JP4568312B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、ドット反転駆動法あるいは列毎反転駆動法における光漏れを対策した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成された第１基板に、画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された第２基板が対向し、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

第１基板には、縦方向に延在し、横方向に配列した映像信号線と、横方向に延在して縦方向に配列した走査線とが存在し、映像信号線と走査線とで囲まれた領域に画素が形成される。画素は主として画素電極とスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とで構成される。このようにマトリクス状に形成された多くの画素によって表示領域が形成される。

液晶表示装置の駆動方法は、フレーム反転駆動、ライン反転駆動、ドット反転駆動、列毎反転駆動などがある。このなかで、ドット反転駆動は画質が優れているため、中型以上のモニタやテレビなどに用いられている。液晶表示モードの中で最も普及しているのがＴＮ方式である。ＴＮ方式の液晶表示素子は、基板に平行に配向させたポジ型の液晶分子を対向する２枚の基板間で９０度ツイストさせ、電界のＯＮ、ＯＦＦにより液晶分子を基板に対して水平、垂直に配向するように切り替えることで、光の旋光状態を変化させ、明暗を表示することが出来る。ＴＮ方式は作製するのが容易である反面、視野角が狭いなどの問題点がある。

一方、ＴＮ方式では、画素電極の周辺において、液晶の配向が乱れる現象、あるいは、リバースチルトドメインが発生することがある。このような配向乱れあるいはリバースチルトドメインはバックライトからの光漏れを生じてコントラストを低下させる。このような現象を対策するものとして、「特許文献１」あるいは「特許文献２」がある。また、液晶を基板垂直方向に配向したいわゆるＶＡ方式の液晶表示装置において、映像信号線を挟んだ画素間に発生する横方向の電界によって画素周辺の液晶の配向が乱れてテクスチャーや光漏れが発生することが「特許文献３」に記載されている。

特開平２００４−２４６２８０号公報 特開平１０−１０４６６４号公報 特開２００４−３４８１３０号公報

ＴＮ方式では、ある特定の方向から見た場合に液晶分子の屈折率が急激に変化するために階調が反転する、すなわち、画像の濃淡が反転する現象を生ずる。そのため、通常は使用頻度が少ない方向を階調反転する方向になるようにする。例えば、ノートＰＣのようなモニタは、上方向（１２時方向）を階調反転し易い方向として、下方向（６時方向）を階調反転しにくい方向とするか、この逆に、下方向（６時方向）を階調反転し易い方向として、上方向（１２時方向）を階調反転しにくい方向としている。

液晶表示装置の大半の用途では、ＰＣと同様に、階調反転のしやすい方向は１２時あるいは６時方向としている。この場合、左右方向すなわち、３時、９時方向では視野角は対称となる。そして、偏光板に視野角拡大フィルムをつけることで、視野角を拡大することが出来る。しかしながら、用途によっては階調反転をし易い方向が３時方向あるいは９時方向になることがある。この場合、液晶分子の初期配向状態が、例えば、映像信号線の延在方向に対して９０度変わることになる。

先に述べた駆動方法について、隣接画素の電位に着目すると、フレーム反転駆動とライン反転駆動は走査線の延在方向に隣接する画素の電位は常に同じ極性であるのに対して、ドット反転駆動と列毎反転駆動は走査線の延在方向に隣接する画素の電位は常に反対の極性となる。すなわち、画素の一方が正極性ならば、隣接する他方は負極性となる。したがって、隣接画素間には常に横電界が印加されることになる。この横電界は液晶分子の所望の配向を乱すため、すなわち、縦電界による配向を乱すため、黒表示時の光漏れが発生してしまう。

この現象は、階調反転し易い方向が３時あるいは９時方向の場合に顕著に発生する。本発明の目的は、特に階調反転し易い方向が３時あるいは９時方向の液晶表示装置をドット反転駆動あるいは、列毎反転駆動する場合に、黒表示の時の光漏れを生じない構成を得ることである。

本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板には３時または９時の方向に階調反転がしにくいようにラビング処理が施され、ドット反転駆動あるいは列毎反転駆動を行うＴＮ方式の液晶表示装置であって、前記第１の基板には映像信号線を挟んで第１の画素電極と第２の画素電極が３時または９時の方向に間隔をもって配置されており、前記映像信号線は前記第１の画素電極および前記第２の画素電極とオーバーラップしており、前記映像信号線と前記第１の画素電極とのオーバーラップ量は前記映像信号線と前記第２の画素電極とのオーバーラップ量よりも大きく、前記第２の基板には遮光膜が形成され、前記遮光膜は前記第１の画素電極および前記第２の画素電極とオーバーラップし、前記遮光膜の前記第１の画素電極とのオーバーラップ量は、前記遮光膜の前記第２の画素電極とのオーバーラップ量よりも大きく、前記第１の画素電極側では、前記遮光膜が前記映像信号線よりも外側にはみ出しており、前記第２の画素電極側では前記映像信号線が前記遮光膜よりも外側にはみ出していることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記第１の画素電極側にはリバースチルトドメインが発生しており、前記リバースチルトドメインは前記映像信号線と前記遮光膜によって覆われていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板には３時または９時の方向に階調反転がしにくいようにラビング処理が施され、ドット反転駆動あるいは列毎反転駆動を行うＴＮ方式の液晶表示装置であって、前記第１の基板には映像信号線が全体として１２時の方向に平行な第１の方向に延在して３時の方向に平行な第２の方向に配列し、走査線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、前記映像信号線と前記走査線とで囲まれた領域には画素電極を含む画素が形成され、
前記映像信号線と前記画素電極は前記画素内で屈曲しており、前記屈曲した画素電極の辺と前記第１の方向とのなす角度は、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい反時計回りにねじれている場合、前記屈曲部の一方の側は時計回りに１０度以上で４５度以下で、前記屈曲部の他方の側は反時計回りに１５度以上で４５度以下であり、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい時計回りにねじれている場合、前記屈曲部の一方の側は時計回りに１５度以上で４５度以下で、前記屈曲部の他方の側は反時計回りに１０度以上で４５度以下であり、前記画素電極と前記映像信号線はオーバーラップしており、前記オーバーラップ量は前記映像信号線の前記屈曲部において、他の部分よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。

（４）前記屈曲した画素電極の辺と前記第１の方向とのなす角度は、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい反時計回りにねじれている場合、前記屈曲部の一方の側は時計回りに１０度以上で２５度以下で、前記屈曲部の他方の側は反時計回りに１５度以上で２５度以下であり、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい時計回りにねじれている場合、前記屈曲部の一方の側は時計回りに１５度以上で２５度以下で、前記屈曲部の他方の側は反時計回りに１０度以上で２５度以下であることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置。

（５）第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板には３時または９時の方向に階調反転がしにくいようにラビング処理が施され、ドット反転駆動あるいは列毎反転駆動を行うＴＮ方式の液晶表示装置であって、前記第１の基板には映像信号線が全体として１２時の方向に平行な第１の方向に延在して３時の方向に平行な第２の方向に配列し、走査線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、前記映像信号線と前記走査線とで囲まれた領域には画素電極を含む画素が形成され、前記画素電極と前記映像信号線はオーバーラップしており、前記映像信号線と前記画素電極は前記画素内では前記第１の方向に対して同一方向に傾斜しており、前記映像信号線および前記画素電極の辺が前記第１の方向とのなす角度は、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい反時計回りにねじれている場合、時計回りに１０度以上で４５度以下、もしくは反時計回りに１５度以上で４５度以下であり、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい時計回りにねじれている場合、時計回りに１５度以上で４５度以下、もしくは反時計回りに１０度以上で４５度以下であることを特徴とする液晶表示装置。

（６）前記映像信号線および前記画素電極の辺が前記第１の方向とのなす角度は、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい反時計回りにねじれている場合、時計回りに１０度以上で２５度以下であり、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい時計回りにねじれている場合、反時計回りに１０度以上で２５度以下であることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（７）前記映像信号線および前記画素電極の辺が前記第１の方向とのなす角度は、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい反時計回りにねじれている場合、反時計回りに１５度以上で２５度以下であり、前記液晶が前記第２の基板から前記第１の基板に向かい時計回りにねじれている場合、時計回りに１５度以上で２５度以下であることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（８）前記液晶の誘電率異方性は６以下で、ゼロよりも大きいことを特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載の液晶表示装置。

本発明の第１の手段によれば、配向乱れによる光漏れを映像信号線と遮光膜によって防止する構成において、リバースチルトドメインの発生する側を効果的に遮光するとともに、映像信号線と遮光膜との位置関係をパタンの形成精度、基板の合わせ精度まで、考慮して設定するので、明るく、かつ、コントラストの優れた、ドット反転駆動あるいは列毎反転駆動のＴＮタイプ液晶表示装置を得ることが出来る。

本発明の他の手段によれば、画素電極および映像信号線を画素内で屈曲させるので、リバースチルトドメインをはじめとする配向乱れを軽減することが出来、映像信号線と画素電極とのオーバーラップ量を小さくすることが出来る。これによって明るく、かつ、コントラストの優れたドット反転駆動あるいは列毎反転駆動のＴＮタイプ液晶表示装置を得ることが出来る。

本発明のさらに他の手段によれば、画素電極および映像信号線を画素内で同一方向に傾け、傾ける角度を特定することによって、リバースチルトドメインをはじめとする配向乱れを軽減することが出来、光漏れを防止するための映像信号線と画素電極とのオーバーラップ量を小さくすることが出来る。これによって明るく、かつ、コントラストの優れたドット反転駆動あるいは列毎反転駆動のＴＮタイプ液晶表示装置を得ることが出来る。

先ず、階調反転し易い方向が３時あるいは９時方向であって、ドット反転駆動あるいは列毎反転駆動とした場合の問題点を詳しく説明する。図１９はフレーム反転駆動の駆動方法の模式図である。図１９（ａ）は第１フレーム、図１９（ｂ）は第２フレームである。図１９（ａ）において、表示領域４はマトリクス状に配置された多くの画素３で形成されている。各画素３は、縦方向に延在する映像信号線ＤＬ、および横方向に延在する走査線ＧＬによって区画されている。

表示領域４の上部には映像信号線駆動回路１が、表示領域４の左には走査線駆動回路２が形成されている。図１９（ａ）に示す第１フレームでは第２基板ＳＵＢ２に形成されたコモン電極に対して各画素３にはプラスの信号電位が与えられる。図１９（ｂ）に示す第２フレームではコモン電極に対して各画素３にはマイナスの信号電位が与えられる。このような駆動方法においては、映像信号線ＤＬを挟んだ隣同士の画素３には同じ極性の信号が印加されているので、配向乱れを生ずることは無い。

図２０はライン反転駆動の模式図である。図２０（ａ）は第１フレーム、図２０（ｂ）は第２フレームである。画素３の配置、映像信号線駆動回路１の配置、走査線駆動回路２の配置は図１９と同様である。図２０（ａ）に示す第１フレームにおいて、第２基板ＳＵＢ２に形成されたコモン電極に対して各走査線ＧＬ毎に画素３にはプラスあるいはマイナスの信号が印加される。図２０（ｂ）に示す第２フレームにおいても各走査線ＧＬ毎に画素３にはプラスあるいはマイナスの信号が印加されるが、プラスあるいはマイナスの位置は図２０（ａ）とは互い違いの関係になっている。これがライン反転と呼ばれる所以である。ライン反転の場合も、映像信号線ＤＬを挟んだ隣同士の画素３には同じ極性の信号が印加されているので、配向乱れを生ずることは無い。

図２１はドット反転駆動の模式図である。図２１（ａ）は第１フレーム、図２１（ｂ）は第２フレームである。画素３の配置、映像信号線駆動回路１の配置、走査線駆動回路２の配置は図１９と同様である。図２１（ａ）に示す第１フレームにおいて、第２基板ＳＵＢ２に形成されたコモン電極に対して信号電位は各画素３毎に反転している。図２１（ｂ）に示す第２フレームにおいても、信号電位は各画素３毎に反転しているが、プラスとマイナスの位置は第１フレームとは互い違いの関係になっている。第１フレームにおいても第２フレームにおいても、同一走査線ＧＬ上を見た場合、映像信号線ＤＬを挟んで隣同士の画素３には逆極性の電位の信号が印加されている。したがって、映像信号線ＤＬを挟んで隣同士の画素３間には横方向の電界が発生し、配向乱れを生ずる。この配向乱れは光漏れの原因になる。

図２２は列毎反転駆動の模式図である。図２２（ａ）は第１フレーム、図２２（ｂ）は第２フレームである。画素３の配置、映像信号線駆動回路１の配置、走査線駆動回路２の配置は図１９と同様である。図２２（ａ）に示す第１フレームにおいて、第２基板ＳＵＢ２に形成されたコモン電極に対して信号電位は各列毎に反転している。図２２（ｂ）に示す第２フレームにおいても、信号電位は各列毎に反転しているが、プラスとマイナスの位置は第１フレームとは互い違いの関係になっている。第１フレームにおいても第２フレームにおいても、ドット反転の場合と同様、同一走査線ＧＬ上を見た場合、映像信号線ＤＬを挟んで隣同士の画素３には逆極性の電位の信号が印加されている。したがって、映像信号線ＤＬを挟んで隣同士の画素３間には横方向の電界が発生し、配向乱れを生ずる。この配向乱れは光漏れの原因になる。以下では、ドット反転の場合の問題点と対策について述べるが、列毎反転の場合についても同様に適用することが出来る。

以下の説明に使用する言葉の定義は次のとおりである。
１２時視角：１２時方向が階調反転しにくく、６時方向が階調反転し易い。
６時視角：６時方向が階調反転しにくく、１２時方向が階調反転し易い。
３時視角：３時方向が階調反転しにくく、９時方向が階調反転し易い。
９時視角：９時方向が階調反転しにくく、３時方向が階調反転し易い。
ここで、３時方向という場合は２時から４時の間で、かつ、２時および４時は含まないものとする。また、９時方向という場合は８時から１０時の間で、かつ、８時および９時を含まないものとする。他の場合も同様である。

図２３は１２時視角の場合の第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の液晶の配向方向の関係を示す図である。すなわち、図２３において、１２時方向が階調反転し難く、６時方向が階調反転しやすい。各基板の液晶の配向方向すなわち、配向ベクトルは各基板のラビング方向によって決められる。図２３において、実線の矢印は第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２（ラビング方向とは逆方向）を示し、点線の矢印は第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１（ラビング方向と同方向）を示す。第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２はｘ軸から２２５度で、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１はｘ軸から１３５度である。そして、液晶分子のツイスト角θｔｗは第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りに９０度である。なお、偏光板の吸収軸は液晶分子長軸方向と一致させている。

図２４は１２時視角の場合の、ドット反転駆動における液晶の配向を示す図である。図２４において、第１基板ＳＵＢ１にはゲート絶縁膜ＧＩ、映像信号線ＤＬ、第１パッシベーション膜（第１絶縁膜）ＰＡＳ１、第２パッシベーション膜（第２絶縁膜）ＰＡＳ２が形成され、第２パッシベーション膜ＰＡＳ２の上には画素電極ＰＸが形成されている。右側の画素電極ＰＸには第２基板ＳＵＢ２に形成される対向電極ＣＴの電位に対してプラス電位が印加され、左側の画素電極ＰＸにはマイナス電位が印加されている。画素電極ＰＸの周辺は映像信号線ＤＬと平面的に見てオーバーラップしている。画素電極ＰＸの上には下配向膜ＡＬ１が形成されている。

第２基板ＳＵＢ２側には対向電極ＣＴおよび上配向膜ＡＬ２が形成されている。図２４において、第２基板ＳＵＢ２側のブラックマトリクス（遮光膜）ＢＭ、カラーフィルタＣＦ等は省略されている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間には液晶層ＬＣが挟持されている。図２４はＯＮ状態であり、画素電極ＰＸ上では液晶分子が垂直方向に向いている。しかし、画素電極ＰＸの周辺においては、映像信号線ＤＬを間に挟んで互いに隣接する画素電極ＰＸの間には対向電極ＣＴの電位に対して極性の異なる電圧が印加されているために、横電界が形成されている。そして、画素電極ＰＸ間には図２４に示すような等電位線ＥＰが存在することになる。

この画素電極周辺の横電界によって液晶分子の配向が乱れる。具体的には、画素電極ＰＸ間においては、液晶分子が横電界に沿って水平方向に配向するために、光を遮蔽することが出来ず、輝度分布、すなわち、光漏れＬＫを生ずることになる。しかし、この場合は、バックライトからの光は映像信号線ＤＬによって遮られるので、実際に光漏れを生ずることは無い。

しかしながら、図２５に示すような３時視角の場合は問題を生ずる。図２５において、３時方向は階調反転し難く、９時方向は階調反転し易い。図２５は３時視角の場合の第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の液晶の配向方向の関係を示す図である。各基板の液晶の配向方向すなわち、配向ベクトルは各基板のラビング方向によって決められる。図２５において、実線の矢印は第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２（ラビング方向とは逆方向）を示し、点線の矢印は第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１（ラビング方向と同方向）を示す。第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２はｘ軸から１３５度で、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１はｘ軸から４５度である。そして、液晶分子は第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りに９０度ツイストしている。なお、偏光板の吸収軸は液晶分子長軸方向と一致させている。

図２６は３時視角の場合の、ドット反転駆動における液晶の配向を示す図である。液晶表示装置の構造は図２３に説明した構造と同様である。図２６はＯＮ状態であり、画素電極ＰＸ上では液晶分子は垂直方向を向いている。図２６において、左側の画素には対向電極ＣＴの電位に対してマイナスの電位が、右側の画素にはプラスの電位が印加されている。したがって、画素周辺においては横電界が発生しており、液晶の配向が乱れている。

先の例である図２４における１２時視角の場合は、液晶層ＬＣに電圧が印加されない初期の状態では液晶層ＬＣの厚さ方向の中央付近の液晶分子は１２時方向を向いているので、液晶分子の弾性によって横電界の影響を受けにくい。ところが、図２６に示す３時視角の場合は、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない初期の配向状態でも、液晶層ＬＣの厚さ方向の中央付近の液晶分子は３時方向を向いている。したがって、画素電圧を印加した場合、画素電極ＰＸ間に発生する横電界の影響を受けやすい。

このように、３時視角の場合の画素電極ＰＸ間の輝度分布、すなわち光漏れＬＫは１２時視角の場合よりも大きくなっている。特に、左側の画素電極ＰＸ周辺において、液晶分子が逆方向にチルトアップした部分（リバースチルトドメイン）が生じており、この部分で輝度が大きくなってディスクリネーションラインが発生している。このディスクリネーションラインは映像信号線ＤＬよりも外側に発生するために、映像信号線ＤＬによって遮蔽することが出来ず、光漏れとなり、コントラストを劣化させる。

図２５において、３時視角を与える配向ベクトルの構成を説明した。３時視角を与える配向ベクトルの構成は図２５の構成に限らず、図２７の構成によっても可能である。図２７において、実線の矢印は第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２（ラビング方向とは逆方向）を示し、点線の矢印は第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１（ラビング方向と同方向）を示す。第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２はｘ軸から−１３５度で、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１はｘ軸から−４５度である。そして、液晶分子は第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りに９０度ツイストしている。なお、偏光板の吸収軸は液晶分子長軸方向と一致させている。図２７に示す３時視角の構成においても図２６で説明したと同様な問題を生ずる。

以上は３時視角の場合の問題点について説明した。９時視角の場合も３時視角の場合と同様な問題を生ずる。図２８は９時視角を与える配向ベクトルの構成の例である。図２８において、実線の矢印は第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２（ラビング方向とは逆方向）を示し、点線の矢印は第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１（ラビング方向と同方向）を示す。第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２はｘ軸から−４５度で、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１はｘ軸から−１３５度である。そして、液晶分子は第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りに９０度ツイストしている。

図２９は９時視角を与える配向ベクトルの構成の他の例である。図２９において、実線の矢印は第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２（ラビング方向とは逆方向）を示し、点線の矢印は第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１（ラビング方向と同方向）を示す。第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２はｘ軸から４５度で、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１はｘ軸から１３５度である。そして、液晶分子は第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りに９０度ツイストしている。図２８および図２９に示すような９時視角の場合の配向ベクトルであっても、３時視角の場合と同様にディスクリネーションラインによって光漏れが生じてしまう点は同じである。９時視角の場合は右側の画素電極ＰＸ周辺において液晶分子が逆方向にチルトアップした部分が生じる。ディスクリネーションラインが発生する位置が、３時視角の場合に比べて反対側になっている。それ以外は、基本的に３時視角の場合と同じである。

以下に駆動方法と視角方向の関係を纏めて説明する。図３０は１２時視角の場合で、フレーム反転駆動の場合の動作模式図である。図３０において、各構成要素の記号は図２４と同様である。第２基板ＳＵＢ２におけるブラックマトリクスＢＭあるいはカラーフィルタＣＦ等は省略されている。また、第１パッシベーション膜ＰＡＳ１と第２パッシベーション膜ＰＳＡ２を纏めてパッシベーション膜ＰＡＳとしている。図３３まで同様である。図３０（ａ）はＯＦＦの状態であり、液晶分子は、ほぼ水平方向に配向している。図３０（ｂ）はＯＮとなった状態であるが、フレーム反転駆動なので、映像信号線ＤＬを挟んで隣り合う画素間には電界は発生しない。したがって、画素周辺における配向乱れは生じない。

図３１は１２時視角の場合で、ドット反転駆動の場合の動作模式図である。図３１（ａ）はＯＦＦに状態であり、液晶分子は、ほぼ水平方向に配向している。図３１（ｂ）はＯＮとなった状態であり、ドット反転駆動なので、映像信号線ＤＬを挟んで両側の画素には各々異なった極性の電圧が印加されている。図３１（ｂ）では左側の画素には対向電極ＣＴの電位に対してマイナスの電位が、右側の画素にはプラスの電位が印加されている。

この状態において、液晶層ＬＣの厚さ方向の中心付近では画素電極ＰＸ上では液晶分子は垂直方向に配向している。一方、画素電極ＰＸの周辺部においては、液晶分子は垂直方向ではなく、水平方向に向いており、配向が乱れている。しかし、この場合の配向の乱れは小さい。すなわち、ＯＦＦ状態において、液晶分子は平均的に１２時方向を向いているために、液晶層ＬＣの弾性によって液晶分子が電界方向に向きづらいからである。したがって、この場合の配向の乱れによるバックライトの光漏れは映像信号線ＤＬによる遮光によって防止することが出来る。

図３２は３時視角の場合で、フレーム反転駆動の場合の動作模式図である。図３２（ａ）はＯＦＦの状態であり、液晶分子は、ほぼ水平方向に配向している。図３２（ｂ）はＯＮとなった状態であるが、フレーム反転駆動なので、映像信号線ＤＬを挟んで隣り合う画素間には電界は発生しない。したがって、画素周辺における配向乱れは生じない。

図３３は３時視角の場合で、ドット反転駆動の場合の動作模式図である。図３３（ａ）はＯＦＦに状態であり、液晶分子は、ほぼ水平方向に配向している。図３３（ｂ）はＯＮとなった状態であり、ドット反転駆動なので、映像信号線ＤＬを挟んで両側の画素には各々異なった極性の電圧が印加されている。図３３（ｂ）では左側の画素には対向電極ＣＴの電位に対してマイナスの電位が、右側の画素にはプラスの電位が印加されている。

この状態において、液晶層ＬＣの厚さ方向の中心付近では画素電極ＰＸ上では液晶分子は垂直方向に配向している。一方、画素電極ＰＸの周辺部においては、液晶分子は垂直方向ではなく、水平方向に向いており、配向が乱れている。この場合の配向の乱れは図３１の場合に比較して大きい。すなわち、液晶分子は初期状態において平均的に３時方向に配列している。これはＯＮ状態となって画素間に発生した横電界と同じ向きであり、１２時視角の場合と異なり、液晶層ＬＣの弾性による抵抗が無い。したがって、図３３（ｂ）に示すように、画素間の配向の乱れは液晶層ＬＣの広範囲に及ぶ。そして、特に左側の画素の周辺では液晶の配向の向きが逆になるリバースチルトドメインが発生する。このように、液晶層ＬＣの配向乱れが広範囲に及ぶため、通常の映像信号線ＤＬによる遮光では光漏れを防止することが出来ない。

図３４は以上に説明した内容をグラフに纏めたものである。図３４（ａ）において、横軸ｘは場所であり、縦軸ｔは液晶層ＬＣの透過率である。図３４（ｂ）は図３４（ａ）に対応した画素電極ＰＸおよび映像信号線ＤＬの位置を示す。図３４（ｂ）において、画素電極ＰＸの端部と映像信号線ＤＬの端部が３μｍオーバーラップしている。画素電極ＰＸと画素電極ＰＸの間隔は５．５μｍである。図３４はＯＮ状態になっているので、左側の画素電極ＰＸには対向電極ＣＴの電位に対してマイナスの電位が印加され、右側の画素電極ＰＸにはプラスの電位が印加されている。したがって、右側の画素電極ＰＸと左側の画素電極ＰＸの間には横方向の電界が発生しており、液晶分子の配向が乱れている。このために、液晶層ＬＣは光を完全には遮断せず、ある程度の透過率をもってしまう。

図３４（ａ）において、１２ＰＭは１２時視角の場合で、３ＰＭは３時視角の場合である。３時視角のほうが１２時視角よりも配向の乱れが大きいために、画素電極と映像信号線ＤＬのオーバーラップ部の透過率は３時視角の場合のほうが大きくなっている。１２時視角の場合は、配向の乱れによる透過部分は映像信号線ＤＬによって遮光されるので、光が漏れることは無い。３時視角の場合は、幅の広い山とシャープな山の２つが形成されている。幅の広い山は映像信号線ＤＬによって遮光されるので、光が漏れることは無い。左側に形成されている幅が狭い山は、映像信号線ＤＬによって遮光しきれず、バックライトの光漏れとなって、コントラストを低下させる。この幅の狭い山はリバースチルトによるディスクリネーションラインに起因するものである。本発明はこの３時視角における光漏れを防止することである。なお、先に説明したように、９時視角の場合は映像信号線ＤＬの右側に幅の狭い山が形成される点を除けば、３時視角の場合と全く同じである。そのため、以下に示す実施例は９時視角についても当てはまる。

図１は本発明の第１の実施例の原理を示す模式図である。図１は３時視角の場合の液晶表示装置である。図１（ａ）は第１基板ＳＵＢ１の平面図であり、図１（ｂ）は第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２が組み合わさった状態での断面図である。３時視角の場合は映像信号線ＤＬの左側においてリバースチルトによるディスクリネーションラインが発生する。したがって、映像信号線ＤＬの左側において、画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬのオーバーラップする量を大きくすることによって、ディスクリネーションライン部分だけを遮光し、大幅な開口率の低下を生ずることなくコントラストを向上することが出来る。具体的には、映像信号線ＤＬの左側において、映像信号線ＤＬの幅を大きくしている。

図１（ａ）において、保持容量線ＣＬと走査線ＧＬが横方向に延在し、縦方向に配列している。保持容量線ＣＬと走査線ＧＬの間には半導体層ＳＣを含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびＴＦＴと画素電極ＰＸを導通するためのコンタクトホールＣＨ等が形成されている。映像信号線ＤＬが縦方向に延在し、横方向に配列している。映像信号線ＤＬと映像信号線ＤＬの間には画素電極ＰＸが形成されている。画素電極ＰＸの端部は平面的に見て映像信号線ＤＬとオーバーラップしている。開口率をできるだけ大きくするためである。画素電極ＰＸの端部と映像信号線ＤＬとのオーバーラップ量は映像信号線ＤＬの左側のほうが、映像信号線ＤＬの右側よりも大きい。リバースチルトによるディスクリネーションラインを遮光するためである。

図１（ｂ）において、第１基板ＳＵＢ１の下側には下視野角拡大フィルムＷＶ１および下偏光板ＰＯＬ１が接着されている。第１基板ＳＵＢ１の内側にはゲート絶縁膜ＧＩ、映像信号線ＤＬ、第１パッシベーション膜ＰＡＳ１、第２パッシベーション膜ＰＡＳ２が形成され、その上に画素電極ＰＸが形成されている。画素電極ＰＸを覆って下配向膜ＡＬ１が形成されている。一方、第２基板ＳＵＢ２の上には上視野角拡大フィルムＷＶ２および上偏光板ＰＯＬ２が接着されている。第２基板ＳＵＢ２の内側にはブラックマトリクスＢＭおよびカラーフィルタＣＦが形成されている。カラーフィルタＣＦを覆ってオーバーコート膜ＯＣが形成され、オーバーコート膜ＯＣの上には対向電極ＣＴおよび上配向膜ＡＬ２が形成されている。そして、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間には液晶層ＬＣが挟持されている。

図１（ｂ）において、画素電極ＰＸと画素電極ＰＸのギャップＧの中心とブラックマトリクスＢＭの中心とは一致しているが、映像信号線ＤＬの中心は画素電極ＰＸと画素電極ＰＸのギャップＧの中心よりも左にずれている。こうすることによって映像信号線ＤＬの左側に生ずるリバースチルトによるディスクリネーションラインを遮光することが出来る。

図２は本実施例における他の形態である。図１ではリバースチルトによるディスクリネーションラインは映像信号線ＤＬのみによって遮光したが、本実施形態では、リバースチルトによるディスクリネーションラインを映像信号線ＤＬとブラックマトリクスＢＭの両方によって２重に遮光している。図２（ａ）は第１基板ＳＵＢ１の平面図であり、図１（ａ）と同様である。

図２（ｂ）は本実施形態における液晶表示装置の断面図である。図２（ｂ）はブラックマトリクスＢＭの位置を除いては図１（ｂ）と同様である。図２（ｂ）において、ブラックマトリクスＢＭの中心は画素電極ＰＸと画素電極ＰＸのギャップＧの中心よりも左側にずれている。これによって、リバースチルトによるディスクリネーションラインを遮光することが出来る。すなわち、本実施形態によれば、映像信号線ＤＬとブラックマトリクスＢＭの両方によってリバースチルトによるディスクリネーションラインを遮光することができるので、コントラストをさらに向上させることが出来る。

図２の構成によってディスクリネーションラインの遮光をすることは出来る。しかし、一般には、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との合わせずれによって、ブラックマトリクスＢＭと画素電極ＰＸあるいは映像信号線ＤＬとの位置がずれてしまう。このような場合、図２の構成では画素電極ＰＸの開口率が低下する。開口率が低下すれば明るさが減少するので、開口率の低下はできるだけ抑える必要がある。また、開口率の低下は、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の合わせずれのみでなく、ブラックマトリクスＢＭあるいは画素電極ＰＸの寸法自体のばらつきがある場合にも生ずる。

図３はこれらの問題を対策する構成を与えるものである。図３は本実施例における第３の実施形態の要部を示す断面模式図である。図３は説明に必要な部分以外は省略されている。図３において、第１基板ＳＵＢ１上にはゲート絶縁膜ＧＩが形成され、その上に映像信号線ＤＬが形成されている。映像信号線ＤＬの上にはパッシベーション膜ＰＡＳが形成され、その上に画素電極ＰＸが形成されている。一方、第２基板ＳＵＢ２において、第１基板ＳＵＢ１の映像信号線ＤＬに対応する部分にはブラックマトリクスＢＭが形成されている。

図３において、δ１は画素電極ＰＸの合わせずれ、あるいは寸法のバラつきが生じた場合の変動を表す。図３において、δ１によって画素電極ＰＸ間のギャップＧが大きくなる場合のみ示しているが、実際はこの逆の場合もある。δ２はブラックマトリクスＢＭの合わせずれ、あるいは寸法のばらつきを示す。また、Ｄは画素電極ＰＸ間のギャップＧが最も大きくなる場合（画素電極ＰＸの片側がδ１だけ小さくなる場合）の、画素電極ＰＸの端部からディスクリネーションラインＤＳまでの距離を示す。

図３において、左側の画素電極ＰＸを第１の画素電極ＰＸとし、右側の画素電極ＰＸを第２の画素電極ＰＸとする。第１の画素電極ＰＸ側ではブラックマトリクスＢＭが映像信号線ＤＬよりも外側にはみ出しており、第２の画素電極ＰＸ側では映像信号線ＤＬがブラックマトリクスＢＭよりも外側にはみ出している。

図３において、ブラックマトリクスＢＭの幅はＬｂｍである。ブラックマトリクスＢＭは映像信号線ＤＬよりもさらに左側にδ２だけ延在している。この場合はディスクリネーションラインはブラックマトリクスＢＭによって十分に覆われている。一方、ブラックマトリクスＢＭの右側においては、映像信号線ＤＬのほうがブラックマトリクスＢＭよりも外側まで存在している。右側における配向乱れによる液晶層ＬＣの光の透過は映像信号線ＤＬによって遮光される。

この場合、ブラックマトリクスＢＭが映像信号線ＤＬに対して左側に移動しても、ディスクリネーションラインが視認されることは無い。また、第２の画素電極ＰＸ側においては、映像信号線ＤＬが遮光するので、光漏れが生ずることは無い。一方、ブラックマトリクスＢＭが映像信号線ＤＬに対して右側にδ２だけずれても、第１の画素電極ＰＸ側においては、ディスクリネーションラインはぎりぎり覆うことが出来る。すなわち、図３の矢印で示すように、バックライトからの光はブラックマトリクスＢＭの端部で遮られることになる。一方、第２の画素電極ＰＸ側においては、ブラックマトリクスＢＭの左端は映像信号線ＤＬの左端と一致する。したがって、第２の画素電極ＰＸ側においてはブラックマトリクスＢＭがずれたことによる透過率の減少は免れる。

このように、本実施形態のように、第１の画素電極ＰＸ側ではブラックマトリクスＢＭを映像信号線ＤＬよりも外側にはみ出させ、第２の画素電極ＰＸ側では映像信号線ＤＬをブラックマトリクスＢＭよりも外側にはみ出させることによって、配向乱れ、特にリバースチルトドメインによる光漏れを防止するとともに、開口率の低下を最小限に抑えることが出来る。

本発明の第２の実施例は、第１基板ＳＵＢ１あるいは第２基板ＳＵＢ２の初期の配向ベクトルの向きと画素間の電界の向きを制御することによって配向乱れを緩和するものである。図４および図５はこの構成を説明するものである。図４は映像信号線ＤＬ、画素電極ＰＸの端部が平面で見てオーバーラップしている状態を示している。図４において、ドット反転駆動でＯＮ状態となっているので、左側の画素電極ＰＸには図示していない対向電極ＣＴの電位に対してマイナスの電位が、右側の画素電極ＰＸにはプラスの電位が印加されている。したがって、対向する画素電極ＰＸ間に電界ＥＦが生じている。また、液晶分子の初期の配向方向も電界と平行な方向となっているので、配向乱れを最も受けやすい状態となっている。ここで、液晶分子の初期の配向方向とは液晶層ＬＣの層厚方向の中央部における初期の配向方向を言う。以下同様である。

図５は液晶分子の初期の配向方向を第１の画素電極ＰＸと第２の画素電極ＰＸで形成される電界の方向とは異ならせた状態を示す。図５（ａ）は初期の液晶分子の配向方向を第１の画素電極ＰＸと第２の画素電極ＰＸで形成される電界の方向よりも時計回りに特定角度傾けた場合である。この場合は、液晶分子を電界方向に向かせるためには液晶層ＬＣの弾性に抗して液晶分子を回転させる必要があるので、図４の場合よりも配向乱れの程度は小さくなる。

図５（ｂ）は初期の液晶分子の配向方向を第１の画素電極ＰＸと第２の画素電極ＰＸで形成される電界の方向よりも反時計回りに特定角度傾けた場合である。この場合も、液晶分子を電界方向に向かせるためには液晶層ＬＣの弾性に抗して液晶分子を回転させる必要があるので、図４の場合よりも配向乱れの程度は小さくなる。

図６は液晶分子の初期の配向方向を変えた場合の配向乱れの量の変化を示すものである。図６において、横軸ｘは場所であり、縦軸ｔは液晶層ＬＣの透過率である。図６（ｂ）は図６（ａ）に対応した画素電極ＰＸおよび映像信号線ＤＬの位置を示す。図６はＯＮ状態になっているので、左側の画素電極ＰＸには図示していない対向電極ＣＴの電位に対してマイナス電位が印加され、右側の画素電極ＰＸにはプラス電位が印加されている。したがって、右側の画素電極ＰＸと左側の画素電極ＰＸの間には横方向の電界が発生しており、液晶分子の配向が乱れている。このために、液晶層ＬＣは光を完全には遮断せず、ある程度の透過率を持ってしまう。

図６（ａ）は図２５における第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きを変化させた場合の配向乱れによる液晶透過の変化を示すものである。第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２の向きは互いに９０度となっているので、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きを変えることによって液晶層ＬＣの層厚方向の中央部の液晶分子の配向を変えることが出来る。

図６（ａ）において、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きφ１が４５度のときは、液晶層ＬＣの層厚方向の中央における液晶分子の初期配向の方向が、画素間の平行電界の方向と一致する場合である。したがって、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の方向が４５度の場合の配向乱れが最も大きい。また、リバースチルトによるディスクリネーションラインが最も外側に位置している。そして、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１が４５度よりも大きくなるにしたがって、配向乱れは小さくなり、リバースチルトによるディスクリネーションラインも内側に移動している。

図７は液晶分子の初期の配向方向を図６とは逆の方向に変えた場合の配向乱れの量の変化を示すものである。図７（ｂ）の構成は図６（ｂ）と同様である。図７（ａ）は図２５における第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きを変化させた場合の配向乱れによる液晶透過の変化を示すものである。第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２の向きは互いに９０度となっているので、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きを変えることによって液晶層ＬＣ中央部の液晶分子の配向を変えることが出来る。

図７（ａ）において、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きφ１が４５度のときは、液晶層ＬＣの層厚方向の中央における液晶分子の初期配向の方向が、画素間の平行電界の方向と一致する場合である。したがって、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の方向が４５度の場合の配向乱れが最も大きい。また、リバースチルトによるディスクリネーションラインが最も外側に位置している。そして、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１が４５度よりも小さくなるにしたがって、配向乱れは小さくなり、リバースチルトによるディスクリネーションラインも内側に移動している。

すなわち、図６の場合も図７の場合も第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の方向が４５度から離れるにしたがって、配向乱れの量が小さくなることを示している。これは、光漏れをさせないために画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬのオーバーラップをさせる量を第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きを変化させることによって変えることが出来ることを示している。図８はこの状況を示すものである。

図８において、横軸は第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の方向がｘ軸に対してなす角φ１の絶対値であり、縦軸は光漏れを起こさないための画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬのオーバーラップ量ｆである。ここで、ｘ軸とは映像信号線ＤＬに直交する方向、すなわち、隣接画素間の平行電界の方向である。図８の領域Ａは光漏れを生じない領域であり、領域Ｂは光漏れを生ずる領域である。図８（ａ）において、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の方向がｘ軸に対してなす角φ１の絶対値が４５度の場合に、画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬの必要オーバーラップ量が最も大きい。第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸に対して小さくする場合は、ｘ軸の方向、すなわち、第１基板ＳＵＢ１の水平方向に対し角度φ１の絶対値を３０度以下で０度以上にすることによって、配向乱れを抑制する効果を得ることが出来る。一方、後述するように３時視角を維持しつつ映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸを屈曲させることにより実質的に図８（ａ）におけるφ１の絶対値を小さく構成する場合、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸の向きに近づけすぎる（図８（ａ）におけるφ１の絶対値を小さくしすぎる）と、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸの屈曲角が大きくなりすぎて画像の見栄えが悪くなるので、より好ましい角度は、図８（ａ）におけるφ１の絶対値が３０度以下、２０度以上である。

第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸に対して大きくする場合は、ｘ軸の方向、すなわち、第１基板ＳＵＢ１の水平方向に対し角度φ１の絶対値を５５度以上で９０度以下にすることによって、配向乱れを抑制する効果を得ることが出来る。一方、後述するように３時視角を維持しつつ映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸを屈曲させることにより実質的に図８（ａ）におけるφ１の絶対値を大きく構成する場合、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸と直角な方向に近づけすぎる（図８（ａ）におけるφ１の絶対値を大きくしすぎる）と、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸの屈曲角が大きくなりすぎて画像の見栄えが悪くなるので、より好ましい角度は、図８（ａ）におけるφ１の絶対値が５５度以上、７０度以下である。

なお、図８（ａ）においてφ１が正の値（ｘ軸に対して反時計回り）のときは、３時視角のラビング方向で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りにねじれている場合を示し、φ１が負の値（ｘ軸に対して時計回り）のときは、３時視角のラビング方向で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りにねじれている場合を示している。

図８（ａ）は３時視角のラビング方向の場合を示したが、他の構成、すなわち９時視角のラビング方向の場合も図８（ｂ）に示すように同様のことが当てはまる。図８（ｂ）において、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の方向がｘ軸に対してなす角の絶対値が１３５度の場合に、画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬの必要オーバーラップ量が最も大きい。第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸に対して小さくする場合は、ｘ軸の方向、すなわち、第１基板ＳＵＢ１の水平方向に対し角度の絶対値を１８０度以下で１５０度以上にすることによって、配向乱れを抑制する効果を得ることが出来る。一方、後述するように９時視角を維持しつつ映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸを屈曲させることにより実質的に図８（ｂ）におけるφ１の絶対値を大きく構成する場合、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸の向きに近づけすぎる（図８（ｂ）におけるφ１の絶対値を大きくしすぎる）と、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸの屈曲角が大きくなりすぎて画像の見栄えが悪くなるので、より好ましい角度は、図８（ｂ）におけるφ１の絶対値が１６０度以下、１５０度以上である。

第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸に対して大きくする場合は、ｘ軸の方向、すなわち、第１基板ＳＵＢ１の水平方向に対し角度の絶対値を９０度以上で１２５度以下にすることによって、配向乱れを抑制する効果を得ることが出来る。一方、後述するように９時視角を維持しつつ映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸを屈曲させることにより実質的に図８（ｂ）におけるφ１の絶対値を小さく構成する場合、第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きをｘ軸と直角な方向に近づけすぎる（図８（ｂ）におけるφ１の絶対値を小さくしすぎる）と、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸの屈曲角が大きくなりすぎて画像の見栄えが悪くなるので、より好ましい角度は、図８（ｂ）におけるφ１の絶対値が１１０度以上、１２５度以下である。

なお、図８（ｂ）においてφ１が負の値（ｘ軸に対して時計回り）のときは、９時視角のラビング方向で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りにねじれている場合を示し、φ１が正の値（ｘ軸に対して反時計回り）のときは、９時視角のラビング方向で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りにねじれている場合を示している。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すグラフでは、走査線ＧＬの延在方向がｘ軸方向で、映像信号線ＤＬの延在方向がｙ軸方向の場合を前提としている。したがって、φ１の絶対値が４５度の時が３時視角、φ１の絶対値が１３５度の時が９時視角に相当し、φ１の絶対値が４５度や１３５度からずれるに従って配向乱れを抑制する効果が大きくなるものの、視角方向も３時視角や９時視角からずれてしまう。

そこで、後述する図９や図１０のように、走査線ＧＬの延在方向をｘ軸方向にしたまま、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸの辺をｙ軸方向に対して時計回りまたは反時計回りに角度θ’だけ傾ける（但し、映像信号線ＤＬは局所的に見ればｙ軸に対して角度θ’だけ傾いているものの、全体としてはｙ軸の方向に延在している）ことにより、電界の方向を時計回りまたは反時計回りに角度θ’だけ回転させることができる。したがって、配向ベクトルＶＳＵＢ１、ＶＳＵＢ２を３時視角または９時視角の方向に保ったまま、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸの辺をｙ軸方向に対して傾けることにより、実質的に図８（ａ）および図８（ｂ）におけるφ１の絶対値を４５度または１３５度からずらした状態と等価な状態にすることが可能である。

例えば、図２５のように、３時視角で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りに９０度ねじれている場合、φ１＝＋４５度である。ここで、映像信号線ＤＬを時計回りに角度θ’（但し、θ’は０度より大きく４５度以下）だけ傾けると、図２５におけるｘ軸（φ１の角度を測る基準）も時計回りに角度θ’だけ回転することに相当するので、図８（ａ）では、φ１の絶対値が４５度よりも大きい位置（（４５度＋θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。逆に、映像信号線ＤＬを反時計回りに角度θ’だけ傾けると、図２５におけるｘ軸（φ１の角度を測る基準）も反時計回りに角度θ’だけ回転することに相当するので、図８（ａ）では、φ１の絶対値が４５度よりも小さい位置（（４５度−θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。

また、図２７のように、３時視角で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りに９０度ねじれている場合、φ１＝−４５度である。よって、映像信号線ＤＬを時計回りに角度θ’だけ傾けると、図８（ａ）では、φ１の絶対値が４５度よりも小さい位置（（−４５度＋θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。逆に、映像信号線ＤＬを反時計回りに角度θ’だけ傾けると、図８（ａ）では、φ１の絶対値が４５度よりも大きい位置（（−４５度−θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。

また、図２８のように、９時視角で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りに９０度ねじれている場合、φ１＝−１３５度である。よって、映像信号線ＤＬを時計回りに角度θ’だけ傾けると、図８（ｂ）では、φ１の絶対値が１３５度よりも小さい位置（（−１３５度＋θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。逆に、映像信号線ＤＬを反時計回りに角度θ’だけ傾けると、図８（ｂ）では、φ１の絶対値が１３５度よりも大きい位置（（−１３５度−θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。

また、図２９のように、９時視角で液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りに９０度ねじれている場合、φ１＝＋１３５度である。よって、映像信号線ＤＬを時計回りに角度θ’だけ傾けると、図８（ｂ）では、φ１の絶対値が１３５度よりも大きい位置（（＋１３５度＋θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。逆に、映像信号線ＤＬを反時計回りに角度θ’だけ傾けると、図８（ｂ）では、φ１の絶対値が１３５度よりも小さい位置（（＋１３５度−θ’）の絶対値の位置）に対応することとなる。

また、図８（ａ）（３時視角）では、φ１の絶対値が４５度（角度θ’が０度に相当）に比べて、φ１の絶対値が５５度以上の範囲（角度θ’が１０度以上に相当）、またはφ１の絶対値が３０度以下の範囲（角度θ’が１５度以上に相当）で配向乱れを抑制する効果が大きくなる。

同様に、図８（ｂ）（９時視角）では、φ１の絶対値が１３５度（角度θ’が０度に相当）に比べて、φ１の絶対値が１２５度以下の範囲（角度θ’が１０度以上に相当）、またはφ１の絶対値が１５０度以上の範囲（角度θ’が１５度以上）で配向乱れを抑制する効果が大きくなる。

したがって、３時視角であるか９時視角であるかにかかわらず、液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かい反時計回りにねじれている場合、角度θ’は、時計回りに１０度以上、もしくは反時計回りに１５度以上とすればよい。液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かい時計回りにねじれている場合、角度θ’は、時計回りに１５度以上、もしくは反時計回りに１０度以上とすればよい。

角度θ’は、４５度以下が望ましい。但し、あまりθ’を大きくしすぎると、画素が傾きすぎて画像の見栄えが悪くなるので、θ’は２５度以下であることがより望ましい。

図９は３時視角の初期配向ベクトルを保ちつつ、ドット反転駆動におけるＯＮ動作時の画素電極ＰＸ間の電界の向きと初期の液晶分子の配向方向をずらす構成の例である。図９において、画素電極ＰＸは屈曲している。映像信号線ＤＬも局所的に見れば屈曲しているが、全体としてみればｙ軸方向に延在している。図９（ｅ）に示すように、この場合の第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１はｘ軸方向から４５度、第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２はｘ軸から１３５度であり、液晶層ＬＣの層厚方向の中央における液晶分子の初期配向方向はｘ軸と平行である。したがって、映像信号線ＤＬの両側の画素電極ＰＸによって形成される平行電界は液晶分子の初期配向方向とは異なることになる。ここで、屈曲角度θを３０度（ｙ軸に対して±１５度）とすると、図８（ａ）における横軸の角度は３０度（＝４５−１５度）または６０度（＝４５＋１５度）の場合と同じ関係になり、配向乱れを小さく抑えることが出来る。このように、３時視角を維持しつつ映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸを屈曲させることにより実質的に図８（ａ）におけるφ１を４５度よりも大きくまたは小さくできる。画素電極ＰＸの辺とｙ軸とのなす角は、４５度以下が望ましい。但し、屈曲角度θを大きくしすぎると画像の見栄えが悪くなるので、画素電極ＰＸの辺とｙ軸とのなす角は、２５度以下が望ましい。

尚、すでに説明した通り、３時視角であるか９時視角であるかにかかわらず、液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かい反時計回りにねじれている場合、画素電極ＰＸの辺とｙ軸とのなす角は、屈曲部の一方の側で時計回りに１０度以上、屈曲部の他方の側で反時計回りに１５度以上とすればよい。液晶が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かい時計回りにねじれている場合、画素電極ＰＸの辺とｙ軸とのなす角は、屈曲部の一方の側で時計回りに１５度以上、屈曲部の他方の側で反時計回りに１０度以上とすればよい。

しかしながら、屈曲点においては、画素電極ＰＸによる電界の向きと液晶分子の初期配向方向とが同じ方向になる。したがって、この部分では配向乱れを小さく抑えることが出来ない。これを対策するために、図９（ｂ）に示すように、屈曲点においては、画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬのオーバーラップ量を他の部分に比較して大きくしている。また、図９（ｃ）や図９（ｄ）に示すような構成でもよい。このような構成とすることによって画素全体でコントラストのよい、開口率の大きい、明るい液晶表示装置を実現することが出来る。

図１０は３時視角の初期配向ベクトルを保ちつつ、ドット反転駆動におけるＯＮ動作時の画素電極ＰＸ間の電界の向きと初期の液晶分子の配向方向をずらす構成の他の例である。図１０において、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸは第１基板ＳＵＢ１の縦方向すなわちｙ軸方向に対してθだけ傾いている。但し、映像信号線ＤＬは、全体としてみればｙ軸方向に延在している。第１基板ＳＵＢ１の配向ベクトルＶＳＵＢ１の向きおよび第２基板ＳＵＢ２の配向ベクトルＶＳＵＢ２の向きは図９と同様である。したがって、液晶層ＬＣの層厚方向の中央における液晶分子の配向方向と画素電極ＰＸ間の電界の向き（ｘ軸方向）は角度θだけ異なっている。θが例えば、１５度の場合は、図８（ａ）における横軸が６０度（＝４５＋１５度）の場合に相当する。したがって、配向乱れの小さい構成とすることが出来る。図１０は傾きの方向が時計回りの方向であるが、傾きの方向が反時計回りの方向であっても同様な結果を得ることが出来る。例えば、画素電極ＰＸあるいは映像信号線ＤＬが反時計回りに１５度傾いた場合は図８（ａ）における横軸が３０度（＝４５−１５度）の場合に相当する。この場合も配向乱れが小さい構成とすることが出来る。

したがって、傾きθの範囲をまとめると、３時視角であるか９時視角であるかにかかわらず、液晶が第２の基板から第１の基板に向かって反時計回りにねじれている場合、映像信号線ＤＬが時計回りに傾く場合は１０度以上、４５度以下、映像信号線ＤＬが反時計回りに傾く場合は１５度以上、４５度以下とすればよい。但し、傾きθを大きくしすぎると画像の見栄えが悪くなるので、傾きθは、液晶が第２の基板から第１の基板に向かって反時計回りにねじれている場合、映像信号線ＤＬが時計回りに傾く場合は１０度以上、２５度以下、映像信号線ＤＬが反時計回りに傾く場合は１５度以上、２５度以下が望ましい。また、液晶が第２の基板から第１の基板に向かって時計回りにねじれている場合、映像信号線ＤＬが時計回りに傾く場合は１５度以上、４５度以下、映像信号線ＤＬが反時計回りに傾く場合は１０度以上、４５度以下とすればよい。但し、傾きθを大きくしすぎると画像の見栄えが悪くなるので、傾きθは、液晶が第２の基板から第１の基板に向かって時計回りにねじれている場合、映像信号線ＤＬが時計回りに傾く場合は１５度以上、２５度以下、映像信号線ＤＬが反時計回りに傾く場合は１０度以上、２５度以下が望ましい。

以上のように、本実施例によって、３時視角において、ドット反転駆動を行った場合でも、配向乱れの少ない、コントラストのよい画像を、大幅な開口率の低下を起こさずに実現することが出来る。

本実施例は３時視角でドット反転駆動において、画素電極ＰＸ間の電界による配向乱れの程度を液晶層ＬＣの層厚を制御することによって緩和するものである。図１１は液晶表示装置の映像信号線ＤＬと平行な方向、すなわちｙ方向の断面図である。図１１において、第１基板ＳＵＢ１の下には下偏光板ＰＯＬ１および下視野角拡大フィルムＷＶ１が貼り付けられている。第１基板ＳＵＢ１の内側には走査線ＧＬ、保持容量線ＣＬが形成され、その上のゲート絶縁膜ＧＩ上には半導体層ＳＣ、ドレイン電極ＤＥ、ソース電極ＳＥを有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。ＴＦＴを覆って第１パッシベーション膜ＰＡＳ１、第２パッシベーション膜ＰＡＳ２が形成され、その上に画素電極ＰＸ、下配向膜ＡＬ１が形成されている。

第２基板ＳＵＢ２の上には上偏光板ＰＯＬ２および上視野角拡大フィルムＷＶ２が貼り付けられている。第２基板ＳＵＢ２の内側にはブラックマトリクスＢＭ、カラーフィルタＣＦが形成され、その上にオーバーコート膜ＯＣが形成されている。オーバーコート膜ＯＣの上には対向電極ＣＴが形成され、対向電極ＣＴを覆って上配向膜ＡＬ２が形成されている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間には液晶層ＬＣが挟持されている。

図１２は通常の開口率を有する液晶表示装置の構成である。図１２（ａ）は第１基板ＳＵＢ１の平面図であり、図１２（ｂ）は液晶表示装置の断面図である。図１２において、映像信号線ＤＬと映像信号線ＤＬの間に画素電極ＰＸが形成されるが、画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬの間にはキャップが存在している。このため、画素電極ＰＸの面積は限定的となる。

図１２（ｂ）は液晶表示装置の走査線ＧＬ方向、すなわちｘ軸方向の断面図である。図１２（ｂ）において、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸは平面的に見てオーバーラップしておらず、この部分において、バックライトからの光が漏れる。この光漏れを比較的大きく形成されたブラックマトリクスＢＭによって防止している。

図１３は高開口率の液晶表示装置の構成である。図１３（ａ）において、画素電極ＰＸの端部と映像信号線ＤＬとはオーバーラップしている。画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬの間に隙間が無い分開口率を大きくすることが出来る。図１３（ｂ）は液晶表示装置の走査線ＧＬ方向すなわち、ｘ軸方向の断面図である。図１３（ｂ）において、画素電極ＰＸの端部と映像信号線ＤＬは平面的に見てオーバーラップしている。図１３においては、映像信号線ＤＬが遮光に対して重要な役割を有している。映像信号線ＤＬが遮光効果を発揮する分、ブラックマトリクスＢＭの幅を小さくして、開口率を大きくしている。

図１４は３時視角で、ドット反転駆動における、画素間の電位差による横電界の影響と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間隔（セルギャップ）の関係を示すものである。図１４（ａ）はセルギャップｄが大きい場合である。図１４（ａ）に示すように、セルギャップｄがｄ１のように、広いと横電界の影響が強くなり、液晶分子が乱れる範囲が広くなる。

図１４（ｂ）はセルギャップｄがｄ２のように小さい場合である。この場合は、縦電界成分に比べて横電界成分の影響が弱くなり、液晶分子の配向が乱れる範囲が狭くなる。その結果、光漏れの範囲も狭くなる。

図１５はセルギャップｄと配向乱れによる液晶の透過率の関係を示すグラフである。図１５（ａ）において、縦軸は配向乱れのよる液晶層ＬＣの透過率ｔであり、横軸ｘは位置を表す。図１５（ａ）の横軸ｘは図１５（ｂ）に示す第１基板ＳＵＢ１の画素電極ＰＸおよび映像信号線ＤＬの位置と関係付けられている。

図１５（ａ）において、セルギャップｄが６μｍの場合には配向乱れによる液晶層ＬＣの透過率の大きい範囲が非常に広い。特にリバースチルトによるディスクリネーションラインは透過率も大きく、その位置も映像信号線ＤＬで遮光できる範囲を超えている。これに対して、セルギャップｄが２μｍの場合は、配向乱れによる液晶層ＬＣの透過率は小さい。また、リバースチルトによるディスクリネーションラインによる透過率も小さく、位置も映像信号線ＤＬによって十分に遮光できる範囲である。

このことは、セルギャップｄの大きさによって、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸのオーバーラップ幅を変えることが出来るということを示している。すなわち、配向乱れの範囲が小さければ、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸのオーバーラップ量を小さくし、画素の開口率を上げることが出来る。図１６はこの関係を示すものである。図１６において、横軸はセルギャップｄ、縦軸は配向乱れによる光漏れを防止するために必要な画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬのオーバーラップ幅ｆである。図１６において、領域Ａは光漏れしない領域であり、領域Ｂは光漏れする領域である。図１６に示すように、セルギャップｄを小さくするほど、必要な映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸのオーバーラップ量を小さくすることが出来る。

セルギャップｄは、４μｍ以下が望ましい。さらに望ましい範囲は、セルギャップｄが、２μｍ以上、３．５μｍ以下の範囲である。

本実施例は３時視角でドット反転駆動において、画素電極ＰＸ間の電界による配向乱れの程度を液晶の誘電率異方性Δεを変えることによって制御する例である。図１７は液晶の誘電率異方性Δεと配向乱れの関係を表すグラフである。図１７（ａ）において、横軸ｘは場所であり、縦軸ｔは液晶層ＬＣの透過率である。図１７（ｂ）は図１７（ａ）に対応した画素電極ＰＸおよび映像信号線ＤＬの位置を示す。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）の関係は図３４で説明したと同様である。

図１７（ａ）は、代表例として誘電率異方性Δεが２の場合と誘電率異方性Δεが１０の場合の配向乱れによる液晶層ＬＣの透過率を計算したものである。図１７（ａ）に示すように、誘電率異方性Δεが大きいほうが、画素電極ＰＸ間の配向乱れによる液晶層ＬＣの透過率が大きく、また、リバースチルトによるディスクリネーションラインもより外側に存在している。液晶の誘電率異方性Δεが小さいほうが光漏れの範囲が狭くなる理由は、誘電率異方性Δεが小さいと、電界に対して液晶分子が動きにくくなるためである。その結果、配向が乱れる範囲が狭くなり、光漏れの範囲が狭くなっている。

したがって、光漏れを生じさせないための、映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸの必要なオーバーラップ量は液晶の誘電率異方性Δεによって異なってくる。図１８は種々のΔεに対して映像信号線ＤＬと画素電極ＰＸの必要なオーバーラップ量をプロットしたものである。図１８において、横軸は液晶の誘電率異方性Δε、縦軸は光漏れを起こさないための画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬとのオーバーラップ量ｆである。図１８において、領域Ａは光漏れをしない領域であり、領域Ｂは光漏れを生ずる領域である。

図１８におけるプロットの傾きはΔε＝６を境界にして異なっており、Δεが６以下の範囲において、Δεを小さくすることによる、信号電極と画素電極ＰＸの必要なオーバーラップ量への効果が顕著に現れる。このように、液晶のΔεを６以下にすると信号電極と画素電極ＰＸの必要なオーバーラップ量を小さくすることが出来、画素の開口率を上げることが出来る。尚、Δεの下限は、０より大きい範囲である。

尚、これまでに説明した実施例１〜４は、互いに矛盾しない限り組み合わせて適用しても良い。

実施例１を示す模式図である。 実施例１の他の形態を示す模式図である。 実施例１のさらに他の形態を示す模式図である。 実施例２の説明図である。 実施例２の他の説明図である。 実施例２の効果を示すグラフである。 実施例２の効果を示す他のグラフである。 実施例２の効果を纏めたグラフである。 実施例３を示す平面図である。 実施例３の他の形態を示す平面図である。 液晶表示装置の縦方向断面図である。 通常画素構造の液晶表示装置の図である。 高開口率画素構造の液晶表示装置の図である。 実施例３を説明する断面図である。 実施例３の効果を示すグラフである。 実施例３の効果を纏めたグラフである。 実施例４の効果を示すグラフである。 実施例４の効果を纏めたグラフである。 フレーム反転駆動の動作図である。 ライン反転駆動の動作図である。 ドット反転駆動の動作図である。 列毎反転駆動の動作図である。 １２時視角を与える液晶配向軸である。 １２時視角でドット反転駆動の場合の配向乱れである。 ３時視角を与える液晶配向軸である。 ３時視角でドット反転駆動の場合の配向乱れである。 ３時視角を与える他の構成である。 ９時視角を与える液晶配向軸である。 ９時視角を与える他の構成である。 １２時視角でフレーム反転駆動の模式図である。 １２時視角でドット反転駆動の模式図である。 ３時視角でフレーム反転駆動の模式図である。 ３時視角でドット反転駆動の模式図である。 ドット反転駆動における３時視角と１２時視角の比較である。

符号の説明

１…映像信号線駆動回路、 ２…走査線駆動回路、 ３…画素、 ４…表示領域、 ＳＵＢ１…第１基板、 ＳＵＢ２…第２基板、 ＰＯＬ１…下偏光板、 ＰＯＬ２…上偏光板、 ＷＶ１…下視野角拡大フィルム、 ＷＶ２…上視野角拡大フィルム、 ＰＡＳ１…第１パッシベーション膜、 ＰＡＳ２…第２パッシベーション膜、 ＧＩ…ゲート絶縁膜、 ＳＣ…半導体層、 ＣＨ…コンタクトホール、 ＤＥ…ドレイン電極、 ＳＥ…ソース電極、 ＢＭ…ブラックマトリクス、 ＣＦ…カラーフィルタ、 ＯＣ…オーバーコート膜、 ＡＬ１…下配向膜、 ＡＬ２…上配向膜、 ＰＸ…画素電極、 ＰＸ（ｏｎ＋）…正の信号が印加された画素電極、 ＰＸ（ｏｎ−）…負の信号が印加された画素電極、 ＰＸ（ｏｆｆ）…ＯＦＦ状態の画素電極、 ＣＴ…対向電極、 ＤＬ…映像信号線、 ＧＬ…走査線、 ＣＬ…保持容量線、 ＬＣ…液晶、ＶＳＵＢ１…第１基板側液晶配向ベクトル、 ＶＳＵＢ２…第２基板側液晶配向ベクトル、 Ｇ…画素電極間のギャップ、 ＤＳ…ディスクリネーションライン、 ＥＦ…電界、 ＥＰ…等電位線、 ＬＫ…液晶の透過光。

Claims (3)

1. 第１の基板と第２の基板の間に液晶が挟持され、前記第１の基板と前記第２の基板には走査線の方向に階調反転がしにくいようにラビング処理が施され、ドット反転駆動あるいは列毎反転駆動を行うＴＮ方式の液晶表示装置であって、
   前記第１の基板には映像信号線を挟んで第１の画素電極と第２の画素電極が走査線の方向に間隔をもって配置されており、前記映像信号線は前記第１の画素電極および前記第２の画素電極とオーバーラップしており、前記映像信号線と前記第１の画素電極とのオーバーラップ量は前記映像信号線と前記第２の画素電極とのオーバーラップ量よりも大きく、
   前記第２の基板には遮光膜が形成され、前記遮光膜は前記第１の画素電極および前記第２の画素電極とオーバーラップし、前記遮光膜の前記第１の画素電極とのオーバーラップ量は、前記遮光膜の前記第２の画素電極とのオーバーラップ量よりも大きく、
   前記第１の画素電極側では、前記遮光膜が前記映像信号線よりも外側にはみ出しており、前記第２の画素電極側では前記映像信号線が前記遮光膜よりも外側にはみ出していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の画素電極側にはリバースチルトドメインが発生しており、前記リバースチルトドメインは前記映像信号線と前記遮光膜によって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶の誘電率異方性は６以下で、ゼロよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。

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