JPH1195235A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口率を低下させることなく、広視野角化を
図ることができる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 ソース線１５とゲート線１６が直交して
設けられ、これら配線によって区画された領域が２つの
隔離された画素１７ａ、１７ｂとなっている。ソース線
１５とゲート線１６の各交点近傍に薄膜トランジスタ１
９が設けられ、ソース線１５に沿って隣接する隔離した
２つの画素１７ａ、１７ｂにおいてこれら各画素に対応
するゲート線１６が、画素１７ａ、１７ｂ間の隔離線Ｍ
を中心として対称的に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、視野角依存性が少
なく、見る方向によらずに良好な視認性を有する液晶表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にＴＮモードの液晶表示装置におい
ては、その視野角依存性が問題となっている。図１０は
ＴＮモードの液晶表示装置の一般的な視野角依存性を示
すものであり、図１０における曲線で囲まれた領域がコ
ントラスト（ＣＲ）１０以上の範囲を示している。この
図に示すように、ＴＮモードの液晶表示装置は、左右方
向からの視認性はある程度良好であるものの、上下方
向、特に上方向からの視認性が悪いことが明らかであ
る。

【０００３】このような背景から、近年、液晶表示装置
の視野角を広げるための様々な構造が提案されている。
その一つに画素単位の配向分割化構造がある。この配向
分割化構造とは、各画素に電圧を印加した時に液晶分子
が立ち上がる向きが異なる領域を持たせた構造のことで
あり、例えば一つの画素を２分割し、２分割した画素の
配向膜にそれぞれ異なる配向処理を施すことによりこの
構造を実現することができる。ところが、微細な画素に
対して分割領域毎に異なる配向処理を施すのは煩雑な作
業が必要となるため、工程が複雑になり、歩留まりも低
下しやすいという問題がある。また、広視野角化を実現
する他の手段として、視野角を拡げる機能を持つ位相差
フィルムを液晶セルに貼付するという方法もあるが、こ
のフィルムは高価なものであり、製造コストが高騰する
という問題がある。また、従来、対向基板側に設けられ
ていた共通電極を画素電極側に設け、液晶分子に対して
基板に平行な電界を印加して液晶分子を基板に平行な面
内で駆動する（In-Plane Switching, ＩＰＳ）という広
視野角化技術も提案されている。しかしながら、ＩＰＳ
構造の場合、液晶セル内の電極配置が複雑になり、開口
率が低下するという問題を抱えている。

【０００４】広視野角化を実現するさらに他の手段とし
て、画素電極の四辺を囲むように設けた配向制御電極、
いわゆる囲い電極を備えた液晶表示装置がある。図８お
よび図９は囲い電極を備えた液晶表示装置の１つの画素
の構成を示すものである。図８に示すように、ゲート配
線１（走査配線）とソース配線２（信号配線）が交差し
て設けられ、交点の近傍には薄膜トランジスタ３が設け
られている。これらゲート配線１、ソース配線２によっ
て区画された領域内に薄膜トランジスタ３のドレイン電
極に接続された矩形状の画素電極４が設けられ、画素電
極４の四辺を囲むように配向制御電極５が設けられてい
る。また、断面構造を見ると、図９に示すように、一方
の基板６上に絶縁膜７を介して画素電極４、配向制御電
極５がそれぞれ設けられ、液晶層８を挟んでこの基板６
と対向する他方の基板９上には対向電極１０が設けられ
ている。そして、この対向電極１０には、図８に示すよ
うに、画素の対角線に沿ってＸ字状の窓１１が形成され
ている。

【０００５】この液晶表示装置においては、図９に示す
ように、液晶層８を挟んで対向する画素電極４と対向電
極１０との間に電界が生じるのは勿論のこと、一方の基
板６上における画素電極４と配向制御電極５の間にも電
界が生じ、これら電界により液晶分子の傾く方向が制御
される。ここで、配向制御電極５は画素電極４の四辺を
囲むように配置されているため、画素電極４の各辺近傍
の液晶分子は、その辺に沿って配置された配向制御電極
５に向かう電界の方向（図８中に矢印で示す方向）にそ
れぞれ傾くことになる。すなわち、１つの画素内で２本
の対角線を境界として液晶の配向方向が異なる４つの領
域ができ、各配向方向による非対称なコントラストが画
素内で平均化されるため、視野角を拡大することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記囲
い電極を備えた液晶表示装置においては、画素内におけ
る液晶の配向方向が異なる４つの領域の境界近傍では液
晶分子の配向の乱れ（以下、ディスクリネーションとい
う）が生じ、この部分で光漏れが発生する恐れがあっ
た。そこで、対向基板側にＸ字状のブラックマスクを設
けるなどして光漏れを目立たなくする対策が必要となる
が、その反面、このようにすると開口率が低下するとい
う問題が生じてしまう。特に、画素の中央にこの種のブ
ラックマスクを設けなければならないというのは極めて
不利なことである。すなわち、この方法では、囲い電極
の採用により広視野角化を図ったところで開口率が低下
するという問題が避けられなかった。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、開口率を低下させることなく、広
視野角化を図ることができる液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層
が設けられ、これら一対の基板のうち一方の基板の対向
面上に、複数の信号配線と複数の走査配線とが互いに直
交して設けられ、これら配線によって区画された領域が
隔離された２つの画素となり、上記信号配線と走査配線
の各交点近傍に薄膜トランジスタが設けられるととも
に、上記信号配線に沿って隣接する上記隔離された２つ
の画素においてこれら各画素に対応する上記走査配線
が、画素間の隔離線に対して対称的に配置されているこ
とを特徴とするものである。なお、本明細書で言う「隔
離線」とは、本発明の構成の場合、信号配線と走査配線
により区画された領域内に２つの画素が存在することに
なるが、これらの画素間に配線が存在しないため、各画
素の境界となる区画内の中心線（仮想線）のことを隔離
線と呼ぶことにする。

【０００９】液晶表示装置においては、例えば画素電極
は１ないし１０Ｖ程度の電位、走査電圧が印加されてい
ない状態の走査配線は−６Ｖというように、画素電極と
走査配線との間には大きな電位差がある。したがって、
液晶層を挟んで対向する画素電極と対向電極との間に生
じた電界は走査配線に引っ張られ、電界は走査配線の側
に向けて傾くようになる。なお、走査配線に走査電圧が
印加された際には画素電極と走査配線間の電位差は小さ
くなるが、走査電圧は瞬間的にパルスの形で印加される
ものであり、液晶の配向方向には影響しない。そこで、
本発明の液晶表示装置では、信号配線に沿って隣接する
隔離された２つの画素において、これら各画素に対応す
る走査配線が画素間の隔離線を中心として対称的に配置
されているため、これら各画素の走査配線側に向けてそ
れぞれ逆方向に電界が傾くことになり、各方向に傾いた
電界に応じて液晶分子が傾いて立ち上がる。この作用に
より、液晶の配向方向による非対称なコントラストが、
信号配線に沿って隣接する２つの画素で平均化されるこ
とになり、この液晶表示装置の構成により全体として視
野角を拡大することができる。

【００１０】さらに、本発明の液晶表示装置の場合、囲
い電極を設けた従来の液晶表示装置のように画素の中央
でディスクリネーションが生じるようなことがなく、デ
ィスクリネーションが生じたとしてもそれは隣接する画
素間の隔離線または信号配線に沿った個所で生じるのみ
である。ところが、この個所は一般的な液晶表示装置に
おいて元来ブラックマスクが設けられる個所であるか
ら、本発明の構成に起因するディスクリネーションが開
口率に悪影響を及ぼすことはない。したがって、本発明
の液晶表示装置によれば、開口率を低下させることなく
広視野角化が図れる、という効果を奏することができ
る。さらに、本発明の場合、配向電極を特に設ける必要
がないため、極めて簡単な配線構成で上記の効果を得る
ことができる。

【００１１】また、上記一方の基板と対向する他方の基
板上に設けた対向電極の上記隔離線に沿う部分に窓を設
ける構成としてもよい。本発明の液晶表示装置において
は、画素電極と対向電極間または画素電極と配向電極間
の電位差、これら電極の相対的な位置関係によって、電
界の曲がり具合が変わり、液晶分子の傾き具合が変わる
ものである。そして、この液晶分子の傾き具合を調節す
ることによって、コントラストの視野角依存性を制御す
ることができる。そこで、上記のように、１つの画素に
おいて走査配線と反対側に位置する上記隔離線に沿って
対向電極に窓を形成した場合、画素電極の隔離線側の端
部ではその直上に対向電極が存在しないことになるた
め、画素電極と対向電極との間に生じる電界が、窓を設
けない場合に比べて走査配線側にさらに傾いた状態とな
る。このように、対向電極に窓を設け、さらに窓の寸法
を最適化することによって液晶分子の傾き具合を変える
ことができ、コントラストの視野角依存性を制御するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明の第１の実施の形態
を図１ないし図４を参照して説明する。図１は本実施の
形態の液晶表示装置全体の画素構成を示す平面図、図２
は同、拡大図、図３は薄膜トランジスタの部分で切断し
た断面図、図４は画素電極の部分で切断した断面図を示
している。なお、本実施の形態は、薄膜トランジスタを
逆スタガ型とした例である。

【００１３】図１は本実施の形態の液晶表示装置の特徴
点を説明するための図である。本実施の形態の液晶表示
装置は、複数のソース線１５（信号配線）と複数のゲー
ト線１６（走査配線）が互いに直交して設けられ、これ
ら配線１５、１６によって区画された領域が隔離された
２つの画素１７ａ、１７ｂとなっている。これら２つの
画素１７ａ、１７ｂはソース線１５方向に並んでいる。
また、ソース線１５とゲート線１６の各交点近傍に薄膜
トランジスタ（この図では図示を省略する）が設けられ
ており、ソース線１５に沿って隣接する隔離された２つ
の画素１７ａ、１７ｂにおいてこれら各画素に対応する
ゲート線１６が、画素１７ａ、１７ｂ間の隔離線Ｍを中
心として対称的に配置されている。

【００１４】図２は図１の一部を拡大視したものであ
る。この図を用いて本液晶表示装置の平面構成を詳細に
見ると、ソース線１５とゲート線１６が互いに直交して
設けられ、これら配線１５、１６により区画された領域
が、隔離された２つの画素１７ａ、１７ｂとなってい
る。また、ソース線１５とゲート線１６の各交点近傍に
薄膜トランジスタ１９が設けられ、ソース線１５、ゲー
ト線１６から薄膜トランジスタ１９のソース電極２０、
ゲート電極２１がそれぞれ延出している。また、薄膜ト
ランジスタ１９のドレイン電極２２にはコンタクトホー
ル２３を介して画素電極２４が接続されている。

【００１５】また、隔離線Ｍを挟んで隣接する２つの画
素１７ａ、１７ｂに着目すると、例えば図２中の４つの
画素のうち、左側の画素１７ａではゲート線１６がこの
画素における左側に設けられ、一方、右側の画素１７ｂ
ではゲート線１６がこの画素における右側に設けられる
というように、隔離線Ｍを挟んで隣接する２つの画素１
７ａ、１７ｂにおける各ゲート線１６は、これら各画素
１７ａ、１７ｂにおけるそれぞれ反対側の辺に沿って対
称的に配置されている。

【００１６】図３は本実施の形態の液晶表示装置の断面
構造を示すものである。この液晶表示装置は、図３に示
すように、第１の基板２５の表面上に薄膜トランジスタ
１９、画素電極２４が設けられ、第２の基板２６の表面
上にカラーフィルタ２７、ブラックマスク２８、対向電
極２９が設けられ、これら一対の基板２５、２６間に液
晶層４１が設けられたものである。ここで用いる液晶
は、負の誘電率異方性を有するもの、正の誘電率異方性
を有するもののいずれであってもよい。なお、ここでは
配向膜の図示は省略する。

【００１７】また、薄膜トランジスタ１９の部分には、
第１の基板２５上にゲート線１６から導出されたゲート
電極２１が形成され、このゲート電極２１を覆うように
ＳｉＯ₂やＳｉＮ_x等からなるゲート絶縁膜３０が形成さ
れている。ゲート電極２１の上方にあたるゲート絶縁膜
３０上面にはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からな
る半導体層３１が設けられ、さらにこの半導体層３１上
にｎ⁺ 型ａ−Ｓｉ層３２が設けられ、その上にアルミニ
ウム等の導電体からなるドレイン電極２２とソース線１
５から導出されたソース電極２０が形成されている。そ
して、これらドレイン電極２２、ソース電極２０を覆う
ようにＳｉＯ₂やＳｉＮ_x等からなるパッシベーション膜
３３が形成されるとともに、ドレイン電極２２上にこの
パッシベーション膜３３を貫通するコンタクトホール２
３が形成され、このコンタクトホール２３を通じてドレ
イン電極２２と電気的に接続されるＩＴＯ等の透明導電
性材料からなる画素電極２４がパッシベーション膜３３
上に形成されている。

【００１８】本実施の形態の液晶表示装置においては、
液晶層４１を挟んで対向する画素電極２４と対向電極２
９との間に電界が印加されることで液晶分子が駆動され
る。ところが、通常、画素電極２４は１ないし１０Ｖ程
度の電位、ゲート線１６は走査電圧が印加されていない
状態で−６Ｖ程度の電位となっているため、画素電極２
４とゲート線１６との間には大きな電位差が生じる。そ
の結果、図４に示すように、画素電極２４と対向電極２
９との間に生じた電界Ｅは画素電極２４と同一基板上に
設けられたゲート線１６に引っ張られ、電界Ｅはゲート
線１６の側に向けて傾くようになる。この場合、図４に
おける左右方向は画素電極２４の短辺方向であるため、
電界Ｅは特に傾きやすい。なお、ゲート線１６に走査電
圧が印加された際には画素電極２４とゲート線１６の間
の電位差は小さくなるが、走査電圧は瞬間的にパルスの
形で印加されるものであり、液晶の配向方向には影響し
ない。

【００１９】そこで、隔離線Ｍを挟んで隣接する２つの
画素１７ａ、１７ｂについて見た場合、画素１７内にお
けるゲート線１６の位置が対称的、すなわち互いに逆で
あることから、その電界Ｅの傾く方向も逆になり、図１
に傾き方向を矢印Ｅで示したように、各方向に傾いた電
界Ｅに応じて液晶分子が傾いて立ち上がる。なお、２本
のゲート線１６、１６を挟んで対向する２つの画素に関
しても電界Ｅは逆向きである。この作用により、液晶の
配向方向による非対称なコントラストが、ソース線１５
に沿う方向に並ぶ２つの画素１７ａ、１７ｂで平均化さ
れることになり、この液晶表示装置の構成により全体と
して視野角を拡大することができる。

【００２０】また、本実施の形態の液晶表示装置の場
合、囲い電極を設けた従来の液晶表示装置のように画素
の中央でディスクリネーションが生じるようなことがな
く、ディスクリネーションが生じたとしてもそれは隣接
する画素１７ａ、１７ｂ間の個所（例えば図４中符号Ｄ
で示す個所）で生じるのみである。ところが、この個所
は通常の液晶表示装置でも元来ブラックマスク２８が設
けられる個所であるから、本実施の形態の構成によるデ
ィスクリネーションが開口率に悪影響を及ぼすことはな
い。したがって、本実施の形態の液晶表示装置によれ
ば、開口率を低下させることなく広視野角化が図れる、
という効果を奏することができる。さらに、本実施の形
態の液晶表示装置の場合、配向電極を特に設ける必要が
ないため、極めて簡単な配線構成で上記の効果を得るこ
とができる。

【００２１】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態を図５、図６を参照して説明する。図５は
本実施の形態の液晶表示装置の画素の構成を示す平面
図、図６は画素電極の部分で切断した断面図を示してい
る。本実施の形態の液晶表示装置に関しては、第１の基
板側の構成は第１の実施の形態と全く同様であり、第２
の基板側の対向電極に窓を設けた点のみが第１の実施の
形態と異なっている。そこで、図５、図６において、図
１ないし図４と共通の構成要素に関しては同一の符号を
付し、詳細な説明は省略する。

【００２２】本発明の液晶表示装置においては、画素電
極と対向電極間または画素電極と配向電極間の電位差、
これら電極の相対的な位置関係によって、電界の曲がり
具合が変わり、液晶分子の傾き具合が変わるものであ
る。そして、この液晶分子の傾き具合を調節することに
よって、コントラストの視野角依存性を制御することが
できる。その場合、第１の実施の形態の構成のみでは液
晶分子の傾き量が不充分であり、傾き量をより大きくし
たい場合には、図５および図６に示す本実施の形態の構
成のように、画素電極２４と対向する対向電極２９のう
ち、画素電極２４の上方であってゲート線１６から遠い
側の辺、すなわち隔離線Ｍに沿った部分に窓３７を形成
するとよい。

【００２３】対向電極２９にこのような窓３７を形成し
た場合、図６に示すように、画素電極２４上のゲート線
１６から離れた側の端部ではその上方に対向電極２９が
存在しないことになるため、画素電極２４と対向電極２
９との間に生じる電界Ｅ’が窓を設けない場合の電界
（図４における電界Ｅ）に比べてより傾いた状態とな
る。このように、対向電極２９に窓３７を設け、さらに
窓３７の寸法を最適化することによって液晶分子の傾き
具合を変えることができ、コントラストの視野角依存性
を制御することができる。なお、ここでは、図５に示す
上側の２つの画素の間と下側の２つの画素の間にそれぞ
れ窓を設けた例を示したが、これらの窓は分かれている
必要はなく、一つのつながった窓であってもよい。さら
に、図５に示したように、複数の画素全てにわたって対
向電極２９を設けるのではなく、図７に示したように、
各画素毎に分割した対向電極２９ａを設け、この分割対
向電極２９ａの隔離線に沿う部分を切り欠いて窓３７ａ
としてもよい。

【００２４】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態では、薄膜トランジスタが逆スタガ
型の例を示したが、この薄膜トランジスタはスタガ型で
あってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
液晶表示装置においては、信号配線に沿って隣接する隔
離した２つの画素において、これら２つの画素に対応す
る走査配線が隔離線を中心として対称的に配置されてい
るため、これら各画素の走査配線側に向けてそれぞれ逆
方向に電界が傾くことになり、各方向に傾いた電界に応
じて液晶分子が傾いて立ち上がる。これにより、液晶の
配向方向による非対称なコントラストが、信号配線を挟
んで隣接する２つの画素で平均化され、全体として視野
角を拡大することができる。さらに、囲い電極を設けた
従来の液晶表示装置のように画素の中央でディスクリネ
ーションが生じるようなことがなく、ディスクリネーシ
ョンが生じたとしてもそれは隣接する画素間の隔離線ま
たは走査配線に沿った個所で生じるのみである。ところ
が、この個所は一般的な液晶表示装置において元来ブラ
ックマスクが設けられる個所であるから、本発明の構成
に起因するディスクリネーションが開口率に悪影響を及
ぼすことはない。したがって、本発明の液晶表示装置に
よれば、開口率を低下させることなく広視野角化が図れ
る、という効果を奏することができる。さらに、配向電
極を特に設ける必要がないため、極めて簡単な配線構成
で上記の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態である液晶表示装
置の画素全体の概略構成を示す平面図である。

【図２】 同、液晶表示装置の要部の拡大図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】 本発明の第２の実施の形態である液晶表示装
置の画素の構成を示す平面図である。

【図６】 図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図７】 同、実施の形態の液晶表示装置において、対
向電極の形態を変えた例を示す平面図である。

【図８】 囲い電極を用いた従来の液晶表示装置の画素
の構成を示す平面図である。

【図９】 図８のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。

【図１０】 ＴＮモードの液晶表示装置の一般的な視野
角依存性を示す図である。

【符号の説明】

１５ ソース線（信号配線） １６ ゲート線（走査配線） １７ａ，１７ｂ 画素 １９ 薄膜トランジスタ ２４ 画素電極 ２５ 第１の基板 ２６ 第２の基板 ２９，２９ａ 対向電極 ３７，３７ａ 窓 ４１ 液晶層

【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶層が設けられ、これ
   ら一対の基板のうち一方の基板の対向面上に、複数の信
   号配線と複数の走査配線とが互いに直交して設けられ、
   これら配線によって区画された領域が隔離された２つの
   画素となり、前記信号配線と走査配線の各交点近傍に薄
   膜トランジスタが設けられるとともに、前記信号配線に
   沿って隣接する前記隔離された２つの画素においてこれ
   ら各画素に対応する前記走査配線が、画素間の隔離線に
   対して対称的に配置されていることを特徴とする液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】 前記一方の基板と対向する他方の基板上
   に設けられた対向電極の前記隔離線に沿う部分に窓が設
   けられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。