JP2013238809A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に液晶分子を傾斜させ、液晶駆動を高速応答可能とする。
【解決手段】液晶表示装置１の複数の画素は、縦方向に長い多角形である。画素は、多角形の側辺と平行な中央線で２分され、中央線に対して線対称である。画素電極９ａ，９ｂは、中央線に対して線対称に分けられる。画素電極９ａ，９ｂの表面には、中央線へ向かう長手方向を持つスジが形成される。共通電極８ａ，８ｂは、中央線に対して線対称に分けられる。共通電極８ａ，８ｂの横方向の位置は、画素電極９ａ，９ｂに対して中央線から離れる方向にずれている。配向膜１０は、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の長手方向を、垂直方向から共通電極８ａ，８ｂが画素電極９ａ，９ｂからずれている方向に傾斜させるように、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２にプレチルト角θを付与する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型表示装置の一種である。液晶表示装置については、さらなる高画質化、低価格化、省電力化が求められている。例えば、液晶表示装置に備えられるカラーフィルタを改良することにより、より高い画質が実現される。画質は、例えば、十分な色純度、高いコントラスト、高い平坦性などを実現することにより向上する。

液晶表示装置を高画質化するために、例えば、ＶＡ（Vertically Alignment）、ＨＡＮ（Hybrid-aligned Nematic）、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）などのような液晶配向方式又は液晶駆動方式が提案されている。これらの技術を実用化することにより、液晶表示装置の広視野角及び高速応答が実現される。

ガラスなどのような基板の平面に対して液晶が平行に配向されたＶＡ方式の液晶表示装置は、広視野角及び高速応答を実現する。ＨＡＮ方式の液晶表示装置は、広視野角を有効に実現する。しかしながら、ＶＡ方式の液晶表示装置又はＨＡＮ方式の液晶表示装置においては、カラーフィルタに対する平坦性（膜厚の均一性及びカラーフィルタ表面の凹凸の低減）と誘電率などの電気的特性とに関して、さらに高い精度が要求される。

高画質の液晶表示装置においては、斜め方向視認での着色の低減のため、液晶層の厚み（液晶セル厚）を薄くする技術が重要になる。

ＶＡ方式に対して、ＭＶＡ（Multi-Domain Vertically Alignment）、ＰＶＡ（Patterned Vertically Alignment）、ＶＡＥＣＢ（Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence）、ＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic）、ＶＡＴＮ（Vertically Alignment Twisted Nematic）などの様々な改良モードが開発されている。

ＶＡ方式などのように、液晶層の厚み方向に駆動電圧を印加する縦電界方式の液晶表示装置においては、より高速の液晶応答、より広い視野角、より高い透過率が求められる。

基板表面に対して初期垂直の液晶分子は、電圧印加時に倒れる方向が定まりにくい。そこで、ＭＶＡ方式においては、液晶駆動の電圧印加時に垂直配向液晶が不安定になることを解消するために、複数のスリット状の凸部が設けられる。ＭＶＡ方式においては、複数のスリット間に異なる配向方向の複数の液晶ドメインを形成することにより、広い視野角が確保される。

特許文献１（特許第３９５７４３０号公報）は、第１及び第２の配向規制構造体（スリット）を用いて液晶ドメインを形成する技術を開示している。

特許文献２（特開２００８−１８１１３９号公報）は、光配向を用いて４つの液晶ドメインを形成する技術を開示している。この特許文献２では、広い視野角を確保するために、それぞれの液晶ドメインに厳密なプレチルト角（水平方向から８９度）を付与する複数回（４回）の配向処理が必要とされる。さらに、特許文献２は、互いに９０°異なる複数の配向軸を必要とする。

特許文献３（特開２０１１−２４８１３２号公報）は、第２の電極が第１の電極からはみ出るアレイ基板の電極構成を開示している。

特許第３９５７４３０号公報 特開２００８−１８１１３９号公報 特開２０１１−２４８１３２号公報

上記のように、垂直配向でありＭＶＡ方式の液晶表示装置は、広い視野角を確保するために、カラーフィルタの上に形成された複数のスリットを用いて液晶ドメインを形成する。スリットは、カラーフィルタよりも液晶層側に形成される。２つの樹脂製のスリットの間に位置する液晶分子は、駆動電圧印加前に、基板面に対して垂直な長手方向を持つ。２つのスリットの間の液晶分子は、駆動電圧印加時に、２つのスリットに対して垂直な方向に倒れ、基板面と水平になるように傾く。しかし、２つのスリットの間の中央の液晶分子は、駆動電圧印加時に、倒れる方向が一義的に定まらず、スプレー配向又はベンド配向が発生する場合がある。このような液晶の配向乱れは、液晶表示でのざらつき、表示ムラ、透過率低下の原因となる。

また、ＭＶＡ方式においては、液晶の倒れる量を駆動電圧で細かく制御することが難しい。このため、ＭＶＡ方式の液晶表示装置は、例えばＩＰＳと呼称される水平配向の液晶表示装置よりも、中間調表示の制御性が劣る。特に、ＭＶＡ方式は、駆動電圧と表示（応答速度）とのリニアリティが低く、低い駆動電圧での中間調表示が難しい。

特許文献２は、上記のようなＭＶＡ方式の課題の多くを解消する。しかしながら、特許文献２では、複数回の露光による配向処理が必要となる。特許文献２の図６１に示されるように、特許文献２では、広い視野角確保のために形成されるドメイン内で配向がやや不均一となる場合がある。この不均一により、特に画素周辺部でのムラが発生しやすくなる。

図２０は、ドメイン内の傾斜の不均一を改善する従来の画素電極の一例を示す平面図である。画素の縦方向の枠部（画素の両側辺）には、ソース信号線７ａ，７ｂが備えられている。画素の横方向の枠部には、ゲート線２３ａ，２３ｂが備えられている。

図２１は、画素電極の先端とソース信号線７ａ，７ｂとの間の電気力線の状態の一例を示す部分断面図である。この図２１は、図２０のＥ−Ｅ’断面である。図２０及び図２１は、画素の枠部に形成される暗部２４の発生状態を示す。

ドメイン内の配向の不均一を防止するために、図２０では、櫛歯の長手方向が４方向に伸びる櫛歯状パターンを持つ画素電極２５が備えられている。

櫛歯状の画素電極２５により、液晶駆動電圧印加時の４つのドメイン内での液晶配向は、４つの櫛歯の長手方向と均一な方向とすることができ、高品質の液晶画質を提供できる。

しかしながら、図２０に示す櫛歯状の画素電極２５の先端部分は、画素の縦方向の枠部に備えられるソース信号線７ａ，７ｂの電圧の影響を受け易い。画素サイズが小さくなるほど、ソース信号線７ａ，７ｂなど薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の配線の影響は大きくなる。櫛歯状の画素電極２５とソース信号線７ａ，７ｂとの間の電界により、画素の縦方向の枠部近傍の液晶分子２６は、画素電極２５の長手方向の配向と異なる方向２９に倒れ、暗部２４が発生する場合がある。この暗部２４は、画素サイズの大きな大型の液晶表示装置では無視されてもよい。しかしながら、２００ppi（pixels per inch）以上の微細画素においては、画素に対する縦方向の暗部２４の面積比率が高くなり、無視できないほどの大きな影響を与える場合がある。

液晶駆動電圧印加時に、画素内の液晶分子は、櫛歯状の画素電極２５の長手方向であり、画素中心に向かう４つの方向２７ａ〜２７ｄに倒れ、広視野角表示が実現される。しかしながら、画素の枠部においては、ソース信号線７ａ，７ｂの電場の影響を受ける。櫛歯状の画素電極２５とソース信号線７ａ，７ｂとの間に電気力線２８で表現される電界が形成される。この電気力線２８により、枠部近傍の液晶分子２６は、画素電極からソース信号線７ａ，７ｂに向かう方向２９に倒れる。この液晶分子２６の倒れる方向２９は、他の主な液晶分子の倒れる方向と異なる。このため、画素の枠部周辺の光透過率は低く、ソース信号線７ａ，７ｂの近傍は暗部２４となる。

特許文献３は、この特許文献３の請求項９に示されているように、第１の電極と、第２の電極及び第３の電極との間に駆動電圧が印加された場合に、画素領域を２分する対称の液晶動作を実行する垂直配向の液晶表示装置を開示している。特許文献３の請求項１に示される透明導電膜の上に複数色のカラーフィルタを積層する構成は、高い透過率を確保する点で優位である。しかしながら、透明導電膜上に誘電体であるカラーフィルタが積層されると、このカラーフィルタが余分な電気容量を持つ場合がある。タブレット端末又は携帯電話などのモバイル機器では、消費電力を下げて長時間使用できることが望まれる。したがって、液晶表示装置は余分な電気容量を持たないことが好ましい。さらに、特許文献３は、より高速でより均一な液晶動作を行うための第１の電極の表面を開示していない。加えて、特許文献３は、より高速な液晶動作を行うための第１の電極上の配向膜のプレチルトの方向を開示していない。特許文献３は、カラーフィルタに備えられるショルダー部と凹部を除く第１の電極の上の配向膜に、高速動作のためのプレチルト角を与えることを開示していない。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされており、高精度に液晶分子を傾斜させ、液晶駆動を高速応答可能とする液晶表示装置を提供することを目的とする。

液晶表示装置は、アレイ基板と、カラーフィルタ基板と、液晶層とを備える。アレイ基板は、マトリクス状に配置される複数の画素に対応する複数の画素電極及び複数の共通電極と、配向膜とを備える。カラーフィルタ基板は、アレイ基板に対向し、複数の画素に対応する複数のカラーフィルタ及び複数の対向電極を備える。液晶層は、アレイ基板とカラーフィルタ基板との間に備えられる。複数の画素は、平面視で、横方向よりも縦方向に長い多角形である。画素は、平面視で、多角形の側辺と平行であり画素を２分する中央線に対して線対称である。画素電極は、平面視で、中央線に対して線対称に分けられている。画素電極の液晶層側の表面には、平面視で、中央線へ向かう長手方向を持つ少なくとも一つのスジが形成されている。共通電極は、平面視で、中央線に対して線対称に分けられている。共通電極は、基板平面に対する垂直方向において、画素電極よりも液晶層から離れた位置に形成される。共通電極の横方向の位置は、平面視で、画素電極に対して中央線から離れる方向にずれている。液晶層は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を備える。配向膜は、液晶分子の長手方向を、垂直方向から共通電極が画素電極からずれている方向に傾斜させるように、液晶分子にプレチルト角を付与する。

本発明の態様においては、液晶表示装置の液晶分子を高精度に傾斜させることができ、液晶駆動を高速応答可能とすることができる。

第１の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す部分断面図。 第１の実施形態に係る液晶表示装置の液晶駆動電圧印加時の状態の一例を示す部分断面図。 第１の実施形態に係るブラックマトリクスで区分けされる赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタの配置の一例を示す平面図。 アレイ基板に備えられる画素電極と共通電極との平面形状の一例を示す画素平面図。 本実施形態に係る横方向における左半分の画素の一例を示す部分断面図。 スジの形成手法の第１の例を示す断面図。 スジの形成手法の第２の例を示す断面図。 スジの形成手法の第３の例を示す断面図。 複数の台形状画素の一例を示す平面図。 長方形画素に備えられる対向電極と画素電極との一例を示す平面図。 対向電極と画素電極との左側半分の一例を示す平面図。 第２の実施形態に係るブラックマトリクスで区分けされる赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタの配置の一例を示す平面図。 第２の実施形態に係る画素電極と共通電極との平面形状の一例を示す画素平面図。 第３の実施形態に係るブラックマトリクスで区分けされる赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタの配置の一例を示す平面図。 第３の実施形態に係る画素電極と共通電極との平面形状の一例を示す画素平面図。 第３の実施形態に係る対向電極と画素電極との配置位置の一例を示す部分平面図。 「Ｖ」状画素に備えられる対向電極と画素電極との一例を示す平面図。 第４の実施形態に係るブラックマトリクスで区分けされる赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタの配置の一例を示す平面図。 第４の実施形態に係る画素の画素電極と共通電極と対向電極との平面形状の一例を示す画素平面図。 ドメイン内の傾斜の不均一を改善する従来の画素電極の一例を示す平面。 画素電極の先端とソース信号線との間の電気力線の状態の一例を示す部分断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、必要に応じて説明を行う。

以下の実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、通常の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。

以下の実施形態において、画素はサブ画素でもよい。液晶表示装置の表示単位は、少なくとも一つの画素又は少なくとも一つのサブ画素で形成される絵素としてもよい。絵素に含まれる画素又はサブ画素の数は自由に変更可能である。

以下の実施形態において、観察者の右目と左目との並び方向とほぼ平行となる画素の並び方向を横方向とし、この横方向に垂直な画素の並び方向を縦方向とする。

着色画素は、横方向よりも縦方向に長い形状とする。したがって、横方向は画素短手方向となり、縦方向は画素長手方向となる。

以下においては、横方向又は縦方向に隣り合う２画素を一組の画素セットとして説明する場合がある。

［第１の実施形態］
本実施形態においては、液晶分子を高精度に傾斜させ、液晶駆動を高速化するための画素形状及び電極形状について説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す部分断面図である。この図１は、横方向の断面を表す。

液晶表示装置１は、基本的な構成要素として、アレイ基板２、カラーフィルタ基板（又は対向基板）３、液晶層４を備える。アレイ基板２とカラーフィルタ基板３とは、液晶層４を挟んで向かい合う。図１において、液晶表示装置１の観察者側は上であり、裏面側は下である。

本実施形態において、複数の画素は、平面視で、横方向よりも縦方向に長い多角形とする。画素形状は、平面視で、多角形の側辺と平行であり画素を横方向に２分する中央線ＣＬに対して線対称とする。

アレイ基板２は、透明基板５の一方の面上に、絶縁層６ａ、ソース信号線７ａ，７ｂ、絶縁層６ｂ、共通電極（第２の電極）８ａ，８ｂ、絶縁層６ｃ、画素電極（第１の電極）９ａ，９ｂ、配向膜（配向維持層）１０を順次形成した構成を持つ。共通電極８ａ，８ｂと画素電極９ａ，９ｂとは、各画素に備えられる。

より具体的には、透明基板５の一方の面上に、絶縁層６ａが形成される。絶縁層６ａの上に、ソース信号線７ａ，７ｂが形成される。ソース信号線７ａ，７ｂの形成された絶縁層６ａの上に、絶縁層６ｂが形成される。絶縁層６ｂの上には、共通電極８ａ，８ｂが形成される。共通電極８ａ，８ｂの形成された絶縁層６ｂの上には、絶縁層６ｃが形成される。絶縁層６ｃの上に、画素電極９ａ，９ｂが形成される。画素電極９ａ，９ｂの形成された絶縁層６ｃの上には、配向膜１０が形成される。

アレイ基板２の透明基板５は、例えばガラス基板でもよい。アレイ基板２は、ＴＦＴなどのようなアクティブ素子１１ａ，１１ｂを備える。１単位の画素に２つのアクティブ素子を備えることにより、３次元（立体）表示が可能になる。なお、アクティブ素子１１ａ，１１ｂは、透明基板５に形成されてもよい。液晶表示装置１が２次元表示のみを行う場合、１つのアクティブ素子が１単位の画素に備えられるとしてもよい。２次元表示のみの場合には、画素電極９ａ，９ｂの双方に同じタイミングで液晶駆動電圧が印加される。アレイ基板２の透明基板の他方の面側は、液晶表示装置１の裏面側である。アレイ基板２の配向膜１０は、液晶層４と接する。

ソース信号線７ａ，７ｂは、画素の縦方向の枠部にそって形成される。

共通電極８ａ，８ｂは、平面視で、中央線ＣＬに対して線対称に分けられている。図１の断面の水平方向において、共通電極８ａ，８ｂは、画素電極９ａ，９ｂよりも、画素の側辺（縦方向の枠部）の方向へずれており、はみ出し部８ｃ，８ｄを備える。共通電極９ａ，９ｂは、線状、帯状、板状、櫛歯状、矩形状、平行四辺形状、又は、多角形画素形状としてもよい。

画素電極９ａ，９ｂは、平面視で、中央線ＣＬに対して線対称に分けられている。画素電極９ａ，９ｂの平面形状は、画素開口領域とほぼ同じ多角形としてもよい。画素電極９ａ，９ｂは、平面視でこの画素開口領域内に収まるとしてもよい。なお、画素電極９ａ，９ｂは、線状、帯状、板状、矩形状、平行四辺形状、又は、多角形画素形状としてもよい。

共通電極８ａ，８ｂと画素電極９ａ，９ｂとは、図１の断面の垂直方向において、絶縁層６ｃを挟んで対向する。共通電極８ａ，８ｂは、基板平面に対する垂直方向において、画素電極９ａ，９ｂよりも液晶層４から離れた位置に形成される。共通電極８ａ，８ｂの横方向の位置は、平面視で、画素電極９ａ，９ｂの横方向の位置とずれている。共通電極８ａ，８ｂは、平面視で、画素電極９ａ，９ｂからはみ出す部分と、重なる部分とを含む。共通電極８ａ，８ｂの電位と、後述する対向電極１５ａ，１５ｂの電位とは、同じコモン電位としてもよい。

画素電極９ａ，９ｂは、アクティブ素子１１ａ，１１ｂと電気的に接続される。画素電極９ａ，９ｂは、例えば、１つの矩形状電極において側辺と平行な画素中央部に線状のスリットを形成することによって形成されてもよい。本実施形態の画素中央部のスリットは、ＩＴＯなどの導電膜によって形成される画素電極９ａ，９ｂの間、対向電極１５ａ，１５ｂの間に形成される線状の開口部であるとする。画素中央部のスリットにおいて、導電膜は、除去されている。

例えば、共通電極８ａ，８ｂ及び画素電極９ａ，９ｂは、透明導電膜（ＩＴＯ）のように、可視波長領域で透明な導電性金属酸化物によって形成される。しかしながら、液晶表示装置１が半透過型又は反射側型の場合、共通電極８ａ，８ｂ及び画素電極９ａ，９ｂの一部又は全部は、光反射性の高いアルミニウム合金薄膜、銀合金薄膜で形成されてもよい。

配向膜１０は、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の長手方向を、垂直方向から、共通電極８ａ，８ｂが画素電極９ａ，９ｂからずれている方向へ傾斜させるように、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２にプレチルト角θを付与する。配向膜１０は、少なくとも、画素電極９ｂの表面と液晶層４との間に形成される。配向膜１０は、水平方向であり共通電極８ａ，８ｂが画素電極９ａ，９ｂからはみ出す方向（画素の縦方向の中央線ＣＬから画素の縦方向の枠部へ向かう方向）へ、液晶層４の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾ける。

液晶層４は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を含む。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、例えば、垂直に配向される。図１において、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、画素電極８ａ，８ｂに電圧が印加されていない初期配向状態を示している。

カラーフィルタ基板３は、透明基板１２の一方の面上に、ブラックマトリクスＢＭ、カラーフィルタ層１３、透明樹脂層１４、対向電極（第３の電極）１５ａ，１５ｂ、配向膜１６を順次形成した構成を持つ。カラーフィルタ層１３に含まれる赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢのいずれかと、対向電極１５ａ，１５ｂとは、各画素に対して備えられる。

より具体的には、透明基板１２の一方の面上に、ブラックマトリクスＢＭが形成される。ブラックマトリクスＢＭの形成された透明基板１２の上に、カラーフィルタ層１３が形成される。カラーフィルタ層１３の上に、透明樹脂層１４が形成される。透明樹脂層１４の上には、対向電極１５ａ，１５ｂが形成される。対向電極１５ａ，１５ｂの形成された透明樹脂層１４の上には、配向膜１６が形成される。

カラーフィルタ基板３の透明基板１２の他方の面側は、液晶表示装置１の観察者側である。カラーフィルタ基板３の配向膜１６は、液晶層４と接する。

カラーフィルタ基板３の透明基板１２は、例えばガラス基板でもよい。

ブラックマトリクスＢＭは、透明基板１２の一方の面を、複数の画素開口領域（画素領域又はサブ画素領域）に区分けする。したがって、ブラックマトリクスＢＭは、画素の枠部に形成される。ブラックマトリクスＢＭは、カラーフィルタ層１３に含まれてもよい。

本実施形態において、画素開口領域の平面形状は、例えば、対向する辺が平行な多角形とする。この多角形は、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、折れ曲がった「くの字」状（ブーメラン状）、「Ｖ」状、六角形としてもよい。各画素開口領域は、各画素に対応する。

ブラックマトリクスＢＭは、液晶表示のコントラストをアップさせるために、単位の画素又はサブ画素の枠部、又は、単位の画素又はサブ画素の対向する２辺又は４辺に形成される遮光層である。この遮光層は、例えば、透明樹脂に遮光性顔料を分散させた塗膜により形成される。遮光層は、一般的に、感光性を持つ。遮光層は、たとえば、遮光性の塗膜を、露光・現像を含むフォトリソグラフィ法によってパターン形成することにより、形成される。

カラーフィルタ層１３は、各画素に、赤フィルタＲ、青フィルタＢ、緑フィルタＧのいずれかを割り当てる。

対向電極１５ａ，１５ｂとして、例えば透明導電膜が用いられる。対向電極１５ａ，１５ｂの平面形状は、画素開口領域とほぼ同じ多角形としてもよい。例えば、対向電極１５ａ，１５ｂは、線状、帯状、板状、櫛歯状、矩形状、平行四辺形状、又は、多角形画素形状としてもよい。図１の断面の水平方向において、対向電極１５ａ，１５ｂの横方向の位置は、画素電極９ａ，９ｂの横方向の位置とずれている。例えば、対向電極１５ａ，１５ｂが画素電極９ａ，９ｂからずれている方向は、共通電極８ａ，８ｂが画素電極９ａ，９ｂからずれている方向と逆の方向としてもよい。本実施形態において、対向電極１５ａ，１５ｂは、画素電極９ａ，９ｂよりも、画素の縦方向の中央線ＣＬ側にずれている。対向電極１５ａ，１５ｂは、図１の断面の垂直方向において、配向膜１６、液晶層４、配向膜１０を挟んで、画素電極９ａ，９ｂと対向する。対向電極１５ａ，１５ｂは、平面視で、画素電極９ａ，９ｂからはみ出す部分と、重なる部分とを含む。液晶駆動時に、対向電極１５ａ，１５ｂと画素電極９ａ，９ｂとの間には、電圧が印加され、斜め電界が発生する。

対向電極１５ａ，１５ｂは、１つの矩形状電極の縦方向の画素中央部にスリットを形成することにより、形成されてもよい。

例えば、対向電極１５ａ，１５ｂは、透明導電膜のように、可視波長領域で透明な導電性金属酸化物によって形成される。

配向膜１６は、少なくとも、対向電極１５ａ，１５ｂの表面と液晶層４との間に形成される。配向膜１６は、液晶層４にプレチルト角を付与してもよく、しなくてもよい。配向膜１６は、例えば、水平方向であり画素の縦方向の中央線ＣＬから画素の縦方向の枠部へ向かう方向へ、液晶層４の液晶分子を傾けるとしてもよい。一方、配向処理が配向膜１６へ行われず、配向膜１６によってプレチルト角が液晶分子に付与されず、配向膜１６によって液晶分子の垂直配向が維持されてもよい。配向膜１６によって付与される液晶分子のプレチルト角の大きさは、配向膜１０によって付与される液晶分子のプレチルト角の大きさと異なっていてもよい。本実施形態において、プレチルト角θは、基板面の法線方向（図１の垂直方向）を０°とし、この法線方向からの角度を表す。垂直配向の場合、プレチルト角は０°である。

例えば、配向膜１６による液晶分子のプレチルト角θは、垂直方向に対しておよそ０°から１．０°程度の範囲とし、配向膜１０による液晶分子のプレチルト角θは、およそ０．１°から１．５°程度としてもよい。例えば、画素電極９ａ，９ｂの上の液晶分子のプレチルト角θは、およそ０．３°から１．０°の範囲としてもよい。液晶分子のプレチルト角θは、画素の側辺と平行な中央線で２分される線対称な傾きとすることができる。

配向膜１０，１６に対する配向処理では、液晶セル化前に、複数の方向から光配向が行われるとしてもよい。また、配向膜１０，１６に対する配向処理では、複数回のマスクラビング処理が配向膜１０，１６に対して行われるとしてもよい。これにより、画素に対して、複数の配向方向を持つ複数のドメインが形成される。

配向膜１０，１６に対する配向処理では、液晶セル化後に、画素電極９ａ，９ｂに電圧を印加し、光照射を行うとしてもよい。この配向処理は、簡便であり、１回実施すればよい。配向処理が非偏光を用いて行われることで、実質的に露光量を多くすることができ、処理時間を短くすることができる。

本実施形態においては、垂直配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２に、微小なプレチルト角θを付与すればよいため、光照射などの配向処理時間を短くすることができる。

配向膜１０，１６の膜厚は、例えば、約６０ｎｍとしてもよい。配向膜１０，１６は、それぞれアレイ基板２及びカラーフィルタ基板３の液晶層４と接する面に形成されている。

本実施形態に係る液晶表示装置１においては、例えば、アレイ基板２、カラーフィルタ基板３、液晶層４を組み合わせることにより、液晶セルが形成される。配向処理では、画素電極９ａ，９ｂに液晶駆動電圧（例えば１Ｖから２０Ｖの交流又は直流の電圧）を印加し、垂直配向の配向膜１０，１６に光などの電磁波を照射し、プレチルト角θを付与する。配向処理において照射される光は、偏光でもよく、非偏光でもよい。

共通電極８ａ，８ｂは、平面視で、ブラックマトリクスＢＭの縦方向の部分に平行である。各画素において、共通電極８ａ，８ｂは、平面視で、画素電極９ａ，９ｂからはみ出しているはみ出し部８ｃ，８ｄを含む。画素電極９ａ，９ｂと対向電極１５ａ，１５ｂとは、図１の断面で示されるように、斜めにずれている。

液晶表示装置１は、通常の液晶表示装置と同様に、偏光板、位相差板などを備えるが、この図１では省略されている。なお、液晶表示装置１は、偏光板に貼り合わせた１枚から３枚の位相差板を備えるとしてもよい。

図２は、本実施形態に係る液晶表示装置１の液晶駆動電圧印加時の状態の一例を示す部分断面図である。

水平方向の位置における画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの間のずれと、画素電極９ａ，９ｂと対向電極１５ａ，１５ｂとの間のずれとを調整することで、画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの間、及び、画素電極９ａ，９ｂと対向電極１５ａ，１５ｂとの間に電圧が印加された場合の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の傾斜方向を設定することができる。図２の断面において、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の傾斜方向Ｄａ，Ｄｂは、画素の中央線ＣＬから側辺部へ向かう水平方向である。この傾斜方向Ｄａ，Ｄｂは、画素の中央線ＣＬで線対称である。

図３は、本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭで区分けされる赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの配置の一例を示す平面図である。本実施形態においては、横方向に異なる色を並べ、縦方向に同一色を並べている。なお、同じ色の画素は、平面視で斜め方向に並べられてもよい。

図４は、アレイ基板２に備えられる画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの平面形状の一例を示す画素平面図である。

図５は、本実施形態に係る横方向における左半分の画素の一例を示す部分断面図である。この図５は、上記図２の左半分に相当し、図４のＢ−Ｂ’断面である。

図５に示すように、画素電極９ａ，９ｂに液晶駆動電圧が印加されていない場合の液晶分子Ｌ１〜Ｌ６は、破線で示すように小さいプレチルト角θを持つ垂直配向である。画素電極９ａ，９ｂに液晶駆動電圧が印加されると、画素電極９ａと共通電極８ａとの間には電気力線１７ａで表現される電場が形成される。さらに、画素電極９ａに液晶駆動電圧が印加されると、画素電極９ａと、この画素電極９ａの形成位置からずれた位置の対向電極１５ａとの間に斜め方向の電気力線１７ｂで表現される電場が形成される。

液晶分子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ６は、斜め方向の電場に基づいて、図５で示す動作方向Ｄａに傾斜する。

液晶分子Ｌ３〜Ｌ５は、駆動電圧印加の初期の液晶分子Ｌ1、Ｌ２，Ｌ６の傾斜の伝播を受けて、すぐに動作方向Ｄａに倒れる。

図２に示されている右半分の画素の液晶分子Ｌ７〜Ｌ１２は、Ｄａと逆の方向Ｄｂに傾斜する。実効的に強い電場にある液晶分子Ｌ１，Ｌ１２は、もっとも早く動作し、液晶表示を高速化するためのトリガーとなる。斜め電界にある液晶分子Ｌ２〜Ｌ６，Ｌ７〜Ｌ１１も、液晶分子Ｌ１，Ｌ１２と同様に、高速に動作する。このため、液晶分子Ｌ２〜Ｌ６，Ｌ７〜Ｌ１１は、液晶分子Ｌ１，Ｌ１２と協調して液晶表示の高速化を実現する。

本実施形態のように斜め電界により液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾斜させることで、小さいプレチルト角θを持つ液晶分子であっても実質的には大きなプレチルト角を持つ液晶分子のように駆動させることができる。したがって、斜め電界により液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾斜させることにより、液晶表示の高速化を実現することができる。例えば、斜め電界により液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾斜させることにより、およそ０．１°から０．９°の範囲の小さいプレチルト角θであっても液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を高速に動作させることができる。なお、垂直配向の液晶表示において、プレチルト角の大きい液晶分子は倒れやすいが、大きいプレチルト角を持つために黒表示のときでも光漏れがありコントラストが低下する場合がある。

液晶表示装置１は、縦方向の向かい合う側辺近傍の画素端部において、画素電極９ａ，９ｂから共通電極８ａ，８ｂのはみ出し部ａ（はみ出し部８ｃ，８ｄに対応）への電場を形成し、はみ出し方向Ｄａ，Ｄｂに液晶分子を傾斜させる。本実施形態に係る電場形成と液晶動作は、従来の垂直配向の液晶表示装置で課題であった縦方向の２辺近傍の暗部２４を解消し、画素内での均質な表示かつ高い透過率の表示を実現させることができる。

図４に示すように、画素電極９ａ，９ｂの全体の大きさは、多角形の画素のブラックマトリクスＢＭの画素開口領域より若干小さい又はほぼ同じ大きさであり、画素開口領域とほぼ同じ形状（例えば縦長の長方形）である。

画素電極９ａ，９ｂのペアの縦方向の中央部には、スリット１８が形成されている。

本実施形態において、画素開口領域の大きさは、赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの大きさとほぼ同じとする。

画素の縦方向の側辺部の近傍には、ソース信号線７ａ，７ｂが備えられる。

画素電極９ａ，９ｂの液晶層４側の表面（観察者側の表面）には、平面視で、中央線ＣＬへ向かう長手方向を持つ少なくとも一つのスジ２０が形成される。例えば、スジ２０の長手方向と横方向との間の角度は、およそ０°±４５°の範囲内としてもよい。図４の例においては、画素電極９ａ，９ｂの液晶層４側の表面に、共通電極８ａ，８ｂが画素電極９ａ，９ｂからはみ出る方向（この例では画素の側辺に向かう方向）Ｄｃ，Ｄｄに伸びる少なくとも一つのスジ２０が形成されている。画素電極９ａ，９ｂの表面に形成されたスジ２０は、駆動電圧印加時に、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の方向Ｄａ，Ｄｂへの均一な傾斜をアシストし、同時に液晶の応答性を向上させる。そして、少なくとも一つのスジ２０が形成されることにより、駆動電圧印加後の透過率をより高くすることができ、画素内の透過率の分布を均一化することができる。

スジ２０は、図４に示すように、例えば、２μｍ前後、又は、幅1μｍ以下で画素電極９ａ，９ｂの表面に形成される。

画素電極９ａ，９ｂの表面にスジ２０が形成されることにより、画素電極９ａ，９ｂの上に形成された配向膜１０にスジ２０に基づくテクスチャー（texture）が生じる。例えば、画素電極９ａ，９ｂの上に、およそ５０ｎｍ前後の薄い配向膜１０を形成することにより、スジ２０のテクスチャーが配向膜１０の表面に現れる。

例えば、画素電極９ａ，９ｂは透明導電膜によって形成される。画素電極９ａ，９ｂの厚みはおよそ１５０ｎｍとしてもよい。スジ２０は、透明導電膜の表面に、およそ２０ｎｍから４０ｎｍの深さ、およそ1μｍの幅で、線状に形成してもよい。スジ２０の形成は、例えば、スライトリーエッチングで実行される。スライトリーエッチングは、例えば、およそ２０ｎｍから４０ｎｍの深さのスジ２０を形成してもよく、およそ５０ｎｍ以上の深さのスジ２０を形成してもよい。図４のような平面図における共通電極８ａ、８ｂと重ならない画素電極９ａ，９ｂの部分には、画素電極９ａ，９ｂのほぼ厚みに相当する深さでスジ２０が形状されてもよい。断面において、スジ２０には、テーパが形成されてもよい。エッチングなどによって形成されるスジ２０の底部の幅は、およそ２μｍより広くてもよい。スジ２０を形成する間隔である縦方向のピッチは、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の倒れを均一化するために、およそ２μｍから５μｍ程度とすることが好ましい。スジ２０のピッチ又はスジ２０の底部の幅を１０μｍより大きくすると、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の均一な傾斜の効果が希薄となる。

画素電極９ａ，９ｂと対向電極１５ａ，１５ｂとの間に斜め電界が形成されると、縦方向に配列されており、横方向に長い複数のスジ２０により、画素電極９ａ，９ｂの上で液晶分子を均一に倒すことができる。例えば、画素電極９ａ，９ｂにスジ２０が形成されていない場合、画素電極９ａ，９ｂの平面視でのコーナー部分と中央部分との間で、液晶分子が“偏った倒れ”となり、画素電極９ａ，９ｂの上又は画素内で、透過率の明暗又はムラが発生しやすくなる。このような明暗又はムラは、画素の透過率低下の原因となる。しかしながら、本実施形態のように、画素電極９ａ，９ｂにスジ２０を形成することにより、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の均一に傾斜させることができ、明暗及びムラの発生を防止することができる。さらに、スジ２０の上部の液晶分子は垂直配向である。垂直配向でありスジ２０の上部の液晶分子は、配向膜１０に現れているテクスチャーの影響を受け、低い電圧で傾斜させることができる。このため、本実施形態においては、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を高速に駆動することができる。なお、スジ２０の本数は、スジ２０の幅及びピッチ、画素電極９ａ，９ｂの大きさに基づいて調整可能である。

図５の水平方向の位置において、画素電極９ａと共通電極８ａとは、垂直方向に向かい合う。画素電極９ａと対向電極１５ａとは、垂直方向に向かい合う。共通電極８ａは、画素電極９ａより画素の側辺側にずれている。この画素電極９ａに対する共通電極８ａのずれにより、共通電極８ａは、はみ出し部ａを持つ。はみ出し部ａのはみ出し量（水平方向の幅）は、例えば、およそ１μｍから６μｍなどのように小さくてもよい。はみ出し部ａのはみ出し量は、液晶材料、駆動条件、液晶層４の厚さなどに応じて適宜調整可能である。水平方向における画素電極９ａと共通電極８ａとの重なり部ｂは、液晶駆動に係わる補助容量のために用いられてもよい。図５の水平方向の位置において、画素電極９ａは、対向電極１５ａより画素の側辺側にずれている。この対向電極１５ａに対する画素電極９ａのずれにより、画素電極９ａは、はみ出し部ｃを持つ。対向電極１５ａは、画素電極９ａより画素の中央線ＣＬ側にずれている。この画素電極９ａに対する対向電極１５ａのずれにより、対向電極１５ａは、はみ出し部ｄを持つ。はみ出し部ｃ，ｄのはみ出し量は、例えば、およそ０．５μｍから５μｍなどのような小さい量でもよい。なお、図５は、画素の左半分の断面を示すが、右半分の断面はこの左半分の断面と線対称となる。

図６から図８は、スジ２０の形成手法の第１から第３の例を示す断面図である。この図６から図８は、図４のＣ−Ｃ’断面に対応する。本実施形態において、スジ２０の形成密度、幅Ｆｌ、ピッチＦｓは画素内で調整可能である。

図６では、絶縁層６ｃの上に画素電極９ａが形成され、エッチングなどの手法を用いてスジ２０が画素電極９ａに形成されている。

図７では、絶縁層６ｃの表面に、例えば透明樹脂などによる凸部２１が形成され、凸部２１の形成された絶縁層６ｃの上に画素電極９ａが積層されることにより、突起状のスジ２０が画素電極９ａに形成されている。突起状のスジ２０の高さは、このスジ２０の近傍の液晶分子のプレチルト角が大きくならないように、例えば、２００ｎｍ以下とすることが好ましい。

図８では、絶縁層６ｃの表面に、ドライエッチングなどにより凹部２２が形成され、凹部２２の形成された絶縁層６ｃの上に画素電極９ａが積層されている。

本実施形態においては、画素を、右上領域、左上領域、左下領域、右下領域の４象限に分割し、これらの４象限でスジ２０の長手方向を変えてもよい。例えば、４象限の間でスジの長手方向がそれぞれおよそ９０°異なるとしてもよい。

横方向に隣り合う二つの画素を画素ユニットとし、この画素ユニットを４象限に分割し、これらの４象限でスジの長手方向を変えるとしてもよい。

図３及び図４では、画素は、横方向よりも縦方向に長い長方形状の場合を例示している。しかしながら、図９に示すように、画素の形状は、例えば、互いに平行な短辺と長辺とが縦方向の台形としてもよい。スジの長手方向と横方向との間の角度は、およそ０°±４５°の範囲内としてもよい。図９において、画素ユニットは、横方向に並ぶ２つの台形状の画素を含む。画素ユニットは、２つの台形状画素の間の縦方向の中心線に対して線対称である。同色の画素は、縦方向に並べられてもよく、横方向に並べられてもよい。

本実施形態においては、例えば、図１０及び図１１に示すように、対向電極１５ａ，１５ｂは、画素電極９ａ，９ｂの表面に形成された複数のスジ２０と平行なスリット３０を持つ矩形状パターンとしてもよい。画素電極９ａ，９ｂのスジ２０の長手方向と、対向電極１５ａ，１５ｂのスリット３０の長手方向とを平行とすることにより、駆動電圧印加時の液晶の傾斜方向をスジ２０と平行方向に設定することができる。なお、平面視で、画素電極９ａ，９ｂのスジ２０の位置は、対向電極１５ａ,１５ｂに形成されたスリット３０間の中央の位置とすることができる。スリット３０は、対向電極１５ａ，１５ｂに形成される線状の開口部であるとする。スリット３０において、導電膜は、除去されている。なお、本実施形態において、スリット３０が対向電極１５ａ，１５ｂに形成されなくてもよく、対向電極１５ａ，１５ｂは単純な矩形状パターンとしてもよい。

本実施形態において、液晶層４の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、負の誘電率異方性を持つとする。液晶層４の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２としては、複屈率が室温付近で例えば０．０６〜０．３程度のネマチック液晶分子を用いることができる。

液晶層４の厚みは特に限定されない。例えば、本実施形態で実効的に用いられる液晶層４のΔｎｄは、概ね３００ｎｍから５００ｎｍの範囲である。

配向処理前の配向膜１０，１６としては、例えば、感光性ポリオルガノシロキサン又は感光性ポリオルガノシロキサンと、ポリアミック酸又はポリイミドなどの重合体とを含有させた物質を用いてもよい。配向処理前の配向膜１０，１６としては、例えば、シロキサンシンアマートに代表されるシロキサン系重合体を用いてもよい。配向処理前の配向膜１０，１６としては、例えば、感光性ポリイミド又は感光性の重合性液晶材料などの塗膜を用いてもよい。配向処理前の配向膜１０，１６としては、例えば、アゾベンゼン誘導体を用いた光配向膜、又は、主鎖に三重結合を持つポリアミック酸を含む光配向膜を用いてもよい。

なお、プレチルト角θは、例えば、Journal of Applied Physics, Vol.48 No.5, p.1783-1792(1977)に記載されているクリスタルローテーション法などによって測定可能である。

アクティブ素子１１ａ，１１ｂとして用いられるＴＦＴのチャネルは、例えば、可視域透明な複合金属酸化物で形成される。アクティブ素子１１ａ，１１ｂのチャネルを、複合金属酸化物を用いて酸化物半導体で形成することにより、ブラックマトリクスＢＭなどの遮光層のパターンの線幅を細くすることができる。このように、遮光層のパターンを細くすることにより、液晶表示装置１の明るさを増すことができる。

本実施形態においては、例えば、光配向を効率的に行い、かつ、液晶表示装置１の信頼性を向上させるために酸化物半導体ＴＦＴを用いるとしてもよい。従来の光配向技術の１種として、光重合性のモノマーを添加した液晶を用いる配向手法がある。この配向手法は、シリコン半導体に関わる大きな面積を占めるＴＦＴ遮光部、ブラックマトリクスＢＭ、紫外光透過率の低いカラーフィルタ層１３などに基づく紫外光遮光によって生じる未重合のモノマー残存、硬化不十分の配向膜、によって、液晶表示装置の信頼性が低下する場合がある。これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置１においては、遮光部の面積を少なくし、広い面積に露光を行い、光重合性のモノマーを使用しないことで、大幅に信頼性及び表示品質を向上させることができる。このような酸化物半導体ＴＦＴと比較して、シリコン半導体ＴＦＴは、可視域光に感度を持つ。このため、シリコン半導体ＴＦＴに対して、大きめのブラックマトリクスＢＭなどのような遮光層を用いて遮光を行う必要がある。これに対して、本実施形態において、アクティブ素子１１ａ，１１ｂは透明チャネル材料として複合金属酸化物を用いた酸化物半導体ＴＦＴである。酸化物半導体ＴＦＴの可視域感度は低い。このため、本実施形態においては、シリコン半導体ＴＦＴのような大きな遮光部を形成する必要がなく、より明るい表示を得ることができる。

酸化物半導体には、可視域透明な金属の複合酸化物を適用することができる。金属酸化物を成分として含む半導体材料は、亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち２種類以上の元素を含む複合金属酸化物でもよい。金属酸化物を成分として含む半導体材料は、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン（ＷＯ）、酸化亜鉛ガリウムインジウム(Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ)、酸化インジウムガリウム(Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ)、酸化亜鉛スズ(Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ)、酸化亜鉛シリコン・スズ(Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓｉ−Ｏ)でもよい。金属酸化物を成分として含む半導体材料として、他の材料が用いられてもよい。本実施形態で用いられる半導体材料は、実質的に透明であり、バンドギャップが２．８ｅＶ以上であることが好ましく、バンドギャップが３．２ｅＶ以上であることがより好ましい。

本実施形態で用いられる半導体材料の構造は、単結晶、多結晶、微結晶、結晶／アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれでもよい。酸化物半導体の膜厚は、およそ１０ｎｍ以上が望ましい。

酸化物半導体の膜又は層は、スパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、インクジェット法、印刷法などの方法を用いて形成される。

酸化物半導体の膜又は層は、好ましくはスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、インクジェット法、印刷法によって形成される。スパッタ法では、ＲＦマグネトロンスパッタ法、ＤＣスパッタ法を用いることができる。これらのスパッタ法の中ではＤＣスパッタ法を用いることがより好ましい。スパッタ用の出発材料（ターゲット材料）として、酸化物セラミックス材料又は金属ターゲット材料を用いることができる。真空蒸着としては、加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法を用いることができる。印刷法としては、転写印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷などを用いることができ、他の方法を用いてもよい。ＣＶＤ法としては、ホットワイヤーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などを用いることができる。上記金属の無機塩（例えば塩化物）の水和物をアルコールなどに溶解し、焼成・焼結し、酸化物半導体を形成するなどのような他の方法が酸化物半導体の形成に用いられてもよい。

上述したように、アレイ基板２は、透明基板５の上に、絶縁層６ａ、ソース信号線７ａ，７ｂ、絶縁層６ｂ、共通電極８ａ，８ｂ、絶縁層６ｃ、画素電極９ａ，９ｂ、配向膜１０をこの順で備える。アレイ基板２は、画素電極９ａ，９ｂに液晶駆動電圧を印加するためのアクティブ素子１１ａ，１１ｂを備える。アレイ基板２に備えられるソース信号線７ａ，７ｂ及びゲート線は、アクティブ素子１１ａ，１１ｂに電気的に接続される。

アクティブ素子１１ａ，１１ｂは、例えば、ボトムゲート型トップコンタクトエッチストッパー構造を持つ。アクティブ素子１１ａ，１１ｂには、例えばトップゲート型、又は、ダブルゲート型のトランジスタ構造が用いられてもよい。光センサ、又は、その他のアクティブ素子を酸化物半導体の透明チャネル層を備えたトランジスタによって形成してもよい。

アクティブ素子１１ａ，１１ｂの製造においては、まずＩＴＯ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法で１４０ｎｍ形成し、次に、ＩＴＯ薄膜を所望の形状にパターニングし、ゲート電極及び補助コンデンサ電極を形成し、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｈ₂を原料ガスとしてＳｉＨ_X薄膜を例えば３５０ｎｍ形成し、透明な絶縁層であるゲート絶膜を形成する。さらに、チャネル層として、ＩｎＧａＺｎＯ₄ターゲットを用いてアモルファスＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ薄膜をＤＣスパッタ法により４０ｎｍ形成し、所望の形状にパターニングし、透明なチャネル層を形成する。さらに、Ｓｉ₃Ｈ₄ターゲットを用い、ＲＦスパッタ法でＡｒ及びＯ₂を導入しながらＳｉＯＮ薄膜を形成し、所望の形状にパターニングし、チャネル保護層を形成する。さらに、ＩＴＯ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法によって１４０ｎｍ形成し、所望の形状にパターニングし、ソース・ドレイン電極を形成する。

以上説明した本実施形態に係る液晶表示装置１においては、対向電極１５ａ，１５ｂの形成されているカラーフィルタ基板３の配向膜１６と、アクティブ素子１１ａ，１１ｂの形成されているアレイ基板２の配向膜１０とが対向する。配向膜１０，１６の間には液晶層４が備えられる。

液晶駆動時には、アレイ基板２の画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの間、及びアレイ基板２の画素電極９ａ，９ｂとカラーフィルタ基板３の対向電極１５ａ，１５ｂとの間に液晶駆動電圧が印加される。

本実施形態においては、液晶駆動時に、電極間に斜め電界が発生する。斜め電界を用いることにより、配向膜１０，１６によって与えられる液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２のプレチルト角θを旧来の垂直配向の液晶表示装置のプレチルト角より小さくすることができ、これにより駆動電圧オフ時の黒表示をより黒くすることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置１は、携帯電話、ゲーム機器、タブレット端末、ノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、テレビジョン、車のダッシュボード等に設置される表示装置に適用できる。

［第２の実施形態］
本実施形態においては、多角形画素形状の変形例であり、平行四辺形状の画素について説明する。

図１２は、本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭで区分けされる赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの配置の一例を示す平面図である。

図１３は、本実施形態に係る画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの平面形状の一例を示す画素平面図である。

この図１２及び図１３において、各画素の形状は、縦長の平行四辺形形状である。この画素は、互いに平行な短辺と互いに平行な長辺とを持つ。短辺は、横方向と平行であり、画素の上端部及び下端部となる。長辺は、縦方向と角度α１を持ち、画素の側端部となる。長辺及び長辺と平行な中央線ＣＬは、横方向と直角ではない角度α２を持つ。

図１２の画素配列において、横方向に隣り合う２つの画素は、この横方向に隣り合う２つの画素の間の中央線に対して線対称である。縦方向に隣り合う２つの画素は、この縦方向に隣り合う２つの画素の間の中央線に対して線対称である。縦方向に隣り合う２つの画素によって形成される画素セットは、「＜」状又は「＞」状となる。

本実施形態においては、横方向に異なる色を並べ、縦方向に同一色を並べている。なお、同じ色の画素は、平面視で斜め方向に並べられてもよい。

図１３のＢ−Ｂ’断面は、上記図５と同様である。この場合も、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、初期の小さなプレチルト角θを持つ。

本実施形態に係る画素電極９ａ，９ｂ、共通電極８ａ，８ｂ、対向電極１５ａ，１５ｂの位置関係、駆動電圧印加時の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の動作は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本実施形態においては、１つの画素を平行四辺形形状で示し、縦方向に隣り合う２つの画素から構成される画素セットを「＜」状又は「＞」状としているが、１画素の形状を「＜」状又は「＞」状とし、横方向に異なる色を並べ、縦方向に同一色を並べてもよい。

［第３の実施形態］
本実施形態においては、多角形画素形状の変形例であり、「Ｖ」字状の画素について説明する。

図１４は、本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭで区分けされる赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの配置の一例を示す平面図である。

図１５は、本実施形態に係る画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの平面形状の一例を示す画素平面図である。

図１６は、本実施形態に係る対向電極１５ａと画素電極９ａとの配置位置の一例を示す部分平面図である。この図１６は、画素の左側のみを表している。

本実施形態の「Ｖ」字状の各画素は、画素の上枠部として、横方向に「Ｖ」状の辺、画素の下枠部として、横方向に「Ｖ」状の辺を持つ。２つの「Ｖ」状の辺は、互いに平行である。各画素は、縦方向に平行な２つの側辺を持つ。各画素は、横方向よりも縦方向に長い。なお、本実施形態の各画素の形状は、逆「Ｖ」字状でもよい。各画素の上部及び下部は、「Ｖ」状のブラックマトリクスＢＭで区切られる。横方向には、異なる色の画素が並べられる。縦方向には、同じ色の画素が並べられる。なお、同じ色の画素は、平面視で斜め方向に並べられてもよい。

「Ｖ」状の辺と横方向とは、角度α３を持つ。この角度α３は、視野角を向上させるために、およそ５°から４５°の範囲としてもよい。さらに、平面視において、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の配向方向は、「Ｖ」状の上辺及び下辺と同じ方向に設定されてもよい。

例えば、横方向と「Ｖ」状の辺との間の角度アルファ３を４５°とし、本実施形態に係る液晶表示装置の表裏に貼付される偏光板の吸収軸を０°と９０°のクロスニコルとする。この場合、本実施形態においては、偏光板の吸収軸が４５°と１３５°である第１及び第２の実施形態よりも、偏光板のロスを減らすことができる。通常の液晶パネルにおいても、偏光板の吸収軸が４５°と１３５°のクロスニコルであることが多い。このような通常の液晶パネルは、変更フィルムを、偏光フィルム原体のロール状フィルムから、４５°の方向で矩形状に切り出し、切り出された偏光フィルムを液晶パネルに貼り合わされて生成される。このような液晶パネルの製造においては、偏光フィルムに多くのロスが生じる。

本実施形態においては、図１５及び図１６に示すように、画素電極９ａ，９ｂは、「Ｖ」状の画素形状にそった形状で形成される。画素電極９ａ，９ｂは、画素中央線ＣＬに対して、線対称の形状を持つ。画素電極９ａ，９ｂの表面には、「Ｖ」状の辺にそって複数のスジ２０が形成される。

なお、本実施形態において、例えば図１７に示すように、対向電極１５ａ，１５ｂは、画素電極９ａ，９ｂの表面に形成された複数数のスジ２０と平行なスリット３０（開口部）を持つ平行四辺形状パターンとしてもよい。画素電極９ａ，９ｂのスジ２０と、対向電極１５ａ，１５ｂのスリット３０の長手方向とを平行とすることにより、駆動電圧印加時の液晶配向をスジ２０と平行方向に設定することができる。なお、平面視で、画素電極９ａ，９ｂのスジ２０の位置は、対向電極１５ａ，１５ｂのスリット３０間の中央の位置とすることができる。

図１５のＢ−Ｂ’断面は、上記図５と同様である。本実施形態に係る液晶表示装置は、はみ出し部ａを備えることにより、ソース信号線７ａ，７ｂの影響を低減させることができ、縦方向の暗部２４の発生を防止することができる。

［第４の実施形態］
本実施形態においては、多角形画素形状の変形例であり、六角形状の画素について説明する。

図１８は、本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭで区分けされる赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの配置の一例を示す平面図である。

図１９は、本実施形態に係る画素の画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂと対向電極１５ａ，１５ｂとの平面形状の一例を示す画素平面図である。

この図１８及び図１９において、画素は、縦方向に平行な２つの長辺を持つ。画素の上下の辺は、逆「Ｖ」字状及び「Ｖ」字状である。各画素の形状は、縦長の六角形状である。複数の画素は、ハニカム状のマトリクスを形成する。

図１８においては、異なる色の画素が横方向に並ぶ。赤画素Ｒ、緑画素Ｇ、青画素Ｂなどの着色画素は、それぞれ１／２画素ずつずれながら、同一色が縦方向に配列される。

各画素の上及び下を区切る横方向の逆「Ｖ」状の辺及び「Ｖ」状の辺は、それぞれ平面視で横方向と角度α４を持つ。ＴＦＴなどのアクティブ素子１１ａ，１１ｂ及びソース電極は、図１８及び図１９では省略されている。ソース信号線７ａ，７ｂは、平面視で、六角形画素のブラックマトリクスＢＭの下部であり、かつ、縦方向に備えられる。

図１９に示すように、画素電極９ａ，９ｂは、六画形画素の縦方向の中央線ＣＬ１から線対称の形状であり、かつ、六画形画素の横方向の中央線ＣＬ２から線対称の形状である。

画素電極９ａ，９ｂの表面には、六角形画素の横方向の逆「Ｖ」状の辺及び「Ｖ」状の辺と平行な複数のスジ２０が形成されている。複数のスジ２０と横方向との間の角度α４は、およそ０°±４５°の範囲内に設定できる。横方向とスジ２０との間に角度α４を持たせることによって、液晶表示装置に広い視野角を持たせることができる。

共通電極８ａ，８ｂは、画素電極９ａ，９ｂと重なり部ｂを持つ。共通電極８ａ，８ｂは、絶縁層６ｂを介して画素電極９ａ，９ｂの下側に備えられる。共通電極８ａ，８ｂは、縦方向の中央線ＣＬ１から線対称の形状である。共通電極８ａ，８ｂは、図１９に示すように、画素電極９ａ，９ｂよりも画素の側辺側にずれている。

画素電極９ａ，９ｂには、アクティブ素子１１ａ，１１ｂを介して液晶駆動電圧が印加される。

対向電極１５ａ，１５ｂは、縦方向の中央線ＣＬ１から線対称の形状である。対向電極１３は、図１９に示すように、画素電極９ａ，９ｂよりも画素の中央線ＣＬ１側にずれている。

本実施形態に係る液晶表示装置の配向膜１０，１６は、上記の第１の実施形態と同様に、複数のスジ２０と平行であり、かつ、縦方向の中央線ＣＬ１に対して線対称の方向のプレチルト角θを持つ。

［第５の実施形態］
本実施形態においては、上記第１から第４の実施形態に係るカラーフィルタ基板３に用いられる透明樹脂及び有機顔料などについて例示する。

（透明樹脂）
ブラックマトリクスＢＭ、カラーフィルタ１３の形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤などを含有する。例えば、感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような、本実施形態で用いることが可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。

透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は感光性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、 ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂などを用いることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂は、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて生成されるとしてもよい。

（アルカリ可溶性樹脂）
本実施形態に用いるブラックマトリクスＢＭなどの遮光パターン、透明パターン、カラーフィルタ１３の形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いるとしてもよく、他の樹脂を用いるとしてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂などを用いることができる。これらのうち、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。

（アクリル樹脂）
本実施形態で適用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示される。

アクリル系樹脂としては、単量体として、例えば（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどのエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどを用いて得る重合体を用いることができる。

なお、ここで例示された単量体は、単独で使用、または、２種以上を併用することができる。さらに、アクリル樹脂は、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、又はフェニルマレイミドなどの化合物による共重合体を用いて生成されてもよい。

また、例えば（メタ）アクリル酸などのエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合して得られた共重合体と、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることにより、感光性を有する樹脂を生成してもよい。例えば、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体、又は、この重合体とその他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸などのカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を生成してもよい。

（有機顔料）
赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４２、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９などを用いることができる。

黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４などを用いることができる。

青色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０などを用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。

紫色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０などを用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３が好ましい。

緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ １、２、４、７、８、１０、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２６、３６、４５、４８、５０、５１、５４、５５、５８などを用いることができ、これらの中では、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料であるＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８が好ましい。

（ブラックマトリクスＢＭの色材）
ブラックマトリクスＢＭの層に含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収を有することにより遮光機能を示す色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、前記の有機顔料が採用可能である。なお、遮光性成分は、１種を用いてもよく、適当な比率で２種以上を組み合わせてもよい。また、これら色材の表面の樹脂被覆により高体積抵抗化が行われてもよく、逆に、樹脂の母材に対して色材の含有比率を上げて若干の導電性を付与することにより低体積抵抗化が行われてもよい。しかし、このような遮光性材料の体積抵抗値は、およそ１×１０⁸〜１×１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲であるので、透明導電膜の抵抗値に影響するレベルではない。同様に、遮光層の比誘電率も、色材の選択又は含有比率によっておよそ３〜２０の範囲で調整できる。ブラックマトリクスＢＭの塗膜、着色画素の塗膜、透明樹脂層の比誘電率は、液晶表示装置１の設計条件及び液晶駆動条件に応じて、前記されている比誘電率の範囲内で調整できる。

上記の各実施形態は、発明の趣旨が変わらない範囲で様々に変更して適用することができる。

１…液晶表示装置、２…アレイ基板、３…カラーフィルタ基板、４…液晶層、５，１２…透明基板、６ａ〜６ｃ…絶縁層、７ａ，７ｂ…ソース信号線、８ａ，８ｂ…共通電極、９ａ，９ｂ…画素電極、１０，１６…配向膜、１１ａ，１１ｂ…アクティブ素子、１３、カラーフィルタ層、１４…透明樹脂層、１５ａ，１５ｂ…対向電極、ＢＭ…ブラックマトリクス、Ｌ１〜１２…液晶分子、Ｒ…赤フィルタ、Ｇ…緑フィルタ、Ｂ…青フィルタ、２０…スジ。

Claims (6)

1. マトリクス状に配置される複数の画素に対応する複数の画素電極及び複数の共通電極と、配向膜とを備えたアレイ基板と、
   前記アレイ基板に対向し、前記複数の画素に対応する複数のカラーフィルタ及び複数の対向電極を備えたカラーフィルタ基板と、
   前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に備えられた液晶層と
   を具備し、
   前記複数の画素は、平面視で、横方向よりも縦方向に長い多角形であり、
   前記画素は、前記平面視で、前記多角形の側辺と平行であり前記画素を２分する中央線に対して線対称であり、
   前記画素電極は、前記平面視で、前記中央線に対して線対称に分けられており、
   前記画素電極の前記液晶層側の表面には、前記平面視で、前記中央線へ向かう長手方向を持つ少なくとも一つのスジが形成されており、
   前記共通電極は、前記平面視で、前記中央線に対して線対称に分けられており、
   前記共通電極は、基板平面に対する垂直方向において、前記画素電極よりも液晶層から離れた位置に形成され、
   前記共通電極の前記横方向の位置は、前記平面視で、前記画素電極に対して前記中央線から離れる方向にずれており、
   前記液晶層は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を具備し、
   前記配向膜は、前記液晶分子の長手方向を、前記垂直方向から前記共通電極が前記画素電極からずれている方向に傾斜させるように、前記液晶分子にプレチルト角を付与する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記対向電極の前記横方向の位置は、前記平面視で、前記画素電極の前記横方向の位置とずれており、
   前記対向電極が前記画素電極からずれている方向は、前記共通電極が前記画素電極からずれている方向と逆の方向である
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記画素電極と前記共通電極とは、前記垂直方向に向かい合い、
   前記画素電極と前記対向電極とは、前記垂直方向に向かい合い、
   前記画素電極と前記共通電極との間に絶縁層をさらに具備し、
   前記共通電極は、前記平面視で、前記画素電極からはみ出す部分と、前記画素電極と重なる部分とを具備し、
   前記アレイ基板は、第１の透明基板の上に、前記共通電極、前記絶縁層、前記画素電極、前記配向膜を備えた構成を持ち、
   前記カラーフィルタ基板は、第２の透明基板の上に、前記カラーフィルタ、透明樹脂層、対向電極を備えた構成を持つ
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記スジの長手方向は、前記横方向に対して０°±４５°の範囲の角度を持つことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記カラーフィルタ基板は、前記複数の画素を区分けし、複数の画素開口領域を形成するブラックマトリクスをさらに具備し、
   前記複数のカラーフィルタは、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタを具備し、
   前記画素開口領域には、前記赤フィルタ、前記緑フィルタ、前記青フィルタのいずれかが割り当てられる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記画素電極に液晶駆動電圧を印加するために用いられるアクティブ素子をさらに具備し、
   前記アクティブ素子は、酸化物半導体薄膜トランジスタであり、
   前記酸化物半導体薄膜トランジスタのチャネル材料は、複合金属酸化物である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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