設
けられている。

液晶２１は負の誘電率異方性を有する。ここで、液晶分子の振る舞いについて説明する。まず、液晶２１に電圧を印加しない状態において、両基板１０，３０間で液晶分子は両基板１０，３０に対して垂直に配向している。そのため、ＴＦＴ基板１０側の偏光板４１により直線偏光した入射した光は液晶２１中で複屈折を受けず、第２の基板３０側の偏光板４２によって遮断されてしまい黒表示となる。いわゆるノーマリーブラック方式である。

次に、図１６に示すように、液晶２１に電圧を印加した状態においては、液晶分子は電気力線に対して垂直方向になろうとするが、画素電極１９の端部と配向制御窓３６の端部によって生じる斜め方向の電気力線によって一つの画素電極１９に対して複数の配向方向に制御されて傾斜する。偏光板４１にて直線偏光された入射光は誘電率異方性が負の液晶２１によって複屈折を受けて楕円偏光となり偏光板４２を透過するようになり、ドレイン信号線の電圧に応じた透過率となる。

このように画素内で液晶の配向方向を複数に分割すると、それぞれの領域が異なる視野角特性を有するため、画素全体でみると視野角を拡大することができる。

本明細書において、液晶の配向方向を分割する手段を配向分割手段と記述するが、配向分割手段は上記に例示した以外にも、配向制御傾斜部や、ラビング方向を複数に分割するなど、いくつか提案されている。

ところが、液晶２１に電圧を印加した状態においては、対向電極３４に設けた配向制御窓３６の領域以外では、配向制御窓３６のエッジにおいて生じる電界に応じて連続体である液晶分子が連続的に傾斜して光を透過するが、配向制御窓３６の領域では液晶分子が両基板１０，３０に対して垂直に配向したままであるため、光は透過せず常に遮光状態となる。

配向制御窓以外の配向分割手段を用いても、いずれかの位置に液晶の配向方向の境界が存在する。そのような配向方向の境界は電圧の印加によって配向しないので、ノーマリーブラックにおいては常に遮光する状態、ノーマリーホワイトにおいては常に光を透過する状態となる。

また、図１５乃至図１７に示すように、ドレイン信号線５０は画素電極１９と重畳しているが、ドレイン信号線５０は金属の様な遮光材料から成っており、常に光を遮ってしまう。ドレイン信号線５０を画素電極１９間に配置すると、ドレイン信号線５０に印加される信号電圧によって液晶が配向してしまい、表示品質が低下する。

従って、配向制御窓３６及びドレイン信号線５０によって画素電極１９が覆われてしまい、開口率が極めて低下することになり、明るい表示を得ることができないという欠点があった。

そこで本発明は、視野角が広く、かつ開口率を向上させた明るい表示が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極及び前記液晶の配向を制御する第１の配向分割手段が配置され、前記第２の基板には前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、前記第１の基板には、前記第１の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、前記遮光性の膜の屈曲部が、画素領域外に配置されることを特徴とする。
第２の発明は、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極が配置され、前記第２の基板には前記液晶の配向を制御する第２の配向分割手段が設けられた前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、前記第１の基板には、前記第２の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、前記遮光性の膜の屈曲部が、画素領域外に配置されることを特徴とする。

第３の発明は、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極及び前記液晶の配向を制御する第１の配向分割手段が配置され、前記第２の基板には前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、前記第１の基板には、前記第１の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、前記遮光性の膜は前記画素を横断して一旦前記画素外に出た後、屈曲して再び前記画素内に入り、前記画素を再度横断して前記画素外に出ることを特徴とする。
第４の発明は、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極が配置され、前記第２の基板には前記液晶の配向を制御する第２の配向分割手段が設けられた前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、前記第１の基板には、前記第２の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、前記遮光性の膜は前記画素を横断して一旦前記画素外に出た後、屈曲して再び前記画素内に入り、前記画素を再度横断して前記画素外に出ることを特徴とする。

本発明によれば、１つの画素内で液晶の配向方向を複数に分割する配向分割手段を有し、この配向分割手段によって生じる配向方向の境界に重畳して遮光性の膜が配置されている液晶表示装置であるので、遮光領域の面積を縮小することができ、液晶表示装置の開口率を向上させることができる。

また、液晶の配向方向の境界近傍で液晶の配向が乱れ、光が漏れることを防止することができるので、よりコントラストを向上させることができる。

また、画素電極もしくは／及び対向電極の法線に対して傾いた電界を形成することによって液晶の配向方向を分割するタイプの液晶表示装置に本発明を適用すれば、配向分割手段の配向方向拘束能力はラビングなどの手段に比較して低いので、液晶の配向が乱れやすく、光が漏れる恐れが強いので、ここに遮光膜を配置することの効果は大きい。

また、遮光性の膜は、金属よりなる導電体、さらには、ドレイン信号線であるので、ドレイン信号線を画素内に配置しても開口率の低下が生じない。なお、ドレイン信号線を画素間に配置すると、ドレイン信号線によって生じる電界によって配向方向が乱される恐れがあるが、画素電極下に重畳して形成することによって、ドレイン信号線の電界は画素電極によって遮蔽され、配向が乱れない。

また、配向分割手段は、対向電極の画素電極と重畳する位置に形成された配向制御窓または、配向制御傾斜部のいずれでも同様に実施可能である。

また、配向制御窓の幅と、ゲート信号線並びに補助容量信号線の一部、及びドレイン信号線の幅が異なっているので、配向制御窓とドレイン信号線の位置がずれてしまっても光が漏れることを防止できる。

また、画素電極は行列状に配置され、ドレイン信号線は同一の列の複数の画素電極にスイッチング素子を介して接続されており、同一のドレイン信号線に接続され隣接する行の画素電極は、互いにゲート信号線の延在方向に１．５画素分よりも小さい幅だけずれて配置されているので、１．５画素ずれるデルタ配列に比較してドレイン信号線の長さを短くすることができ、ドレイン信号線の抵抗増大を防止することができる。

本発明の液晶表示装置について以下に説明する。

図１に本発明の液晶表示装置の平面図を示し、図２に図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図３に図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。

図１に示すように、ゲート電極１１を一部に有するゲート信号線５５が複数水平方向に配置され、ドレイン信号線５４が垂直方向に複数配置されている。ゲート信号線５５とドレイン信号線５４との交差点付近に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配置され、ＴＦＴに接続されたＩＴＯ等の透明導電性材料から成る画素電極１９が設けられている。

なお、図１中において、第２の基板３０側の対向電極３４には、前述の図１５で示したものと同様に、対向電極材料であるＩＴＯを除去して形成された配向制御窓３６が設けられている。配向制御窓３６は、点線で示す「Ｙ」の字の一端が他端と同様に二股に分かれた形状、いわば２つの「Ｙ」の字の一方を上下逆にして連結したような形状となっている。別の言い方をすれば、配向制御窓３６は、各画素においてその中央領域で細長く延びた矩形の領域を有し、その両端がそれぞれ画素の角に向かって二股に別れた形状である。

以上の点は上記の従来の液晶表示装置とほぼ同様である。本実施形態のポイントは、ドレイン信号線５４が、第２の基板３０上に設けた配向制御窓３６に沿って形成されている点である。同図において、ＴＦＴ近傍のドレイン信号線５４は画素の左上から画素内に入り、配向制御窓３６のうち左上側の分岐部分３６ａに対応して右下に曲がっており、そして配向制御窓３６が図中垂直に延在している部分３６ｂではそれに応じてドレイン信号線５４も垂直に延在されている。また、配向制御窓３６のうち左下側の分岐部分３６ｃに対応して左下に向かって曲がって延在し、画素の左下から画素外へ抜け、次の行の画素に向かう。こうして、ドレイン信号線５４は配向制御窓３６の左側の分岐部分及び垂直部と重畳して配置されている。

配向制御窓３６の直下の液晶は、電界が生じないために配向が制御されず、垂直配向状態を保持する。従って、常に光を透過しない遮光領域となる。本実施形態においては、ここに金属線であり遮光機能を有するドレイン信号線５４を配置したことによって、２つの遮光領域を重畳して配置し、もって遮光領域を縮小し、開口率を向上させた。また、配向制御窓３６の直下は、液晶の配向方向の境界となるため、配向方向が乱れやすい。配向方向が乱れると、不正に光が漏れる恐れがあるが、本実施形態においては、ここに遮光領域であるドレイン信号線５４が配置されているので、そのような光の漏れを防止し、よりコ
ントラストを高めることができる。

このとき、ドレイン信号線５４の幅５４ｗと、配向制御窓３６の幅３６ｗとは等しくないことが好ましい。それは、両者の幅が等しいと、両基板１０，３０の貼り合わせの際の位置合わせずれが生じた場合、ドレイン信号線５４と配向制御窓３６の位置がずれるので、そのずれの分だけ光を遮光する領域が拡大してしまうことになり、開口率が低下するとともに、各画素においてその開口率にばらつきが生じてしまうことになるからである。従って、いずれかの幅を予め大きくしておくことにより、その幅の差の範囲内であれば、貼り合わせずれが生じても、遮光領域が予め設定した幅より更に大きい幅になることは無いため、各画素においてばらつきが生じることが無くなる。幅５４ｗと３６ｗとは、いずれを太く形成しても構わないが、配向制御窓３６の幅３６ｗが狭すぎると配向方向を確実に分割することができなくなるので、配向制御窓３６の幅３６ｗを太くする方が好ましい。ただし、ドレイン信号線５４の幅５４ｗを太く形成したその場合は、その電気抵抗を低減できるので配向制御窓３６の幅３６ｗが充分に確保された場合は、ドレイン信号線５４の幅５４ｗをより太くすることも考えられる。本実施形態においては、例えば、配向制御窓３６の幅を６〜８μｍにした場合にはドレイン信号線５４の幅を４μｍにした。

ここで、図１中のＡ−Ａ線に沿った液晶表示装置の断面構造を説明する。図２に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からなるゲート電極１１、ゲート絶縁膜１２、及び多結晶シリコン膜からなる能動層１３を順に形成する。

その能動層１３には、ゲート電極１１上方のチャネル１３ｃと、このチャネル１３ｃの両側に、チャネル１３ｃ上のストッパ絶縁膜１４をマスクにしてイオン注入されて形成されるソース１３ｓ及びドレイン１３ｄが設けられている。

そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及びストッパ絶縁膜１４上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン１３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填してドレイン電極１６を形成する。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７を形成する。そして、その平坦化絶縁膜１７のソース１３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してドレイン１３ｄとコンタクトしたＩＴＯ等の透明導電材料から成る画素電極１９を平坦化絶縁膜１７上に形成する。そしてその画素電極１９上にポリイミド等の有機樹脂からなり、負の誘電率異方性を有する液晶２１を垂直配向させる垂直配向膜２０を形成する。この垂直配向膜２０へのラビング処理は必要としない。絶縁性基板１０の外側、即ち液晶を配置しない側には偏光板４１を設ける。

他方の第２の基板３０の内側、即ち液晶２１を配置する側には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色及び遮光機能を有するブラックマトリックス３２を備えたカラーフィルタ３１、そのカラーフィルタ３１を保護するアクリル樹脂等から成る保護膜３３を設ける。その保護膜３３の上には各画素電極１９に対向した対向電極３４が、その一部に配向制御窓３６を備えて設けられている。その全面にはポリイミドから成る垂直配向膜３５が形成されている。

また、第２の基板３０の液晶を配置しない側、即ち観察者１０１側には偏光板４２が順に設けられている。

更に、液晶２１としては、負の誘電率異方性を示す液晶を用いる。即ち、電圧印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向し、電圧印加時に概ね平行に配向する液晶を用いる。

こうして作製されたＴＦＴを備えた絶縁性基板１０と、この基板１０に対向した対向電
極３４及び配向膜３５を備えた対向基板３０とを周辺をシール接着材（図示せず）により接着し、形成された空隙に液晶２１を充填して液晶表示パネルが完成する。

以上のように、配向制御窓３６に対応した位置にドレイン信号線５４を配置して形成することにより、配向方向の境界と、配線という、常に遮光する領域を重畳することができ、いわば、従来のドレイン信号線による遮光をなくすことができ、開口率が向上する。また、ドレイン信号線５４の幅と配向制御窓３６の幅とが異なるので、設定幅以上の遮光部とは成らず、また各画素においてその開口率にばらつきが生じることがなくなる。

図４に本発明の液晶表示装置の第２の実施の形態を示す平面図を示し、図５に図４中のＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。本実施形態は、対向電極３４に設けられた配向制御窓３６に対応した位置に、ドレイン信号線５４を設ける点で第１の実施形態と同様である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、ドレイン信号線５４で覆った以外の配向制御窓３６の部分３６ｄ、３６ｅを補助容量電極５３及びゲート信号線５５を分岐させた領域３７、３８によって覆うことにより、配向制御窓３６を全て覆ってしまう点である。

図４及び図５に従って、本実施の形態の液晶表示装置の構造を説明する。同図に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極１１を一部に備えたゲート信号線５５、及び補助容量電極線５２を同時に形成する。その際、ゲート信号線５５及び補助容量電極線５２は、それらの一部３７、３８によって配向制御窓３６に対応しドレイン信号線５４によって覆われていない箇所を覆う。即ち、図４に示すように、一方のゲート信号線５５に近い側の配向制御窓３６ｅはゲート信号線５５の一部を配向制御窓３６に応じた形状の覆い電極３８として重畳させて覆い、また他方の補助容量電極線５２に近い側の配向制御窓３６ｄは補助容量電極線５３の一部を配向制御窓３６に応じた形状の覆い電極３７として重畳させて覆う。

このように、常に遮光状態である配向制御窓３６にドレイン信号線５４を重畳させて形成することで開口率の向上が図れるのは第１の実施形態と同様である。

また、本実施形態における配向分割手段は、電界の方向のみであるので、例えばラビング処理などに比較すると液晶の配向方向の拘束能力が低いので、外部磁場のような外的要因によって配向が乱れる恐れがある。これに対し、本実施形態であれば、ドレイン信号線５４と重畳させる以外の領域に覆い電極３７，３８を重畳させることにより画素の配向制御窓３６の遮光を完全なものとすることができるため、配向制御窓３６の液晶の配向が乱れた場合に光漏れが生じたとしてもそれを完全に遮光することができ黒表示を完全な黒とすることができ、高コントラストな表示を得ることができる。

また、補助容量電極線５２より分岐した覆い電極３７に、補助容量電極５３を重畳して配置したので、補助容量が拡大されている。もちろん、配向制御窓３６と重畳しているので、補助容量の面積拡大による開口率の低下は生じない。

また、第１の実施形態と同様、ドレイン信号線５４の幅と配向制御窓３６の幅はいずれかの幅が大きいことが望ましい。それと同様、覆い電極３７、３８と配向制御窓３６ｄ、３６ｅの幅も異なる方がよい。

ここで、図４に示すように１画素が配向制御窓３６及びドレイン信号線５４によって４つの領域１９Ｕ、１９Ｄ、１９Ｒ、１９Ｌに仕切られるが、そのうちのドレイン信号線５４の左の画素１９Ｌの面積と右の画素１９Ｒの面積とは等しいことが好ましい。

画素電極１９の端部において、対向電極３４側に向かって広がるように斜めに生じる電界によって、液晶分子はその電界強度に依存した法線方向からの傾斜角度が制御されるとともに、傾斜する方角が制御されて安定する。

このような画素電極１９の端部での液晶分子の傾斜方角は配向制御窓３６によって仕切られる４つの領域において異なる。

画素電極１９の各領域において異なる制御を受けた液晶分子は、液晶の連続体性のために画素電極の中央付近に向かって影響を受ける。即ち、その中央付近においては対向電極３４に設けた配向制御窓３６によって配向はほぼ傾斜を持つことが無くなるように制御され、中央付近から離れるに従って制御を受けず液晶分子は基板に対して平行に配向する。

従って、画素１９Ｌの液晶の配向方向は、絶縁性基板１０側から図中の矢印１９Ｌａ方向に傾斜して配向しており、画素１９Ｒの液晶の配向方向は図中の矢印１９Ｒｂ方向に傾斜している。そのため、左右方向から液晶表示パネルを見た場合にそれぞれの方向からの視野角が大きくなり広視野角が実現できる。従って、左右の画素１９Ｌ，１９Ｒの面積が異なると、一方、例えば右方向からの視野角は広くなるが、他方、即ち左方向からの視野角が狭くなってしまうことになる。そこで、左右の画素１９Ｌ，１９Ｒの面積は等しくする。

また、上下の画素１９Ｄ，１９Ｕにおいても液晶分子はそれぞれ絶縁性基板１０側から矢印方向１９Ｄｃ，１９Ｕｄ方向に傾斜して配向しているので、画素１９Ｄ，１９Ｕの面積を等しくすることが好ましい。

第３の実施形態の平面図を図６に、そのＤ−Ｄ線断面図を図７に示す。本実施形態の主旨は第２の実施形態と同様である。第２の実施形態においては、覆い電極３７，３８をゲート信号線５５及び補助容量電極５３の一部を分岐させることにより形成したが、本実施形態では、ゲート信号線５５及び補助容量電極５３とは別体の金属等の遮光材料で遮光膜５６を形成している点が異なる。このように遮光膜５６を別体で形成しても同様の効果が得られる。

また、上述の実施の形態においては、ドレイン信号線とは異なる層に遮光膜５６を設けた場合を示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ドレイン信号線と同層にドレイン信号線の形成と同時に遮光層を形成しても良いし、ドレイン信号線と一体的に形成してもよい。また、第２の基板３０側、例えばブラックマトリクス３２と同層に形成してもよい。

図８に本実施形態の平面図を示す。本実施形態は、画素電極１９が同一のドレイン信号線６０に接続され、隣接する行の各画素電極１９が、ゲート信号線５１の延在方向に１．５画素分ずれたいわゆるデルタ配列を採っている。デルタ配列は、解像度が高く見えることから、ＤＳＣ（デジタルスチルカメラ）等のようにビデオ等を表示するＡＶ用に多く用いられる。

デルタ配列においては、特定の１行に注目してみると、赤色を表示する画素（Ｒ）、緑色を表示する画素（Ｇ）、青色を表示する画素（Ｂ）の各色がこの順に繰り返して配列されており、その下の行に注目すると、第１行と同様に各色が繰り返し配列されているが、その各色の配列位置は最初の行を基準に、右に１．５画素分ずれた配列となっている。

そして、図８に示すように、図中、左右に直線状に配置されたゲート信号線５５と、同一色の画素に接続されたドレイン信号線６０との交差部付近にＴＦＴ（Thin Fil m Transistor）が形成されている。このＴＦＴは、ゲート信号線５５の一部をなすゲート電極１１と、ドレイン信号線６０に接続されたドレイン１３ｄ、及び画素電極１９に接続されたソース１３ｓを備えた多結晶シリコンからなる半導体層１３から成っている。ドレイン信号線６０は後述の配向制御窓３６と重畳して画素電極１９の中央付近まで屈曲してジグザグに延在している。配向制御窓３６は上述の他の実施形態と同様に、「Ｙ」の字を上下逆に連結した形状を有し、画素電極の角に向かって延びる部分と垂直方向に延びる部分を有する。画素の左上から延びてきたドレイン信号線６０は配向制御窓３６の左上の部分３６ａに沿って右下に向かい、３６ｂに沿って垂直方向に延び、３６ｃに沿って左下に向かって、画素電極左下から画素外に抜ける。そして、そのまま１．５画素左にずれた下の画素の右上から画素内に入り、配向制御窓３６の右上の部分３６ｄに沿って左下、３６ｂに沿って垂直、右下の部分３６ｅに沿って右下に順に延びてその画素を抜ける。これを繰り返すことによって、ドレイン信号線６０はジグザグに延在する。

また、補助容量信号線５２とドレイン信号線５０とが交差する部分には、これらの両信号線５２，５０が短絡しないように、それらの間に半導体層を交差部の形状に応じた短絡防止膜５７を積層している。なお、短絡防止膜５７は例えば半導体膜、一例としてはＴＦＴの能動層としても利用されている多結晶シリコン膜等を用いて形成することができる。このようにＴＦＴを構成する材料を短絡防止膜５７にも利用すれば、特別な工程の追加なく短絡防止膜５７を形成することができる。

このように配置することで、デルタ配列においてドレイン信号線６０を最短距離で配置することができ、ドレイン信号線６０が長くなって配線抵抗が増加することを防止できる。

更に、上記第２、第３の実施形態と同様に、遮光されない配向制御窓３６の部分には別途遮光膜を形成してもよい。

ところで、上述のように、第４の実施形態は１．５画素ずらしたデルタ配列においてドレイン信号線６０が最短の長さになるように配置できる。しかし、それでもなお、ドレイン信号線６０の配線長は非常に長くなってしまい配線抵抗が大きくなってしまう。特に高精細の液晶表示装置の場合には、ドレイン信号線６０を細く形成する必要があり、配線抵抗によって信号入力部から遠い箇所において映像信号がなまってしまって正常な表示を得ることができない恐れがある。

また、ドレイン信号線６０が１．５画素分ずれた画素を各々接続するため、一の画素７２から他の画素７３にドレイン信号線６０が至る際に、その傾斜角度が、例えばずれがなく真下にある画素７４に至る場合に比べ緩やかである。即ち、補助容量信号線５２と容量を形成する容量電極５３は、補助容量信号線５２との交差角度が小さいため、重畳部分の面積も小さくなってしまう。従って開口率を犠牲にしている割には補助容量を大きく形成できず、効率的ではない。補助容量が小さいと、ＴＦＴのリーク電流によって液晶に印加された電圧が保持することができない恐れがある。

そこで、第５の実施形態においては、ＴＦＴに例えリーク電流があったとしても、充分に液晶の配向を一定期間維持させることのできる大きな補助容量を効率的に形成している。図９は本実施形態の液晶表示装置の画素、ドレイン信号線及びゲート信号線の位置関係を示す平面図であり、図１０は液晶表示装置の一部の画素付近を表す一部拡大平面図である。

図９、図１０に示すように、液晶表示装置の各画素１９は行方向及び列方向に複数配列されている。同図中の最も上の第１行に注目してみると、赤色を表示する画素（Ｒ）、緑色を表示する画素（Ｇ）、青色を表示する画素（Ｂ）の各色がこの順に繰り返して配列されている。次にその下の第２行に注目すると、第１行と同様に各色が繰り返し配列されているが、その各色の配列位置は第１行を基準に、右に１．２画素分ずれた配列となっている。即ち、第１行左端のＲを表示する画素７２の左側の境界線７０を基準とすると、第２行のＲを表示する画素７３の左側の境界線７１は、１．２画素分右にずれた箇所に配置されている。第２行にある他のＧ及びＢを表示する画素についても、第１行の各画素から１．２画素分ずれた配置になっている。

従って、同一のドレイン信号を供給する画素を接続した上下方向に延在するドレイン信号線５０の配線長は第４の実施形態に比べて更に短くすることができる。これによって、配線抵抗を小さくすることができ、表示領域の全面において均一な表示を得ることができる。

また、本実施の形態の場合、同一のドレイン信号線６０に接続された画素１９が隣接する行で互いに１．２画素分しかずれていないので、ドレイン信号線６０の屈曲角度も小さくなる。容量電極５３は、補助容量信号線５２のドレイン信号線６０と重畳しない領域に対向するように形成されているので、ドレイン信号線６０と、補助容量信号線５２とによって囲まれた平行四辺形のパターンとなる。従って、ドレイン信号線６０の屈曲角度が小さくなると、容量電極５３の平行四辺形は、その両端の傾きが小さくなる。ここで、容量電極５３の平行四辺形は、その中心点を挟んで向き合う頂点が、画素の大きさ、ピッチ、補助容量線５２の幅に応じて固定となるので、両端の傾きが直角に近づくとその分平行四辺形の面積が小さくなる。従って、ドレイン信号線６０の屈曲角度を小さくすることのできる本実施形態によれば、容量電極５３の面積を大きくすることができるので、補助容量電極５２と容量電極５３との重畳面積が大きくなる。それによって補助容量が増大し、ＴＦＴによるリーク電流があっても液晶に印加された電圧を十分保持することが可能となる。よって、安定した液晶の駆動が可能となり良好な表示を得ることができる。

また、本実施形態では、ドレイン信号線６０の屈曲角度が小さいので、ドレイン信号線６０の配線長は上述の実施形態に比べて更に短くすることができる。そのため、配線抵抗を小さくすることができ、表示領域の全面において更に均一な表示を得ることができる。

また、補助容量電極５２と容量電極５３との重畳面積を大きくすることができるため、液晶を安定して駆動させることが可能となる。

なお、本実施の形態においては、同一のドレイン信号線に接続され隣接する行の画素を互いに１．２画素分ずらした場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、デルタ配列を構成する１．５画素分よりも小さいずれ、好ましくは１画素分以上１．５画素分未満のずれであればデルタ配列に準じた高解像度の表示が得られるものである。

上述した第１〜第５の実施形態は、いずれも配向分割手段として配向制御窓３６を用いていたが、配向分割手段は配向制御窓３６に限るものではない。本実施形態は、配向分割手段として、配向制御傾斜部を形成した例である。本実施形態の液晶表示装置の平面図を図１１に、断面図を図１２に示す。

本実施形態は配向制御傾斜部９０によって液晶の配向方向を分割する。即ち配向制御傾斜部９０は配向分割手段の一例である。さて、配向制御傾斜部９０は絶縁体であるため、画素電極１９と対向電極３４との間に生じる電気力線は、配向制御傾斜部９０をさけるように生じ、図１２に点線で示したように斜めの方向に傾いて生じる。これによって、第１〜第５の実施形態の配向制御窓３６と同様にして、画素内で液晶の配向方向を分割し、視野角を広げることができる。なお、配向制御傾斜部そのものに関しては、特願平６―１０４０４４に詳述されているのでここでは省略する。

第１の基板１０側に第１の配向制御傾斜部９０が形成され、画素左上から右下がりの領域があり、画素を横断してその中央で一旦画素外に出た後、屈曲して再び画素内に入り、左下に向かって画素を横断して画素外に出ている。また、第２の基板３０側に第２の配向制御傾斜部９１が第１の配向制御傾斜部９０とほぼ平行に形成されている。配向制御傾斜部９０と、第２の基板側に形成された配向制御傾斜部９１は、平面図で交互に形成されている。配向制御傾斜部９０、９１はいずれも絶縁体であり、それぞれ垂直配向膜２０、３５上に形成されている。

さて、このような配向制御傾斜部においても配向制御傾斜部直上は液晶分子は垂直のままであって、常に遮光する領域となる。そこで本実施形態では、ドレイン信号線８０を配向制御傾斜部９０に重畳して配置した。このように配置すれば、上記の実施形態と同様、遮光領域を重畳して形成することができるので、開口率を向上することができる。また、配向制御傾斜部９０は一度画素を横切って、画素電極の外で屈曲しており、ドレイン信号線８０はこのこの配向制御傾斜部９０に沿って形成されるので、ドレイン信号線８０も画素領域の外で屈曲する。ドレイン信号線８０の画素内での屈曲部では、そこに電界が集中しやすいが、この屈曲部が画素領域外に配置されているので、液晶の配向に影響を与える可能性が低くなる。

なお、配向制御傾斜部９０は例えば図１４に示すように画素電極１９と第１の基板１０との間に形成し、画素電極１９の表面に傾斜を作ってもよい。この場合、画素電極の斜面によって斜めの電解が生じる。また、画素電極１９と垂直配向膜２０との間に配向制御傾斜部９０を形成してもよい。この場合、斜面となった垂直配向膜２０によって配向が分割される。いずれにしても配向制御傾斜部９０の直上は、常に遮光する領域となるので、ここにドレイン信号線を配置することによって開口率の向上が望める。

また、配向制御傾斜部９０の形状は、上記第１〜第５の実施形態と同様２つの「Ｙ」の字を上下逆に連結した形状でもよく、逆に配向制御傾斜部３６の形状を本実施形態のように右上がりの領域と右下がりの領域を連結した形状としてもよい。

もちろん配向分割手段として配向制御窓と配向制御傾斜部を組み合わせて実施することも可能である。例えば図１３に示す断面図は画素電極１９に配向制御窓９３を形成し、対向電極３４上に配向制御傾斜部９１を形成した例である。図１３は１つの画素の断面図であり、画素電極１９は、配向制御窓９３によって断面図上は複数に分割されているが、図示しない領域で結合されている。

図１３においても、配向制御傾斜部９１直下は液晶の配向方向の境界となり遮光領域となる。そして、ここにドレイン信号線８０を配置することによって、遮光領域を重畳し、開口率を向上することができる。なお、画素電極１９上の配向制御窓９３上も配向方向の境界であって遮光領域となるが、ここにドレイン信号線８０を配置すると、ドレイン信号線８０から発生する電界によって液晶の配向が乱れる。従って、ドレイン信号線８０を配置するのは、配向の境界で、かつ画素電極１９が配置されている領域がもっともよい。

以上に述べた実施形態から抽出される本願の主旨は、配向分割手段によって生じる配向方向の境界に重畳して配線が配置されているということである。即ち、配向方向の境界はいかなる配向分割手段を以ても発生し、この境界近傍は、液晶が配向せず、常に遮光する領域となるので、ここに遮光領域である配線を重畳することによって遮光面積を縮小し、開口率を向上することができる。

また、もちろん第６の実施形態にデルタ配列を採用し、第４、第５の実施形態を組み合わせて実施することもできる。

本発明の第１の実施の形態を示す液晶表示装置の平面図である。本発明の図１中のＡ−Ａ線に沿った液晶表示装置の断面図である。本発明の図１中のＢ−Ｂ線に沿った液晶表示装置の断面図である。本発明の第２の実施の形態を示す液晶表示装置の平面図である。本発明の図４中のＣ−Ｃ線に沿った液晶表示装置の断面図である。本発明の第３の実施の形態を示す液晶表示装置の平面図である。本発明の図６中のＤ−Ｄ線に沿った液晶表示装置の断面図である。本発明の第４の実施形態を示す液晶表示装置の平面図である。本発明の第５の実施形態における位置関係を示す平面図である。本発明の第５の実施形態を示す液晶表示装置の平面図である。本発明の第６の実施形態を示す液晶表示装置の平面図である。本発明の図１１中におけるＥ−Ｅ線に沿った液晶表示装置の断面図である。本発明の別の実施形態を示す液晶表示装置の断面図である。本発明の別の実施形態を示す液晶表示装置の断面図である。従来の液晶表示装置の平面図である。図１５のＢ−Ｂ線に沿った液晶表示装置の断面図である。図１５のＤ−Ｄ線に沿った液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

１０第１の基板
１９画素電極
２１液晶
３０第２の基板
３６，９３配向制御窓
３７，３８遮光膜
５２補助容量信号線
５０，５４，６０，８０ドレイン信号線
５５ゲート信号線
９０，９１配向制御傾斜部

Claims

互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、
前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極及び前記液晶の配向を制御する第１の配向分割手段が配置され、
前記第２の基板には前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、
前記第１の基板には、前記第１の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、
前記遮光性の膜の屈曲部が、画素領域外に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、
前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極が配置され、
前記第２の基板には前記液晶の配向を制御する第２の配向分割手段が設けられた前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、
前記第１の基板には、前記第２の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、
前記遮光性の膜の屈曲部が、画素領域外に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、
前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極及び前記液晶の配向を制御する第１の配向分割手段が配置され、
前記第２の基板には前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、
前記第１の基板には、前記第１の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、
前記遮光性の膜は前記画素を横断して一旦前記画素外に出た後、屈曲して再び前記画素内に入り、前記画素を再度横断して前記画素外に出ることを特徴とする液晶表示装置。
互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、
前記第１の基板には画素毎に形成された複数の画素電極が配置され、
前記第２の基板には前記液晶の配向を制御する第２の配向分割手段が設けられた前記複数の画素電極に対向する対向電極が形成される液晶表示装置において、
前記第１の基板には、前記第２の配向分割手段に沿って重畳する遮光性の膜が配置され、
前記遮光性の膜は前記画素を横断して一旦前記画素外に出た後、屈曲して再び前記画素内に入り、前記画素を再度横断して前記画素外に出ることを特徴とする液晶表示装置。
前記遮光性の膜は前記ドレイン信号線であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記遮光性の膜は前記ゲート信号線であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、さらに前記画素電極と前記対向電極とが形成する液晶容量と並列に接続された補助容量を形成する補助容量電極を有し、
前記遮光性の膜は前記補助容量電極であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記配向分割手段は配向制御傾斜部であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記配向分割手段は配向制御窓であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示装置。