JP2005338762A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部分の液晶の配向乱れ等を低減し、高品位な表示を行うことが可能な垂直配向方式の液晶装置、及びそれを用いた電子機器を提供する。
【解決手段】オーバーレイヤー構造を有する垂直配向方式の液晶装置として構成され、素子基板側にデータ線と、ＴＦＤなどのスイッチング素子と、データ線とスイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜の上に形成された画素電極と、スイッチング素子と画素電極を接続するコンタクトホールとを備える。画素電極は、平面形状が多角形又は略円形をなす複数のサブ画素電極により構成されている。コンタクトホールは、サブ画素領域内において、画素電極と重ならない位置に形成されている。よって、サブ画素電極の位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホールの部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、垂直配向方式の液晶装置に関し、表示部分の液晶の配向乱れを低減する技術に関する。

液晶分子の配向を制御することにより視野角依存性を改善し、広視野角化を図った垂直配向方式の液晶装置が知られている。垂直配向方式の液晶装置では、負の誘電率異方性を有する液晶を使用し、素子基板と対向基板との間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子は基板に対して略垂直の方向に配向する。スイッチング素子としてＴＦＴやＴＦＤが設けられた素子基板には、略円形又は多角形の複数のサブ画素電極を含んでなる画素電極が形成される。また、対向基板には、各サブ画素電極の略中央に対向する位置にスリット又は凸部（突起）などが形成される。素子基板と対向基板との間に電圧を印加すると、基板間の液晶層には電圧に応じた電界が形成されるが、サブ画素電極が略円形又は多角形などに形成されており、かつ、それと対向する対向基板側の電極にはスリットや凸部などが形成されているため、液晶分子はサブ画素電極の略中央を中心として放射状に配向状態が制御される。これにより、視野角依存性が抑制され、広視野角化が可能となる。なお、垂直配向方式の液晶装置の例が特許文献１に記載されている。

特開２００３−４３５２５号公報

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、表示部分の液晶の配向乱れ等を低減し、高品位な表示を行うことが可能な垂直配向方式の液晶装置、及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持してなる液晶装置は、前記一対の基板のうち一方の基板は、データ線と、前記データ線に接続されたスイッチング素子と、前記データ線と前記スイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜の上に形成された画素電極と、前記スイッチング素子と前記画素電極から延出する配線とを接続するコンタクトホールとを備える。好適な例では、前記コンタクトホールは、画素領域内、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに対応して設けられたサブ画素電極の領域内（以下、「サブ画素領域内」とも呼ぶ）において、前記画素電極から最も離れた位置に形成することができる。また、前記コンタクトホールは、画素領域、例えば、サブ画素領域の角の位置に形成することができる。

上記の液晶装置は、いわゆる垂直配向方式の液晶装置として好適に構成され、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持してなり、前記液晶層内の液晶分子の長軸方向が電圧無印加時において前記基板に対して略垂直に配向してなる。一対の基板のうち一方の基板は、データ線と、ＴＦＤやＴＦＴなどのスイッチング素子と、データ線とスイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された画素電極と、スイッチング素子と画素電極から延出する配線とを接続するコンタクトホールとを備え、いわゆるオーバーレイヤー構造をなしている。好適な例では、画素電極と配線は同一層に形成されている。配線は、画素電極と同一材料（例えば、ＩＴＯなど）にて形成され、その配線は、サブ画素領域内において、最も下側に位置するサブ画素電極の外周辺からコンタクトホールの位置まで延び出てなり、その配線とスイッチング素子とはそのコンタクトホールの位置にて接続されている。よって、コンタクトホールは必然的に画素電極と重ならない位置に設けられている。よって、画素電極の位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホールの部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。よって、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホールを画素電極と重ならない位置に形成しているので、開口率の低下を防止することができる。

上記の液晶装置の一態様では、前記一対の基板のうちいずれかには、前記コンタクトホールに重なる位置に遮光膜を有する。これにより、コンタクトホールの位置において、そのコンタクトホールで生じる液晶の配向乱れの領域を隠すことができる。よって、表示のコントラストを高めることができる。

本発明の他の観点では、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持してなる液晶装置は、前記一対の基板のうち一方の基板は、データ線と、前記データ線に接続されたスイッチング素子と、前記データ線と前記スイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、前記スイッチング素子と該絶縁膜の上に形成された画素電極とを接続するコンタクトホールとを備え、前記一対の基板のうちいずれかには遮光膜を備え、前記コンタクトホールは、前記遮光膜と重なる位置に形成されている。

上記の液晶装置は、いわゆる垂直配向方式の液晶装置として好適に構成され、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持してなり、前記液晶層内の液晶分子の長軸方向が電圧無印加時において前記基板に対して略垂直に配向してなる。一対の基板のうち一方の基板は、データ線と、ＴＦＤやＴＦＴなどのスイッチング素子と、データ線とスイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、スイッチング素子と絶縁膜の上に形成された画素電極とを接続するコンタクトホールとを備え、さらに一対の基板のうちいずれかに遮光膜を備え、いわゆるオーバーレイヤー構造をなしている。

好適な例では、遮光膜は、サブ画素領域間の位置に対応し、一対の基板のうちいずれかに形成されている。そして、コンタクトホールは、一方の基板側であって、その遮光膜と重なる位置に形成されている。よって、画素電極の位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホールの部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。よって、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホールは、遮光膜と重なる位置に形成されているので、画素電極はコンタクトホールと重ならない位置に形成されている。よって、開口率の低下を防止することができる。

上記の液晶装置の一態様では、前記画素電極は、複数のサブ画素電極を有しており、前記サブ画素電極の各々は、電気的に接続されており、かつ、前記データ線の延在する方向に配列されてなり、前記コンタクトホールは、前記データ線の延在する方向において、１つのサブ画素電極と、当該１つのサブ画素電極に隣接する他のサブ画素電極との間に形成されている。

この態様によれば、画素電極は、例えば、平面形状が多角形又は略円形をなす複数のサブ画素電極により構成することができる。また、サブ画素電極の各々は、データ線の延在する方向に配列された状態で電気的に接続される。１つのサブ画素領域内に複数個のサブ画素電極を形成する理由は、個々のサブ画素電極がある程度小さいほうが、液晶分子の配向状態を制御し易いからである。即ち、１つの画素を１つの大きなサブ画素電極により構成した場合と比較して、液晶分子の配向を正確に制御し易いからである。

特に、この態様の液晶装置では、コンタクトホールが、データ線の延在する方向において、１つのサブ画素電極と、当該１つのサブ画素電極に隣接する他のサブ画素電極との間に形成される。よって、その１つのサブ画素電極及び他のサブ画素電極と、コンタクトホールとの距離をできる限り離すことができる。これにより、画素電極の位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホールの部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。よって、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホールを画素電極と重ならない位置に形成しているので、開口率の低下を防止することができる。

上記の液晶装置の他の一態様では、前記一対の基板のうち他方の基板には、前記コンタクトホールの対応する位置に黒色遮光膜を有する。これにより、コンタクトホールの位置において、そのコンタクトホールで生じる液晶の配向乱れの領域を、遮光膜により視認不能とすることができる。よって、表示のコントラストを高めることができる。

上記の液晶装置の他の一態様では、前記他方の基板には、前記サブ画素電極の略中央に対応する位置に開口又は突起が形成されている。この態様では、サブ画素電極の略中央に対向する位置に形成された開口又は凸部と、多角形又は略円形のサブ画素電極とが対向配置された領域で、液晶分子の配向が放射状に制御される。こうして、垂直配向方式による広視野角化が可能となる。

上記の液晶装置の他の一態様では、前記データ線は、前記コンタクトホールと重ならない状態で、前記一方の基板上に形成されている。好適な例では、データ線を、コンタクトホールの付近で迂回するように、一方の基板上に形成することができる。よって、データ線とコンタクトホールの接触を防止することができる。

また、上記の液晶装置を備える電子機器を構成することができる。

［第１実施形態］
（液晶表示装置の構成）
はじめに、本発明の実施形態に係る垂直配向方式の液晶表示装置の電気的構成について説明する。図１は、この表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。この図に示されるように、液晶表示装置１００には、複数ｍ本の走査線（コモン配線）２１４が行（Ｘ）方向に延在に形成される一方、複数３ｎ本のデータ線（セグメント配線）３１４が列（Ｙ）方向に延在して形成されるとともに、走査線２１４とデータ線３１４との各交差に対応して画素１１０が形成されている。この画素１１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの一色に対応するものであり、Ｘ方向に相隣接するＲＧＢの３つの画素１１０によって１つのドット１２０が構成されている。

ここで、画素１１０は、液晶容量１６２と、二端子型スイッチング素子の一例であるＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）３２０との直列接続からなる。このうち、液晶容量１６２は、後述するように、対向電極として機能する走査線２１４と画素電極との間に、電気光学物質の一例たる液晶を挟持した構成となっている。また、ＴＦＤ３２０は、一端がデータ線３１４に接続される一方、他端が画素電極に接続されて、走査線２１４とデータ線３１４との電位差にしたがってオンオフが制御される。なお、この表示装置にあっては、説明の便宜上、走査線２１４の総数をｍ本とし、データ線３１４の総数を３ｎ本として、ドット１２０がｍ行ｎ列（画素１１０でいえば、ｍ行３ｎ列）に配列するマトリクス型表示装置として説明するが、本発明の適用をこれに限定する趣旨ではない。

次に、Ｙドライバ２５１、２５３は、一般には走査線駆動回路と呼ばれるものである。このうち、Ｙドライバ２５１は、図１において上から数えて奇数（１、３、５、…、ｍ−１）本目の走査線２１４の駆動を担当し、Ｙドライバ２５３は、上から数えて偶数（２、４、６、…、ｍ）本目の走査線２１４の駆動を担当している。すなわち、Ｙドライバ２５１、２５３によって、１行目、２行目、３行目、…、ｍ行目の走査線２１４が１垂直走査期間において順次排他的に１本ずつ選択されるとともに、選択された走査線２１４には、選択電圧の走査信号が供給される一方、他の非選択の走査線２１４には、非選択電圧の走査信号が供給される構成となっている。なお、説明の便宜上、走査信号は、一般的にｊ（ｉは、１≦ｊ≦ｍを満たす整数）行目の走査線２１４に供給されるものを、Ｙｊと表記している。

また、Ｘドライバ３５０は、一般にはデータ線駆動回路と呼ばれるものであり、Ｙドライバ２５１、２５３のいずれかにより選択された走査線２１４に位置する３ｎ個の画素１１０に対し、表示内容に応じたデータ信号Ｘ１Ｂ、Ｘ１Ｇ、Ｘ１Ｒ、Ｘ２Ｂ、Ｘ２Ｇ、Ｘ２Ｒ、…、ＸｎＢ、ＸｎＧ、ＸｎＲを、それぞれ対応するデータ線３１４を介して供給するものである。なお、データ信号は、一般的にｉ（ｉは、１≦ｉ≦ｎを満たす整数）列目のドット１２０において、Ｂ、Ｇ、Ｒの画素１１０で兼用されるデータ線３１４に供給されるものを、それぞれＸｉＢ、ＸｉＧ、ＸｉＲと表記している。

次に、液晶表示装置１００の機械的な構成について説明する。図２は、この液晶表示装置１００の外観構成を示す斜視図である。なお、この図では、液晶表示装置１００における配線レイアウトを判りやすくするために、観察者に視認される観察側を図において裏側として示す一方、観察者が通常視認することのない背面側を図において表側として示している。また、図３は、この液晶表示装置１００を図２におけるＸ方向に沿って破断した場合の構成について、観察側を上側として示す部分断面図である。このため、図２と図３とは、互いに上下関係が逆となる点に留意されたい。

これらの図に示されるように、液晶表示装置１００は、観察側に位置する基板３００と、その背面側に位置して、観察側の基板３００よりも一回り小さい基板２００とが、スペーサを兼ねる導電性粒子１１４が適切な割合で分散されたシール材１１０によって、一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に例えば、負の誘電率異方性を有する液晶１６０が封入された構成となっている。ここで、シール材１１０は、基板２００の内周縁に沿って形成されるが、液晶１６０を封入するために、その一部が開口している。このため、液晶１６０の封入後に、その開口部分が封止材１１２によって封止されている。

さて、背面側の基板２００にあって、観察側の基板３００との対向面には、ｍ本の走査線２１４がＸ方向に延在して形成される一方、観察側の基板３００にあって背面側の基板２００との対向面には、３ｎ本のデータ線３１４がＹ（列）方向に延在して形成されている。基板２００に形成された走査線２１４のうち、奇数行目の走査線２１４は、シール材１１０の形成領域のうち、図２において左側まで延設される一方、偶数行目の走査線２１４は、シール材１１０の形成領域のうち、図において右側まで延設されている。また、基板３００には、走査線２１４と一対一に対応して配線３７２が設けられるとともに、シール材１１０の形成領域において、対応する走査線２１４の一端と対向するように形成されている。

ここで、導電性粒子１１４は、走査線２１４の一端と配線３７２の一端とが対向する部分に、少なくとも１個以上介在するような割合にてシール材１１０中に分散される。このため、基板２００に形成された走査線２１４は、導電性粒子１１４を介して、基板３００に形成された配線３７２に接続される構成となる。なお、この配線３７２は、後述するＴＦＤ３２０の第２金属膜と同一層、および、画素電極３４８と同一層をパターニングした積層構造となって、その配線抵抗が低く抑えられている。このような配線３７２のうち、奇数行目の走査線２１４に接続される配線３７２は、シール材１００の形成領域外において９０度屈曲した後、Ｙ方向に沿って張出領域３０２まで延設される。そして、当該配線３７２は、張出領域３０２において、Ｙドライバ２５１の出力側バンプに接合される。同様に、偶数行目の走査線２１４に接続される配線３７２は、シール材１００の形成領域外において９０度屈曲した後、Ｙ方向に沿って張出領域３０２まで延設されて、Ｙドライバ２５３の出力側バンプに接合される。

一方、データ線３１４は、シール材１００の形成領域外においてピッチが狭められて、張出領域３０２まで延設される。そして、当該データ線３１４は、張出領域３０２において、Ｘドライバ３５０の出力側バンプに接合される。また、張出領域３０２には、ＦＰＣ（Flexible Circuit Board）基板１５０が接合されて、外部回路（図示省略）から、Ｙドライバ２５１、２５３およびＸドライバ３５０の入力側バンプにクロック信号や制御信号等を供給する構成となっている。そして、基板３００の張出領域３０２においては配線３８４が形成されて、その一端は、Ｙドライバ２５１、２５３またはＸドライバ３５０の入力側バンプに接続される一方、その他端は、ＦＰＣ基板１５０の配線と接続される。

なお、図２においては、説明の理解を優先させたため便宜的に走査線２１４の本数ｍを「８」とし、データ線３１４の本数３ｎを「１８」とした場合を示している。また、張出領域３０２には、検査用の端子２１７、２１９、３１９が設けられているが、これらの端子については後述することにする。

（内部構成）
次に、液晶表示装置１００における表示領域の内部構成について説明する。図３に示されるように、まず、観察側の基板３００の外面には、位相差板１３３および偏光板１３１が貼り付けられる。なお、これらの位相差板１３３および偏光板１３１については、簡略化のため図２では省略されている。また、基板３００の内面には、クロム等からなるデータ線３１４がＹ方向（図３では紙面垂直方向）に延在して形成されている。また、データ線３１４の表面上及び基板３００の内面上には、液晶１６０より誘電率の低い樹脂材料からなる絶縁膜、即ちオーバーレイヤー３０９が形成されている。さらに、オーバーレイヤー３０９の内面上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料からなる画素電極３４８及び黒色遮光膜３４７が形成されている。黒色遮光膜３４７は、各画素電極３４８の周囲に形成されており、各画素電極３４８は、黒色遮光膜３４７にて区画されている。なお、本液晶表示装置１００では、黒色遮光膜３４７を基板３００側に形成するようにしているが、これに限らず、黒色遮光膜３４７は、基板２００側であって、各画素電極３４８の周囲に対応する位置に形成するようにしても構わない。なお、データ線３１４や画素電極３４８等の詳細構成については、さらに後述することにする。ここで、画素電極３４８の表面には、垂直配向膜３０８が形成されている。なお、垂直配向膜３０８は、表示領域外では不要であるから、シール材１１０の形成領域近傍およびその外側では設けられていない。

続いて、背面側の基板２００について説明する。基板２００の外面には、位相差板１２３および偏光板１２１が貼り付けられる。なお、これらの位相差板１２３および偏光板１２１についても、図２では省略されている。一方、基板２００の内面には、起伏が形成された散乱樹脂層２０３が形成されている。この散乱樹脂層２０３は、例えば基板２００の表面上において点状にパターニングしたフォトレジストを熱処理し、当該フォトレジストの端部を軟化させる等によって、形成したものである。

次に、散乱樹脂層２０３の起伏面には、アルミニウムや銀等の反射性金属からなる反射膜２０４が形成されている。したがって、散乱樹脂層２０３の起伏を反映して、反射膜２０４の表面も起伏となるので、観察側から入射した光は、反射膜２０４によって反射する際に、適度に散乱することとなる。なお、液晶表示装置１００を反射型のみならず透過型としても機能させるために、反射膜２０４には、光を透過させるための開口部２０９が設けられている。なお、このような開口部２０９を設けずに、例えばアルミニウム等の光反射性を有する金属の膜厚を比較的薄く（２０ｎｍ〜５０ｎｍ）して形成することにより、背面側からの入射光の一部を透過させる構成としても良い。

さらに、反射膜２０４の表面には、画素電極３４８と走査線２１４との対向領域に対応して、赤色のカラーフィルタ２０５Ｒ、緑色のカラーフィルタ２０５Ｇ、および、青色のカラーフィルタ２０５Ｂが、それぞれ所定の配列で設けられている。なお、カラーフィルタ２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂの配列は、本実施形態では、データ系の表示に好適なストライプ配列となっている。

次に、各色のカラーフィルタ２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂの表面には、絶縁材からなる平坦化膜２０７が設けられて、当該カラーフィルタの段差や反射膜２０４等の起伏を平坦化している。そして、平坦化膜２０７により平坦化された面に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる走査線２１４がＸ方向（図３では紙面左右方向）に、観察側の基板３００に形成された画素電極３４８と対向するように形成されている。そして、走査線２１４の表面には、ポリイミド等からなる垂直配向膜２０８が形成されている。なお、この垂直配向膜２０８には、観察側の基板３００と貼り合わせる前に、所定の方向にラビング処理が施される。また、各色のカラーフィルタ２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ、平坦化膜２０７および垂直配向膜２０８は、表示領域外では不要であるから、シール材１１０の領域近傍およびその外側では設けられていない。

（画素構成）
続いて、図４及び図５を参照して、液晶表示装置１００における画素の構成について説明する。図４は、複数の画素電極３４８のレイアウトを示す部分平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ'線に沿った断面図、即ち、コンタクトホール３４６付近の断面図である。なお、図４は、背面側から観察側を見た場合の構成を示しているので、図４では手前側が、図５では上側が、それぞれ背面側となる。また、図４では、便宜上、ＴＦＤ３２０及びデータ線３１４を夫々実線で表すこととしている。また、図４及び図５では、便宜上、サブ画素領域３４９間に形成される黒色遮光膜３４７を省略することとしている。

本発明の液晶表示装置１００は、オーバーレイヤー構造を有する垂直配向方式の液晶表示装置である。このため、本発明の液晶表示装置１００では、特に、画素電極３４８と、データ線３１４及びＴＦＤ３２０とが絶縁膜たるオーバーレイヤー３０９を介して絶縁されていると共に、それらは後述するようにコンタクトホール３４６の位置で電気的に接続されている。また、本発明の液晶表示装置１００は、ノーマリーブラックモードを有する液晶表示装置でもある。

図示のように、画素電極３４８は、複数（本例では３個）の多角形の透明電極部分（以下、「サブ画素電極３４８ｕ」と呼ぶ。）を接続した形状を有する。なお、１つの画素電極３４８は、対応するサブ画素領域３４９内（ハッチングした領域内）に形成される。垂直配向方式では、液晶分子をサブ画素電極３４８ｕ上で略放射状に配向させるため、各サブ画素電極３４８ｕは多角形又は円形など、電極の外縁又は外周が中心点から略等距離にある形状が好適である。図４の実施例では、３個のサブ画素電極３４８ｕを直列に配置している。なお、１つのサブ画素領域３４９内に複数個のサブ画素電極３４８ｕを形成する理由は、個々のサブ画素電極３４８ｕがある程度小さいほうが、液晶分子の配向状態を制御し易いからである。即ち、１つの画素を１つの大きなサブ画素電極により構成した場合と比較して、液晶分子の配向を正確に制御し易いからである。

画素電極３４８は、基板３００側に形成されたオーバーレイヤー３０９の内面上にマトリクス状に配列されている。各画素電極３４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する、略矩形形状をなすカラーフィルタ２０５と対向している。また、画素電極３４８は、ＴＦＤ３２０と接続される配線、即ち、接続部分３４８ｃを有している。接続部分３４８ｃは、画素電極３４８と同一の材料（ＩＴＯなど）にて形成されている。この接続部分３４８ｃは、サブ画素領域３４９内における最も下側に位置するサブ画素電極３４８ｕの外周辺からコンタクトホール３４６の位置まで延び出てなる。同一列に属する画素電極３４８は、対応するコンタクトホール３４６の位置において、ＴＦＤ３２０を介し１本のデータ線３１４に共通接続されている。また、同一行の画素電極３４８は、上述したように、それぞれ１本の走査線２１４（波線部分）と対向している。

ＴＦＤ３２０は、第１のＴＦＤ３２０ａ及び第２のＴＦＤ３２０ｂから構成される。第１のＴＦＤ３２０ａ及び第２のＴＦＤ３２０ｂは、タンタルタングステンなどからなる島状の第１金属膜３２２と、この第１金属膜３２２の表面を陽極酸化することによって形成された絶縁膜３２３と、この表面に形成されて相互に離間した第２金属膜３１６、３３６とを有する。このうち、第２金属膜３１６、３３６は、クロム等の同一導電膜をパターニングしたものであり、前者の第２金属膜３１６は、データ線３１４からＴ字状に分岐したものが用いられる一方、後者の第２金属膜３３６は、ＩＴＯ等の画素電極３４８の接続部分３４８ｃに接続するために用いられる。

ここで、ＴＦＤ３２０のうち、第１のＴＦＤ３２０ａは、データ線３１４の側からみると順番に、第２金属膜３１６／絶縁膜３２３／第１金属膜３２２となって、金属／絶縁体／金属の構造を採るため、その電流−電圧特性は正負双方向にわたって非線形となる。一方、第２のＴＦＤ３２０ｂは、データ線３１４の側からみると順番に、第１金属膜３２２／絶縁膜３２３／第２金属膜３３６となって、第１のＴＦＤ３２０ａとは逆向きの構造を採る。このため、第２のＴＦＤ３２０ｂの電流−電圧特性は、第１のＴＦＤ３２０ａの電流−電圧特性を、原点を中心に点対称化したものとなる。その結果、ＴＦＤ３２０は、２つのＴＦＤを互いに逆向きに直列接続した形となるため、１つの素子を用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されることになる。

オーバーレイヤー３０９は、平面視すると略円形をなす開口、即ちコンタクトホール３４６を有している。画素電極３４８の接続部分３４８ｃと、ＴＦＤ３２０及びデータ線３１４とは、このコンタクトホール３４６を通じて電気的に接続される。ここで、その部分の詳細な構成について、図５の断面図を参照して説明する。同図に示すように、基板３００上には、ＴＦＤ３２０及びデータ線３１４が形成されている。データ線３１４の下層には、基板３００側から第１金属膜３１２、絶縁膜３１３が積層されている。そして、基板３００の内面上、並びに、ＴＦＤ３２０及びデータ線３１４の各表面上には、オーバーレイヤー３０９が積層されている。また、第２金属膜３３６の紙面左端部近傍の位置には、コンタクトホール３４６が形成されている。そして、画素電極３４８の接続部分３４８ｃは、コンタクトホール３４６内においてＴＦＤ３２０の第２金属膜３３６と接続されている。

オーバーレイヤー構造を有する垂直配向方式の液晶装置では、図５に示すように、電圧無印加時の液晶の初期配向状態において、液晶分子１６０ａは垂直方向に配向する。しかし、コンタクトホール３４９の上方に位置する液晶分子１６０ａは、同図に示すように、コンタクトホール３４６の傾斜面の影響を受けるため、その部分では液晶の配向乱れが生じる。そのため、もし、コンタクトホール３４６を、画素電極３４８の有効表示領域、即ちサブ画素電極３４８ｕに対応する位置又はその付近に形成した場合には、そのコンタクトホール３４６の部分で生じる液晶の配向乱れによって、その有効表示領域の液晶に影響を及ぼし、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じうる。したがって、かかる不具合の発生を防止するためには、コンタクトホール３４６を、サブ画素領域３４９内において画素電極３４８と重ならない位置に形成するのが望ましい。より好ましくは、コンタクトホール３４６を、画素領域内、即ち、サブ画素領域３４９内において画素電極３４８から最も離れた位置に形成するのがよい。

図４の平面図に示すように、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１００では、上記したように接続部分３４８ｃが、サブ画素領域３４９内において、最も下側に位置するサブ画素電極３４８ｕの外周辺からコンタクトホール３４６の位置まで延び出てなり、その接続部分３４８ｃとＴＦＤ３２０とは、そのコンタクトホール３４６の位置にて接続されている。よって、コンタクトホール３４６は、必然的に画素電極３４８と重ならない位置に設けられている。好適な例では、本発明の第１実施形態の液晶表示装置１００において、コンタクトホール３４６は、サブ画素領域３４９内において画素電極３４８から最も離れた位置、即ちサブ画素領域３４９の角の位置に形成されている。また、コンタクトホール３４６は、サブ画素領域３４９間に設けられた黒色遮光膜３４７の位置に形成されている。これにより、コンタクトホール３４６と、有効表示領域となるサブ画素電極３４８ｕとの距離をできる限り離すことができる。このため、サブ画素電極３４８ｕの位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホール３４６の部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。よって、本発明の液晶表示装置１００は、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホール３４６を画素電極３４８と重ならない位置に形成しているので、開口率の低下を防止することができる。

また、上記したように、本発明の液晶表示装置１００は、ノーマリーブラックモードを有する液晶表示装置である。このため、コンタクトホール３４６の部分を黒色遮光膜３４７で覆わなくとも、液晶の初期配向状態においてその部分は黒表示になる。しかし、コンタクトホール３４６での液晶の配向乱れにより、コントラストが低下する可能性が有る。そこで、本実施形態では、上記したように、基板２００側であって、そのコンタクトホール３４６の対応する位置に黒色遮光膜３４７を形成するようにしている（図４では便宜上その位置のみを示す）。これにより、コンタクトホール３４６の位置において、そのコンタクトホール３４６で生じる液晶の配向乱れの領域を隠すことができる。よって、表示のコントラストを高めることができる。

また、本発明の画素の構成において、図４を参照して理解されるように、データ線３１４をＹ方向にそのまま延在させた場合、データ線３１４とコンタクトホール３４６とが重なり、それらが接続されてしまう問題が生じ得る。そこで、本発明では、データ線３１４をコンタクトホール３４６の近傍位置で迂回させる、即ち、図示のようにデータ線３１４をコンタクトホール３４６と重ならない状態で基板３００の内面上に形成する。これにより、データ線３１４とコンタクトホール３４６の接触を防止することができる。

次に、図６を参照して、１つのサブ画素電極３４８ｕ付近の断面構成について説明する。なお、図６では、対向する基板２００側の構成も示されている。なお、図６においては、上側が背面側、下側が観察側である（即ち、基板の上下関係は図４と同一であり、図３とは逆である）。

図６（ａ）は、図４におけるＢ−Ｂ’に沿った模式断面図である。図示のように、ＴＦＤ３２０が形成される側の基板３００の内面上には、第１金属膜３１２及び絶縁膜３１３の上にデータ線３１４が形成される。また、基板３００の内面上及びデータ線３１４の表面上にはオーバーレイヤー３０９が形成され、さらに、そのオーバーレイヤー３０９の内面上にはサブ画素電極３４８ｕが形成される。なお、オーバーレイヤー３０９の内面上及びサブ画素電極３４８ｕの表面上には垂直配向膜３０８が形成される（図３を参照、図６（ａ）では図示略）。

一方、対向側の基板２００の内面上には樹脂散乱膜２０３が形成され、その樹脂散乱膜２０３上には反射膜２０４が形成される（図３を参照、図６（ａ）では図示略）。また、反射膜２０４の内面上には、カラーフィルタ２０５が形成される。また、カラーフィルタ２０５の内面上には平坦化膜２０７が形成され、その平坦化膜２０７上には走査線２１４が形成される。

ここで、走査線２１４には、各サブ画素電極３４８ｕの略中心に対応する位置に開口２１４ａが形成されている（図４を参照）。基板間に電圧が印加されると、開口２１４ａとサブ画素電極３４８ｕの相互作用により、その部分に斜め電界Ｅが生じ（図中の矢印を参照）、液晶分子１６０ａの傾倒方向が規定される。このため、基板間に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子１６０ａの配向状態を放射状に制御することができる。よって、液晶分子１６０ａが放射状に配向した領域が形成される。

また、図６（ｂ）では、走査線２１４上には、各サブ画素電極３４８ｕの略中心に対応する位置に樹脂などからなる突起、即ち凸部４００が形成されている。これにより、液晶の初期配向状態において、液晶分子１６０ａは、その凸部４００の傾斜面に沿って配向される。これにより、液晶分子１６０ａの傾倒方向が規定される。このため、基板間に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子１６０ａの配向状態を放射状に制御することができる。即ち、液晶分子１６０ａの配向状態が放射状に制御される。なお、図６（ａ）又は（ｂ）に示す例では、走査線２１４の各サブ画素電極３４８ｕの略中心に対応する位置に開口２１４ａ又は凸部４００を形成するようにしたが、これに限定されない。即ち、本発明では、必要に応じて、その両方を走査線２１４に形成するようにしても構わない。

[第２実施形態]
次に、図７を参照して、第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る画素の構成を示すものであり、複数の画素電極３４８のレイアウトを示す平面図である。第２実施形態に係る液晶表示装置は、第１実施形態に係る液晶表示装置１００の構成と略同様であり、以下では、第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

まず、第２実施形態が第１実施形態と特に相違する点について述べる。第２実施形態に係る液晶表示装置では、画素の構成が第１実施形態と若干異なっている。即ち、上記の第１実施形態では、サブ画素領域内３４９に、３つのサブ画素電極３４８ｕよりなる画素電極３４８を形成するようにした。これに対し、第２実施形態では、サブ画素領域３４９内に、２つのサブ画素電極３４８ｖよりなる画素電極３４８を形成するようにしている。また、第２実施形態の１つのサブ画素電極３４８ｖは、第１実施形態の１つのサブ画素電極３４８ｕと比べて若干形状が大きく形成されている。

また、第１実施形態において、基板２００側の走査線２１４には、各サブ画素電極３４８ｕの略中央の位置に平面視略円形の開口２１４ａを形成するようにした。これに対し、第２実施形態において、基板２００側の走査線２１４には、各サブ画素電極３４８ｖの略中央の位置に平面視略十字状の開口２１４ｃが形成されている。

また、Ｙ方向において、１つのサブ画素電極３４８ｖと、それに隣接する他のサブ画素電極３４８ｖとの間の近傍位置には、図示のように、スペーサ３７３が設けられている。このため、各サブ画素領域３４９内におけるセルギャップが一定に保たれている。また、基板２００側には、そのスペーサ３７３に対応する位置に黒色遮光膜３４７が形成されている。これにより、スペーサ３７３に起因した光漏れを防止するようにしている。なお、上記の第１実施形態の液晶表示装置１００では、サブ画素領域３４９内にスペーサ３７３を設けていないが、その領域内にスペーサ３７３を設けることとしてもよい。但し、この場合、スペーサ３７３による光漏れを防止するために、基板２００側であって、そのスペーサ３７３に対応する位置に黒色遮光膜３４７を設ける必要がある。

次に、第２実施形態が第１実施形態と共通する点について述べる。本発明の特徴をなすコンタクトホール３４６の設定位置は、上記の第１実施形態と共通している。即ち、第２実施形態では、図７に示すように、コンタクトホール３４６を、サブ画素領域３４９の角の位置に形成している。このため、第２実施形態に係る液晶表示装置は、上記した第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同様の効果を得ることができる。このように、サブ画素領域３４９内において、画素電極３４８と重ならない位置にコンタクトホール３４６を設けるようにすれば、画素の構成は種々の変形をすることが可能である。

よって、第２実施形態では、サブ画素電極３４８ｖの位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホール３４６の部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。これにより、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置は、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホール３４６を画素電極３４８と重ならない位置に形成しているので、開口率の低下を防止することができる。

[第３実施形態]
次に、図８を参照して、第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る画素の構成を示すものであり、複数の画素電極３４８ｕのレイアウトを示す平面図である。第３実施形態に係る液晶表示装置は、第１実施形態に係る液晶表示装置１００の構成と略同様であるため、以下では、第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第３実施形態に係る液晶表示装置では、画素の構成、特に、本発明の特徴をなすコンタクトホール３４６の設定位置が第１実施形態と異なっている。即ち、第１実施形態では、コンタクトホール３４６を、サブ画素領域３４９内において画素電極３４８から最も離れた位置、具体的には、サブ画素領域３４９の角の位置に形成するようにした。これに対し、第３実施形態では、コンタクトホール３４６を、サブ画素領域３４９内において画素電極３４８から最も離れた位置、具体的には、データ線３１４の延在する方向において、１つのサブ画素電極３４８ｕと、それに隣接する他のサブ画素電極３４８ｕとの間に形成する。

これにより、その１つのサブ画素電極３４８ｕ及びそれに隣接する他のサブ画素電極３４８ｕと、コンタクトホール３４６との距離をできる限り離すことができる。よって、第３実施形態に係る液晶表示装置は、第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同様の効果を得ることができる。このように、サブ画素領域３４９内において、画素電極３４８と重ならない位置にコンタクトホール３４６を設けるようにすれば、画素の構成は種々の変形をすることが可能である。

よって、第３実施形態では、サブ画素電極３４８ｕの位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホール３４６の部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。これにより、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置は、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホール３４６を画素電極３４８と重ならない位置に形成しているので、開口率の低下を防止することができる。

[第４実施形態]
次に、図９を参照して、第４実施形態について説明する。図９は、第４実施形態に係る画素の構成を示すものであり、複数の画素電極３４８のレイアウトを示す平面図である。第４実施形態に係る液晶表示装置は、第１実施形態に係る液晶表示装置１００の構成と略同様であるため、以下では、第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

まず、第４実施形態が第１実施形態と特に相違する点について述べる。第４実施形態に係る液晶表示装置では、画素電極３４８の形状が第１実施形態のそれと比べて異なっている。即ち、上記した第１実施形態では、サブ画素領域内３４９に、３つのサブ画素電極３４８ｕよりなる画素電極３４８を形成するようにした。これに対し、第４実施形態では、サブ画素領域３４９内に、１つの略楕円形状の画素電極３４８を形成するようにしている。

次に、第４実施形態が第１実施形態と共通する点について述べる。特に、本発明の特徴であるコンタクトホール３４６の設定位置は、上記の第１実施形態と同様である。このため、第２実施形態に係る液晶表示装置は、第１実施形態に係る液晶表示装置１００と同様の効果を得ることができる。このように、サブ画素領域３４９内において、画素電極３４８と重ならない位置にコンタクトホール３４６を設けるようにすれば、画素電極の形状は種々の変形をすることが可能である。

よって、第４実施形態では、画素電極３４８の位置に対応し、表示部分となる有効表示領域の液晶は、コンタクトホール３４６の部分にて生じる液晶の配向乱れの影響を受け難くなり、その有効表示領域の液晶の配向乱れの発生を防止することができる。これにより、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置は、表示むら、残像・焼き付き、及び駆動制御に対する応答速度の低下などが生じるのを防止でき、高品位な表示画像を得ることができる。また、コンタクトホール３４６を画素電極３４８と重ならない位置に形成しているので、開口率の低下を防止することができる。

［変形例］
上記の各実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＤ）素子を用いた例について説明したが、本発明の適用はこれには限定されない。スイッチング素子の他の例としてアモルファスＴＦＴの断面図を図１０に示す。図１０において、ＴＦＴ４５０は、図示しないゲート線から分岐したゲート電極４０２の上に、それを覆うようにゲート絶縁膜４０３が設けられている。ゲート絶縁膜４０３の上には、ゲート電極４０２に重なるようにａ−Ｓｉ層４０５が設けられている。ａ−Ｓｉ層４０５の上には、２つに分断されたｎ^＋−ａ−Ｓｉ層４０６ａ、４０６ｂが設けられている。さらに、ｎ^＋−ａ−Ｓｉ層４０６ａの上には図示しないソース線から分岐したソース電極４０８が設けられ、ｎ^＋−ａ−Ｓｉ層４０６ｂの上にはドレイン電極４０９が設けられている。それらの層を覆うように保護膜４１１が設けられ、保護膜４１１の上には、ドレイン電極４０９に平面的に部分的に重なるように、画素電極４１０が設けられている。ドレイン電極４０９と画素電極４１０とはコンタクトホール４１６を通じて電気的に接続されている。

本発明は、スイッチング素子として、上記のようなアモルファスＴＦＴのドレイン電極４０９と画素電極４１０との接続部分にも適用することができる。即ち、ドレイン電極４０９を上記の各実施形態における第２金属膜３３６に対応する配線部分として、本発明を適用することができる。

また、上記の実施形態では負の誘電率異方性を有する液晶を使用しているが、代わりにＴＮ（Twisted Nematic）型などの液晶を適用することも可能である。

［電子機器］
次に、本発明による液晶表示装置１００を電子機器の表示装置として用いる場合の実施形態について説明する。

図１１は、本実施形態の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示装置１００と、これを制御する制御手段６１０を有する。ここでは、液晶表示装置１００を、パネル構造体６０３と、半導体ＩＣなどで構成される駆動回路６０２とに概念的に分けて描いてある。また、制御手段６１０は、表示情報出力源６１１と、表示情報処理回路６１２と、電源回路６１３と、タイミングジェネレータ６１４と、を有する。

表示情報出力源６１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ６１４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの形で表示情報を表示情報処理回路６１２に供給するように構成されている。

表示情報処理回路６１２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫとともに駆動回路６０２へ供給する。駆動回路６０２は、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路６１３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。

次に、本発明に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器の具体例について図１２を参照して説明する。

まず、本発明に係る液晶表示装置１００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１２（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本発明に係る液晶表示装置１００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１２（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器としては、図１２（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１２（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

本発明を適用した液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図。 液晶表示装置の構成を示す斜視図。 液晶表示装置のＸ方向における部分断面図。 第１実施形態に係る画素電極の構成を示す平面図。 第１実施形態に係るコンタクトホール付近の断面図。 第１実施形態に係るサブ画素電極等の断面図。 第２実施形態に係る画素電極の構成を示す平面図。 第３実施形態に係る画素電極の構成を示す平面図。 第４実施形態に係る画素電極の構成を示す平面図。 スイッチング素子の他の例を示す断面図。 液晶表示装置を適用した電子機器の回路構成例を示すブロック図。 電子機器の例を示す。

符号の説明

１００ 液晶表示装置、 １１０ 画素、 １６０ 液晶、 ２００、３００ 基板、 ２１４ 走査線、 ３１４ データ線、 ３２０ ＴＦＤ、 ３４６ コンタクトホール、 ３４７ 黒色遮光膜、 ３４８ 画素電極、 ３４８ｃ 接続部分、 ３４９ サブ画素領域

Claims (9)

1. 一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持してなる液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち一方の基板は、データ線と、前記データ線に接続されたスイッチング素子と、前記データ線と前記スイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜の上に形成された画素電極と、前記スイッチング素子と前記画素電極から延出する配線とを接続するコンタクトホールとを備えることを特徴とする液晶装置。
2. 前記一対の基板のうちいずれかには、前記コンタクトホールに重なる位置に遮光膜を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持してなる液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち一方の基板は、データ線と、前記データ線に接続されたスイッチング素子と、前記データ線と前記スイッチング素子の上に形成された絶縁膜と、前記スイッチング素子と該絶縁膜の上に形成された画素電極とを接続するコンタクトホールとを備え、
   前記一対の基板のうちいずれかには遮光膜を備え、
   前記コンタクトホールは、前記遮光膜と重なる位置に形成されていることを特徴とする液晶装置。
4. 前記コンタクトホールは、画素領域内において画素電極から最も離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 前記コンタクトホールは、画素領域の角の位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
6. 前記画素電極は、複数のサブ画素電極を有しており、
   前記サブ画素電極の各々は、電気的に接続されており、かつ、前記データ線の延在する方向に配列されてなり、
   前記コンタクトホールは、前記データ線の延在する方向において、１つのサブ画素電極と、当該１つのサブ画素電極に隣接する他のサブ画素電極との間に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶装置。
7. 前記他方の基板には、前記サブ画素電極の略中央に対応する位置に開口又は突起が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記データ線は、前記コンタクトホールと重ならない状態で、前記一方の基板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。

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