JP2018189707A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１０００ｐｐｉ程度の高精細画面においても、必要な画面輝度を確保する。【解決手段】第１の方向に延在する走査線ＧＬと、前記第１の方向と直角な方向である第２の方向と角度θ１をなす方向に延在し、前記走査線ＧＬと交差した後、前記第２の方向と角度−θ１をなす方向に延在する映像信号線ＳＬを有し、前記映像信号線ＳＬと前記走査線ＧＬとで囲まれた領域に画素が形成された液晶表示装置であって、前記画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、前記ＴＦＴを覆う平坦化膜、前記平坦化膜の上に形成された第１の電極、絶縁膜を介して前記第１の電極の上に形成された第２の電極、前記平坦化膜に形成された前記第１の電極と前記ＴＦＴを接続するためのコンタクトホールＣＨを有し、前記第２の電極は複数の画素について共通に形成され、かつ、前記映像信号線と平行に延在するスリットを有し、前記スリットは、前記第２の方向に配列する複数の前記画素に対して連続して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は表示装置に係り、特にＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）等に使用される高精細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）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。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。

液晶表示装置は視野角特性が問題である。ＩＰＳ（Ｉｎ ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は優れた視野角特性を有している。一方、画面が高精細になると画素の透過率が問題になる。すなわち、画素におけるスルーホールや映像信号線等の画像形成に直接寄与しない領域の割合が相対的に増加するからである。また、液晶表示装置では、液晶の回転方向が異なることによるドメインが発生するが、ドメインでは光が透過しないので、透過率をさらに低下させる。

特許文献１には、ＩＰＳ方式の液晶表示装置であって、コモン電極が水平方向に延在する複数のスリットを有する画素において、ドメインによる透過率の低下を防止するために、スリットを隣接する水平方向の画素に連続して形成する構成が記載されている。特許文献２には、ＩＰＳ方式の液晶表示装置であって、コモン電極が水平方向と若干の角度を有する方向に延在する複数のスリットを有し、画素内に２個のドメインを有する構成において、隣接する水平方向の画素に共通のスリットを形成した構成が記載されている。

特開２０１１−１８６０１０号公報 特開２０１０−８５８１０号公報

今後市場拡大が期待されるＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）ビュアー用途に、１０００ｐｐｉ程度、あるいはそれ以上の精細度と高速応答を両立した液晶表示装置が求められているが、その実現にはいくつかの課題がある。

すなわち、画素が小さくなることに伴う、透過率の低下である。さらに、画素の透過領域にドメインが発生するが、ドメインは、透過率を低下させる。また、保持容量は画素電極とコモン電極との間に容量で決められるが、画素が小さくなることによって画素電極が小さくなり、その結果保持容量が小さくなる。保持容量が小さくなるとフリッカを生じさせる。さらに、
ＶＲ等では、動画を視ることが多いので、液晶の応答速度を速める必要があるが、このためには、液晶材料が限定される。

本発明はこのような課題を解決して、自然な画像を実現することが出来る超高精細液晶表示装置を実現することである。

本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な主な手段は次のとおりである。

（１）第１の方向に延在する走査線と、前記第１の方向と直角な方向である第２の方向と角度θ１をなす方向に延在し、前記走査線と交差した後、前記第２の方向と角度−θ１をなす方向に延在する映像信号線を有し、前記映像線と前記走査線とで囲まれた領域に画素が形成された液晶表示装置であって、前記画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、前記ＴＦＴを覆う平坦化膜、前記平坦化膜の上に形成された第１の電極、絶縁膜を介して前記第１の電極の上に形成された第２の電極、前記平坦化膜に形成された前記第１の電極と前記ＴＦＴを接続するためのコンタクトホールを有し、前記第２の電極は複数の画素について共通に形成され、かつ、前記映像信号線と平行に延在するスリットを有し、前記スリットは、前記第２の方向に配列する複数の前記画素に対して連続して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記スリットは、前記走査線の付近において前記第２の方向に対して、前記θ１よりも角度が大きくなるように屈曲していることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

本発明の液晶表示装置の例を示す斜視図である。 第２の基板の構成を示す平面図である。 実施例１の画素構成を示す平面図である。 実施例１の画素構成を示す平面図である。 図２ＡのＡ−Ａ’断面図である。 図２ＡのＢ−Ｂ’断面図である。 液晶分子の動作を示す模式図である。 液晶分子の動作を示す模式図である。 ドメインの例を示す模式図である。 実施例２の画素構成を示す平面図である。 実施例２の画素構成を示す平面図である。 実施例３の画素構成を示す平面図である。 図７のＡ−Ａ’断面図である。 図７のＢ−Ｂ‘断面図である。 実施例４の画素構成を示す平面図である。 実施例４の画素構成を示す平面図である。 実施例５の画素構成を示す平面図である。 実施例５の画素構成を示す平面図である。 図１２ＡのＡ−Ａ’断面図である。 図１２ＡのＢ−Ｂ’断面図である。 実施例６の画素構成を示す平面図である。 実施例６の画素構成を示す平面図である。 図２ＡのＡ−Ａ’断面に対応する実施例７の断面図である。 図２ＡのＢ−Ｂ’断面に対応する実施例７の断面図である。 実施例８の画素構成を示す平面図である。 図１４ＡのＡ−Ａ’断面に対応する実施例８の断面図である。 実施例８の画素構成を示す平面図である。 比較例１を示す平面図である。 比較例２を示す平面図である。 本発明の１例を示す平面図である。 比較例３を示す平面図である。 比較例４を示す平面図である。 比較例４の他の例を示す平面図である。

一画素に必要な保持容量は薄膜トランジスタのリーク特性で決まるので、１０００ｐｐｉの画素であっても現状の５００ｐｐｉと同様の保持容量が必要になる。保持容量確保のために、本発明の一例は次のような構成としている。低温ポリシリコンをチャネル部に有する、現在最も一般的な薄膜トランジスタを使用するために、電極を３層積層構造にする。

即ち、ＩＰＳの１種である、従来のＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）構造においてコモン若しくはソース電極のうち薄膜トランジスタに近接する方をベタ平面状、他方を櫛歯状もしくはスリット状にしてその重畳部を保持容量としているが、本発明の一例では、薄膜トランジスタ側にベタ平面状電極を追加して３層積層構造とし、ベタ平面状電極同志の重畳部を新たに保持容量としている。

また、応答特性を向上するには低粘度のポジ液晶が好適だが、ポジ液晶では画素の両端にドメインが発生する。ドメインは液晶配向の回転方向が正常配向部と逆になっており、個々のドメインは正常配向部により隔てられているが、ドメインと正常配向部の境界は極めて不安定である。例えば画素両端のドメインが融合すれば境界が消失して安定化するが、高精細画素では正常配向部の幅が狭いので、画素両端のドメインが融合しやすくなりドメインが不安定化する。その抑制のため画素電極に蟹足構造を導入すると、電界印加に伴う液晶の回転角が小さくなるので透過率が低下する。高精細画素において蟹足構造を導入すると画素全体に占める面積比が大きいので、透過率の低下も大きい。

本発明では、以下の実施例に述べるように、ドメインが発生しにくい画素構成とすることによって、超高精細の画面においても、必要な透過率を確保できるようにしている。また、ドメインが発生しにくい構成とすることによって、液晶材料の選択範囲が広がり、高速応答に対応できる液晶材料を使用することが出来る。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

本発明の液晶表示装置の外観と構成を図１に示す。図１Ａに示した様に主に第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２が液晶層ＬＣ（図３Ａ参照）を挟持して成り、第二の基板ＳＵ２側にバックライトＢＬを有する。図１Ｂは第二の基板ＳＵ２の液晶層ＬＣに近接する面であり、中央の表示部ＤＰの周辺には周辺回路ＰＣと接続部ＣＮがあり、駆動用回路は接続部ＣＮを介して接続される。バックライトＢＬは導光板と光源から構成され、光源ＬＳは青色発光ダイオード上に蛍光体を積層したもので、導光板の側面に配置されていて白色光を発する。

本発明の液晶表示装置を構成する画素の平面図を図２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａは画素６つとその周辺を含み、第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、第二の電極Ｅ２（図２Ｂ参照）、ポリシリコン層ＰＳ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨの平面分布を示す。映像信号線ＳＬと走査線ＧＬの交差部にポリシリコン層ＰＳを有し、ポリシリコン層ＰＳは台座層ＢＳを介してコンタクトホールＣＨにおいて第二の電極Ｅ２に接続されている。尚、コンタクトホールＣＨは第二の平坦化膜ＯＣ２、第四の絶縁膜ＩＬ４、第一の電極Ｅ１の孔から構成されるが、図２Ａでは第二の平坦化膜ＯＣ２の孔で示している。

図２Ａにおいて、図中、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは互いに交差する方向であり、走査線ＧＬは第１方向Ｘに沿って延伸している。映像信号線ＳＬは、第２方向Ｙに延伸し、第２方向Ｙに対して、第１角度θと第１角度θと、第２方向Ｙに対して線対称な第２角度−θで屈曲している。

図２Ｂは第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨ、第二の電極Ｅ２、第三の電極Ｅ３の平面分布を示す。第一の電極Ｅ１は概略ベタ平面状で、規則的に形成された孔を有し、孔はコンタクトホールＣＨを内側に含む様に形成されていて、第一の電極Ｅ１はコンタクトホールＣＨ内には分布しない。第二の電極Ｅ２は映像信号線ＳＬと走査線ＧＬで形成される格子内に分布するが、映像信号線ＳＬと走査線ＧＬの片方若しくは両方と重畳する場合もあり、コンタクトホールＣＨ内にも分布する。第三の電極Ｅ３も概略ベタ平面状であるが、図２Ｂ中に破線で示した様に映像信号線ＳＬに概略平行なスリット構造を有し、スリット構造の内部にコンタクトホールＣＨが位置する。

なお、第三の電極Ｅ３はスリット構造により第１方向Ｘに分断されているが、図示しない配線によりスリット構造を挟む２つの第三の電極Ｅ３は接続され、共通な電位（共通電圧）が供給されている。

図２Ａ中に記載した断面ＡＡ’、断面ＢＢ’における断面図をそれぞれ図３Ａ、図３Ｂに示す。図３Ａは画素中央における断面であり、図３Ｂはアクティブ素子を含む断面である。第一の基板ＳＵ１は厚さ０．２mmのホウケイサンガラス製であり、第一の基板ＳＵ１上には液晶層ＬＣに近接する側より第一の配向膜ＡＬ１、第一の平坦化膜ＯＣ１、カラーフィルタＣＦ、ブラックマトリクスＢＭが形成されている。

第二の基板ＳＵ２も第一の基板ＳＵ１と同じく厚さ０．２mmのホウケイサンガラス製であり、第二の基板ＳＵ２上には液晶層ＬＣに近接する側より第二の配向膜ＡＬ２、第三の電極Ｅ３、第五の絶縁膜ＩＬ５、第二の電極Ｅ２、第四の絶縁膜ＩＬ４、第一の電極Ｅ１、第二の平坦化膜ＯＣ２、台座層ＢＳ、映像信号線ＳＬ、第三の絶縁膜ＩＬ３、第二の絶縁膜ＩＬ２、走査線ＧＬ、第一の絶縁膜ＩＬ１、ポリシリコン層ＰＳ、第二のアンダーコート膜ＵＣ２、第一のアンダーコート膜ＵＣ１、遮光層ＬＳを有する。

第一の配向膜ＡＬ１は光配向性のポリイミド膜であり、第一の平坦化膜ＯＣ１は非感光性の透明有機膜から成り、ブラックマトリクスＢＭは黒色顔料を含むネガ型フォトレジストから成る。カラーフィルタＣＦは周期的に繰り返し配列された赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣからなる。赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣはいずれもストライプ状の平面形状で、それぞれ赤色、緑色、青色の顔料を含むネガ型レジストから形成される。尚第一の基板上のカラーフィルタＣＦとブラックマトリクスＢＭの積層順はこれに限らず、例えばブラックマトリクスＢＭをカラーフィルタＣＦよりも液晶層ＬＣ側に積層すると、視角混色を低減する効果が得られる。

第二の配向膜ＡＬ２は第一の配向膜ＡＬ１と同じく光配向性のポリイミド膜であり、第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２と第三の電極Ｅ３はいずれも透明酸化物導電膜、例えばＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)膜である。第二の電極Ｅ２は画像信号に対応した電位を印加されており、第一の電極Ｅ１と第三の電極Ｅ３は共通電位を印加されていて、第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２の重畳部、および第二の電極Ｅ２と第三の電極Ｅ３の重畳部は保持容量として機能する。

第四の絶縁膜ＩＬ４と第五の絶縁膜ＩＬ５は低温成膜された窒化珪素膜であり、第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２に挟まれて保持容量を形成する。第二の平坦化層ＯＣ２はポジ型有機透明レジストであり、台座層ＢＳと映像信号線ＳＬは同層で、例えば、チタン、アルミニウム（あるいはアルミニウム合金）、チタンの３層積層膜である。第三の絶縁膜ＩＬ３は窒化珪素膜で、第二の絶縁膜ＩＬ２と第一の絶縁膜は酸化珪素膜である。走査線ＧＬと遮光層ＬＳは例えばモリブデンタングステン合金膜で、ポリシリコン層ＰＳはアモルファスシリコン膜をレーザーアニール法で多結晶化した膜であり、第一のアンダーコート膜ＵＣ１と第二のアンダーコート膜ＵＣ２はそれぞれ窒化珪素膜、酸化珪素膜である。

図２Ａ乃至３Ｂには図示していないものの、映像信号線ＳＬと走査線ＧＬの交差部の一部にポストスペーサを有しており、液晶層ＬＣを保持しなおかつその層厚を表示面内で均一化する。ポストスペーサは第一の基板ＳＵ１上、若しくは第二の基板ＳＵ２上に形成された、例えば円柱状の有機膜である。あるいはまた第一の基板ＳＵ１上と第二の基板ＳＵ２上の両方にあっても良く、この場合その平面形状を棒状として互いに交差するように配置すれば、押し圧力印加時の擦過部がポストスペーサの頂部に限定されてコントラスト比の低下が生じにくくなる。

液晶層ＬＣは配向方向の誘電率がその垂直方向よりも大きい正の誘電率異方性を有し、高抵抗で尚且つ室温を含む広い温度範囲でネマチック相を示す。液晶層ＬＣの電圧無印加時における配向状態はホモジニアス配向であり、図２Ａ中にその電圧無印加時の配向状態を円筒状の液晶分子ＬＣＭ１及びＬＣＭ２を用いて模式的に示してある。

第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２に電位差を付与すると、第一の電極Ｅ１近傍の液晶層ＬＣ中にフリンジ電界ＥＦが形成される。このように本実施例の液晶表示装置はＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式であり、図３Ａ中に破線で示したように液晶層ＬＣにはその層方向に平行な成分を含むフリンジ電界ＥＦが印加される。この時液晶層ＬＣの配向状態は図２Ａ中のＬＣＭ１およびＬＣＭ２に矢印で示したように配向方向の方位が層内で回転するように変化する。

この他にも液晶層ＬＣは配向方向の誘電率がその垂直方向よりも小さい負の誘電率異方性としても良く、その際には電圧無印加時の配向状態を図２Ａ中に記載した方向から９０度回転した方向にする。正の誘電率異方性の液晶層ＬＣは低粘度で応答特性に優れ、負の誘電率異方性の液晶層ＬＣは電圧印加時の配向がより均一で高透過率という特長を有する。

第一の基板ＳＵ１の上側と第二の基板ＳＵ２の下側には第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２がそれぞれ配置され、第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２の吸収軸は液晶パネルの法線方向から観察して直交するように設定されていて、尚且つ第二の偏光板ＰＬ２の吸収軸は液晶層ＬＣの配向方向に平行である。以上のような第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２と液晶層ＬＣの軸配置により、ノーマリーブラック型の電圧−輝度特性が得られる。即ち電圧無印加時に暗表示となり、電圧印加と共に透過率が増大して明表示となる。

ＦＦＳ方式では電圧印加時に液晶層ＬＣが層内で回転するように配向変化するが、この時視角方向にて色相が黄色みを帯びる方位と青みを帯びる方位が９０度周期の方位角で生じる。これを解消するため、図２Ａ及び図２Ｂに示したように一画素を概略平行四辺形として、隣接する画素間でその傾きが互いに逆になるように配置する。液晶層ＬＣの回転方向が逆になった画素を近接して繰り返し配置して、尚且つ個々の画素が十分に微小であれば視角方向の色相が平均化されて観察される。黄色みと青みが平均化されて無彩色になって観察されるので、着色が解消する。

ＦＦＳ方式液晶表示装置では液晶層ＬＣに最も近接する電極に櫛歯状もしくはスリット状の平面形状を付与する。本実施例では第三の電極Ｅ３がこれに該当し、第三の電極Ｅ３はコモン電位のためスリット構造を有するが、液晶表示装置が高精細化すると電極の加工精度の制約により画素内に単一のスリット状構造しか配置できなくなる。

台座層ＢＳを映像信号線ＳＬと同層にして形成すれば製造工程を簡略化できるが、液晶表示装置を高精細化した際には台座層ＢＳに近接する２つの映像信号線ＳＬとの距離を同一にして、２つの映像信号線ＳＬのいずれとも短絡しないようにする。その結果台座層ＢＳは画素の中央部に配置することになり、台座層ＢＳと電極を接続するコンタクトホールＣＨもまた画素の中央から大きくずらすことはできない。

液晶層ＬＣを駆動するフリンジ電界はスリット境界に発生するが、これが画素境界に偏って配置されると隣接する画素上の液晶層ＬＣにも配向変化が及ぶ。この場合、純色表示時に色純度が低下するなどの不都合が生じるので好ましくない。そのため高精細画素では少なくともブラックマトリクスＢＭに被覆されていない部分において、一本のスリットを画素中央に配置しなければならない。

本実施例の第三の電極Ｅ３のスリット構造はコンタクトホールの後に形成することになるが、具体的には第五の絶縁膜ＩＬ５上にＩＴＯを成膜した後にフォトレジストを塗布する。高精細画素ではコンタクトホールの孔径も制約され、少なくとも画素幅の半分以下にしなければならない。尚且つ映像信号線ＳＬと第一の電極Ｅ１を平面図上で重畳しないように配置するような余裕はないので、映像信号線ＳＬと第一の電極Ｅ１の間の寄生容量を低減するため第二の平坦化膜ＯＣ２の膜厚も厚くしなければならない。その結果コンタクトホールＣＨは狭くて深い孔になり、孔の断面は逆台形で、本実施例においては頂部孔径が４μm、底部孔径が３μm、深さが３μmになる。以下、単にコンタクトホールＣＨの径という場合は、コンタクトホールＣＨの深さの１／２の位置におけるコンタクトホールの径を言う。

この上にフォトレジストを塗布するとその流動性によりコンタクトホールＣＨ内に流れ込み、コンタクトホール内で膜厚が局所的に厚くなる。正常な膜厚の部分をマスクに近い寸法でパターンニングする露光現像条件ではコンタクトホール内にレジストが残り、コンタクトホール内のレジストを除去するような露光現像条件では正常膜厚部は大幅なオーバーエッチングになる。そのため、スリット境界がコンタクトホール内を通らないようにしなければならず、具体的にはコンタクトホールＣＨをスリットの内側に配置するか、あるいはまたスリットの外側に配置しなければならない。本実施例はこのうちコンタクトホールＣＨをスリットの内側に配置した例である。

共通電位にある電極の抵抗を低減するためメタル配線を配置する場合があり、この時メタル配線は平面図上において概略映像信号線ＳＬに重畳するように配置される。本実施例のようにコンタクトホールＣＨをスリットの内側に配置すれば、メタル配線を第三の電極Ｅ３に積層して配置することが可能になる。

誘電率異方性が正の液晶材料は電界印加時に分子軸が電界方向に沿うように配向変化するが、前述のようにＦＦＳ方式で生じる液晶層ＬＣの配向変化は層内での回転である。

回転方向が時計回りＣWになるか反時計回りＡＣＷになるかは電界方向ＥＦと初期配向方向ＡＤの関係で決定され、より少ない回転角度で電界方向に平行になる方に定まる。図４Ａ及び図４Ｂではいずれにおいても反時計回りＡＣＷの方が回転角が小さいので、液晶層ＬＣは反時計回りに回転する。なお、図４Ａ及び図４ＢのＥ３は第３電極Ｅ３のスリットを表している。

図４Ａに示した様に時計回りＣＷと反時計回りＡＣＷの回転角の違いを大きくするほど一方の配向変化が安定化して、後述するドメインが発生しにくくなるが、この時回転角が小さくなり透過率が低下する。スリット方向と初期配向方向ＡＤのなす角を配向角とすると、一般的には透過率を優先して図４Ｂに示した様に配向角を１０度前後の角度にしている。この時時計回りＣＷと反時計回りＡＣＷの回転角の違いが小さくなるので、後述するドメインが発生しやすくなる。

もし仮にスリット構造を各画素内に収まるサイズとして各画素の内部にスリット端部を配置した場合、スリット端部では図５に示した様に電界方向ＥＦの方位が１８０度回転して分布している。図５中のA点とその向かい側のＥ点はスリット部にあり、この二点を結ぶスリット端部にある点上の電界方向ＥＦを追えば、A点からＥ点に行くまでにその方位は１８０度回転する。そのため、スリット部に対して逆回転の方が液晶層ＬＣの回転角が小さくなる部分がスリット端部の一部に必ず生じる。図５にはスリット端部上のＢ点、Ｃ点、Ｄ点を例に、スリット端部上における電界方向を示してある。

図５のスリット部Ａ、Ｅでは反時計回りＡＣＷの方が回転角が小さいが、画素端部のＢでは時計回りＣＷの方が回転角が小さくなっている。回転方向が逆の部分はドメインと呼ばれ、ドメインと正常部の境界では時計回りと反時計回りの回転が拮抗して液晶層ＬＣが動けなくなる。ＦＦＳ方式はノーマリーブラック型の電圧−輝度特性であることから、境界は暗線になる。電界方向ＥＦと初期配向方向ＡＤの関係で決まるドメイン境界を、図５中に太線で示している。

境界部は電界方向に対して垂直に近い配向方向であるため電気エネルギーが高く、尚且つその近傍で液晶配向が時計回りから反時計回りに急激に変化するため配向エネルギーも高い。このようにドメインと正常部の境界は極めて不安定で、外部からの応力や液晶層ＬＣの熱揺らぎでその位置が容易に変化し、図５に示した電界方向ＥＦと初期配向方向ＡＤの関係で決まる分布よりも拡大する場合がある。

ドメインはスリット構造の両端に発生するが、例えば２つのドメインが融合すると境界が消失して液晶層ＬＣは安定化する。特に高精細画素では画素が小さく両端のドメイン間の距離も小さいので２つのドメインが見かけ上引き合うような動きを示し、ドメインはより不安定になる。画素毎にドメインの位置が異なると画素毎に透過率が異なりムラになって見えるので好ましくない。更にドメインの分布が時間と共に変動すると、ムラが動いて見える。

ドメインをスリット端部から動かないようにするには、例えばスリット端部でスリットを屈曲させて、逆回転に必要な回転角を大きくすれば良い。しかしこの時図４Ａに示した様に液晶層ＬＣの回転角が減少するので、屈曲部の透過率は低下する。ドメイン安定化に必要な屈曲部のサイズは画素サイズに依らず一定なので、高精細画素ほど透過率の低下が大きい。

また、屈曲部はＩＴＯを加工する際のエッチングがオーバーになるかアンダーになるかで形状が変化しやすく、例えばアンダーになれば屈曲部は十分な長さにならないので、その分の尤度も考慮に入れてスリット屈曲部を大きめに形成しなければならず、このことも透過率低下の要因となっている。そこで図２Ｂに示した様に画素間でスリット構造を繋げれば、スリット屈曲部をより画素端部にシフトできる。

この場合、第３の電極Ｅ３のスリットと第二の電極Ｅ２の境界が交差する付近にドメインが発生するが、ドメインの発生位置は画素境界であり、なおかつ画素境界から動きにくい。また、スリット構造を繋げたことによりエッチングのオーバー、アンダーによるスリット構造の形状変化も生じなくなる。これにより、ドメイン安定化と高透過率を両立することができる。

本実施例では電極を第一の電極Ｅ１、第二の電極Ｅ２、第三の電極Ｅ３の三層で形成して、第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２の重畳部、および第二の電極Ｅ２と第三の電極Ｅ３の重畳部を保持容量としたことにより画素面積が小さいにもかかわらず十分な保持容量を形成でき、これによりフリッカによるちらつきのない表示を得ることができる。

この時液晶層ＬＣに近接する第三の電極Ｅ３を共通電位とすることで、第三の電極Ｅ３に図２Ｂに破線で示したような画素間で連続したスリット構造を付与することができる。図２Ｂに破線で示した第三の電極Ｅ３のスリット構造はスリット構造中にコンタクトホールＣＨを含み、スリット構造は画素中央に位置してなおかつ画素間で連結していて、画素間ではスリット構造の傾き角を画素中央よりも増大させており、これまで述べたような高精細画素の課題を解決するものである。このようなスリット構造とコンタクトホールＣＨの配置により、コンタクトホールＣＨと干渉することなくスリット構造を安定して形成し、ドメインを安定化してムラの発生を防ぎ、なおかつ高透過率が得られる。

本実施例では実施例１に比較してスリットの内側に配置したコンタクトホールＣＨをスリットの外側に配置した。本実施例の液晶表示装置を構成する画素の平面図を図６Ａ及び図６Ｂに示す。図６Ａと図６Ｂは同じものであるが、図６Ａでは半導体層ＰＳが記載され、図６Ｂでは第1電極Ｅ１の境界（ホール）と第２電極Ｅ２が記載されている。

コンタクトホールＣＨは映像信号線ＳＬ間のほぼ中央に配置しなければならないので、コンタクトホールＣＨを迂回するように第三の電極Ｅ３のスリット構造の平面分布を変更した。更には、コンタクトホールＣＨを迂回する部分でのスリット構造の傾き方向が画素中央部と同じになるようにしており、これにより迂回部におけるドメインの発生を防いだ。

コンタクトホールＣＨ周辺における第二の平坦化膜ＯＣ２の膜面高さ分布は、カラーフィルタＣＦの断面形状や第二の平坦化膜ＯＣ２の成膜時の流動性、焼成時におけるミドルベークの実施の有無等によって決まる。そのため第二の平坦化膜ＯＣ２の膜面高さ分布がコンタクトホールＣＨを中心になだらかに変化し、尚且つその膜面高さ分布が画素毎に異なる場合がある。

コンタクトホールＣＨが第三の電極Ｅ３のスリット構造の内側に位置するように第三の電極Ｅ３を加工する場合、スリット構造はコンタクトホールＣＨの近傍に分布するため、これを加工するレジスト膜厚もまた画素毎に異なることになる。これにより、コンタクトホールＣＨの周囲におけるスリット構造の加工寸法が画素毎にばらつく場合があった。

本実施例では第三の電極Ｅ３のスリット構造を図６Ａ及び図６Ｂに示したようなコンタクトホールＣＨを迂回するような平面分布にしたことにより、スリット構造をコンタクトホールＣＨから遠ざけることができる。そのためコンタクトホールＣＨ周辺における第二の平坦化膜ＯＣ２の膜面高さ分布に画素毎のばらつきがある場合にもレジスト膜厚のばらつきは少なくなり、第三の電極Ｅ３のスリット構造をより均一に形成することができる。

実施例３では、実施例１の液晶表示装置に対し、第一の基板ＳＵ１上にあったカラーフィルタＣＦを、第二の基板ＳＵ２上に形成した。図７は第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、台座層ＢＳ、赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣ、コンタクトホールＣＨ、第三の電極Ｅ３の平面分布である。

赤色カラーフィルタＲＣ、緑色カラーフィルタＧＣ、青色カラーフィルタＢＣは図７中に破線で記載されており、映像信号線ＳＬと走査線ＧＬのなす格子中に周期的に繰り返し配列されている。また、図７中に記載した断面ＡＡ’、断面ＢＢ’における断面図をそれぞれ図８Ａ、図８Ｂに示す。図８Ａは画素中央における断面であり、図８Ｂはアクティブ素子を含む断面である。

第一の基板ＳＵ１上には液晶層ＬＣに近接する側より第一の配向膜ＡＬ１、第一の平坦化膜ＯＣ１、ブラックマトリクスＢＭが形成されている。第二の基板ＳＵ２は図３Ｂと図８Ｂを比較して明らかなように、第二の平坦化膜ＯＣ２と第三の絶縁膜ＩＬ３の間にカラーフィルタＣＦを追加した構成である。

尚、本実施例の液晶表示装置の第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、第二の電極Ｅ２、ポリシリコン層ＰＳ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨの平面分布は図２Ａと同様になる。また、第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨ、第二の電極Ｅ２、第三の電極Ｅ３の平面分布は図２Ｂと同様になる。

このように本実施例の液晶表示装置はカラーフィルタＣＦがアクティブ素子と同一の基板上にあるＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ Ａｒｒａｙ）方式であり、ＣＯＡ方式には視角混色を低減する効果がある。ここで視角混色とは純色表示したＦＦＳ方式液晶表示装置に特有な現象で、観察方位をカラーフィルタＣＦの繰り返し配列方向に平行にして、法線を含む範囲で極角を変えて観察した際に、その片側で色度が大きく変化して見える現象である。液晶表示装置において画素とカラーフィルタは一対一に対応するように配置されているが、視角混色は互いに対応しない画素とカラーフィルタを光が通過することによって生じる。

このような光路は画素サイズに依らず画素端部で発生しているが、精細度の低い画素では互いに対応する画素とカラーフィルタを通過する光の割合が圧倒的に多いため顕在化しなかった。高精細画素では互いに対応しない画素とカラーフィルタを通過する光の割合が増大するので視角混色が顕在化するが、これは高精細画素の画素幅が小さいことにより、カラーフィルタＣＦと画素のずれ幅やカラーフィルタＣＦと画素間の間隔が画素幅に対して無視できないためである。

カラーフィルタＣＦをアレイ基板上に形成することによりカラーフィルタＣＦと画素のずれ量を低減し、なおかつカラーフィルタＣＦと画素間の間隔も低減できるので、ＣＯＡ方式には視角混色低減の効果がある。また、第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２の厚さを低減すると、製造工程で加わる応力により第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２間に位置ずれが生じる場合があるが、ＣＯＡ方式ではこの様な場合にも視角混色が生じにくくなる。視角混色が生じなければ、鮮やかな純色表示が斜め方向でも得られる。

実施例４では、実施例１の液晶表示装置に対し、コンタクトホールＣＨの位置を２つの映像信号線ＳＬ間の中央から僅かにずらした。本実施例ではコンタクトホールＣＨが概略平行四辺形をした画素の低辺近傍にあるので、コンタクトホールＣＨを平行四辺形の傾き方向に対して逆方向にずらした。これとは逆にコンタクトホールＣＨが画素の頂辺近傍にある場合には、コンタクトホールＣＨを平行四辺形の傾き方向と同じ方向にずらせば良いが、即ちこれは後述する図９Ａ、図９Ｂを逆さまにして見た場合に相当する。

本実施例の液晶表示装置の平面図を図９Ａ、図９Ｂに示す。図９Ａ、図９Ｂは実施例１の図２Ａ、図２Ｂに対応しており、第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨ、第二の電極Ｅ２、第三の電極Ｅ３の平面分布を示す。図９Ａ及び図９Ｂ中に破線で示した様に、第三の電極Ｅ３のスリット構造の幅は画素中央部においてより狭く、コンタクトホールＣＨを含む部分ではより広い。

画素中央部では、一画素内の液晶層ＬＣを配向変化させて尚且つ隣接画素の液晶層ＬＣに配向変化を伝播させないようにスリット構造の幅を決定しているのに対し、コンタクトホールＣＨを含む部分ではコンタクトホール径よりも広くなるようにしているためである。図２Ｂにおいても両者の間を連続的に繋げているが、コンタクトホールＣＨよりも上方においてスリット構造の片側が垂直方向を向いており、この部分においてスリット構造の幅が増大している。

スリット構造の境界部ではフリンジ電界が発生して液晶層ＬＣを配向変化させるが、スリット構造の幅が広いとスリット構造の境界部が隣接画素との境界に近くなり、配向変化が隣接画素に伝播する場合がある。コンタクトホールＣＨ上は第一の基板上に積層したブラックマトリクスＢＭで遮蔽するので、この部分でスリット構造の幅が広くなっても純色の色純度低下は生じない。しかし、コンタクトホールＣＨから離れた部分でストライプ構造の幅が最適値よりも広ければ、配向変化が隣接画素に伝播して純色表示時に色純度低下することもあり、これを防ぐには液晶層厚を低減するなどの必要があった。

本実施例ではコンタクトホールＣＨの位置を中央から１μmずらした。レイアウト上余裕があれば、１μm以上ずらせても良い。図９Ａ、図９Ｂにおいて画素は概略平行四辺形であり、コンタクトホールＣＨは画素下側に位置する。上段の画素は右側に傾いており、下段の画素は左側に傾いているが、上段の画素ではコンタクトホールＣＨを中央から左側に１μmずらし、下段の画素では中央から右側に１μmずらした。台座層ＢＳとコンタクトホールＣＨの接続部分の面積は十分あるため、この場合においても台座層ＢＳと第二の電極Ｅ２間の導通は確保される。

図９Ａ、図９Ｂと図２Ａ、図２Ｂを比較して明らかなように、本実施例ではコンタクトホールＣＨ上方のスリット構造の垂直な部分は短くなり、ストライプ構造の幅が最適値よりも広い部分が縮小した。これにより液晶層ＬＣに用いる液晶材料の複屈折値の許容幅が増え、例えばより低粘度の液晶材料を適用して応答特性を向上することができる。つまり、本発明の構成によればドメインが発生しにくいので、材料の選択範囲が増し、結果的に低粘度の液晶材料を使用することが出来る。

本実施例では、実施例２の液晶表示装置に対し、コンタクトホールＣＨの位置を２つの映像信号線ＳＬ間の中央から僅かにずらした。本実施例ではコンタクトホールＣＨが概略平行四辺形をした画素の低辺近傍にあるので、コンタクトホールＣＨを平行四辺形の傾き方向と同じ方向にずらした。これとは逆にコンタクトホールＣＨが平行四辺形の画素の頂辺近傍にある場合には、コンタクトホールＣＨを平行四辺形の傾き方向と逆の方向にずらせば良いが、即ちこれは後述する図１０Ａ、図１０Ｂを逆さまにして見た場合に相当する。

図１０Ａ及び図１０Ｂは各々実施例２の図６Ａ及び図６Ｂに対応しており、第二の基板ＳＵ２上の映像信号線ＳＬ、走査線ＧＬ、台座層ＢＳ、コンタクトホールＣＨ、第二の電極Ｅ２、第三の電極Ｅ３の平面分布を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂと図６Ａ及び図６Ｂを比較して明らかなように、本実施例ではコンタクトホールＣＨを台座層ＢＳの中央からずらしたことにより、第三の電極Ｅ３のスリット構造のコンタクトホールＣＨを迂回する部分を小さくすることができた。これにより、第三の電極Ｅ３のスリット構造をより安定して形成することが可能になった。また電極Ｅ３のスリット構造が画素中央にある部分をより長くできるので、透過率を向上することができる。

本実施例は、実施例１の液晶表示装置に対し、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したように映像信号線ＳＬと台座層ＢＳを別の層にした。具体的には映像信号線ＳＬと台座層ＢＳの間には第六の絶縁層ＩＬ６を配置し、台座層ＢＳとポリシリコン層ＰＳ間のコンタクトホールは第六の絶縁層ＩＬ６も通貫して台座層ＢＳとポリシリコン層ＰＳを接続するようにした。

図１１Ａ及び図１１Ｂはそれぞれ画素中央、低温ポリシリコン層ＰＳを含む面における断面図であり、それぞれ図１２Ａの断面ＡＡ’、ＢＢ’に対応する。図１２Ａ及び図１２Ｂはそれぞれ図２Ａ及び図２Ｂに対応しており、両者を比較して明らかなように、本実施例の方が台座層ＢＳと映像信号線ＳＬの間隔を短縮しており、これに伴い画素サイズが低減している。これは本実施例において映像信号線ＳＬと台座層ＢＳを別の層にしたことによるもので、映像信号線ＳＬと台座層ＢＳが短絡する可能性がなくなったため、実施例一の液晶表示装置よりも画素幅の更に狭い高精細画素を作成することができる。

一方で映像信号線ＳＬと台座層ＢＳ間の寄生容量は低減すべきであり、例えば映像信号線ＳＬと台座層ＢＳが平面図上で重畳するならば映像信号線ＳＬと台座層ＢＳ間の寄生容量が増大する。第六の絶縁層ＩＬ６の膜厚を増大すればこの様な場合の寄生容量を低減できるが、この場合台座層ＢＳとポリシリコン層ＰＳ間の接続が困難になる。そのため平面図上において映像信号線ＳＬと台座層ＢＳが重畳しないように配置すべきであり、尚且つ図１２Ａ、１２Ｂに示した様に台座層ＢＳを近接する２つの映像信号線ＳＬのほぼ中央に配置すれば寄生容量を最も低減することができる。

この様に映像信号線ＳＬと台座層ＢＳを別の層にした場合にも、台座層ＢＳは近接する２つの映像信号線ＳＬのほぼ中央に位置することになる。その結果コンタクトホールＣＨも画素の中央に位置し、同様にして第三の電極Ｅ３のスリット構造もまたブラックマトリクスＢＭに被覆されない部分において画素中央に位置するように配置すべきである。

第三の電極Ｅ３のスリット構造はコンタクトホールＣＨを内側に含むか、あるいはまたこれを迂回するような平面分布が必要になり、図１２Ａ及び図１２Ｂはこのうち前者の平面分布とした例である。この場合にも保持容量を確保しながらドメインを安定化し、なおかつ高透過率を得ることができる。

実施例７は、実施例１の液晶表示装置に対し、図１３Ａ及び図１３Ｂに示した様に膜構成を簡略化した。図１３Ａ、図１３Ｂはそれぞれ画素中央、低温ポリシリコン層ＰＳを含む面における断面図であり、これを図２Ａ、図２Ｂと比較して明らかなように、図１３Ａ、図１３Ｂでは図２Ａ、図２Ｂにおける第一の電極Ｅ１と第四の絶縁膜ＩＬ４に相当する構成を除いている。

本実施例では保持容量は第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２の重畳部のみとなるが、例えば駆動周波数の増大が必要な用途では保持期間が短くなるので保持容量が少なくてもフリッカが発生しない。あるいはまた、第４の絶縁膜に誘電率の大きい、いわゆるＨｉｇｈ−Ｋ膜を用いれば保持容量が一層であっても十分な保持容量を確保できる可能性があり、Ｈｉｇｈ−Ｋ膜には例えばアルミナや酸化ハフニウム、酸化プラセオジムを用いることができる。また、この場合第一の電極Ｅ１がソース電位に、第二の電極Ｅ２がコモン電位の所謂コモントップ構造になる。

この場合にもコンタクトホールＣＨは画素中央に位置し、第二の電極Ｅ２のスリット構造もブラックマトリクスＢＭに被覆されない部分において画素中央に位置する。そのため、画素端部において第二の電極Ｅ２のスリット構造はコンタクトホールＣＨを内側に含むか、あるいはまたこれを迂回するような平面分布にすれば、ドメインを安定化し、なおかつ高透過率を得ることができる。

実施例８では、図１４Ａ乃至１４Ｃに示すように、スリット構造の幅を可能な限り広くし、スリット構造内部に第二の電極Ｅ２を設け、第二の電極Ｅ２と第三の電極Ｅ３が重ならない構造とするために、スリット構造の幅を可能な限り広くし、コンタクトホールＣＨをスリット構造の内部に形成している。スリット構造内部に第二の電極Ｅ２を設けることで、スリット境界と第二の電極Ｅ２との間隔を広く取ることが可能である。

第二の電極Ｅ２と第三の電極Ｅ３が重ならない構造では、保持容量が小さくなる問題があるが、図１４Ｂに示すように、第一の電極Ｅ１と第二の電極Ｅ２が重なっていることで、一定の保持容量を確保できる。
コンタクトホールＣＨは隣り合う２本の映像信号線ＳＬの間の中央に形成されており、映像信号線ＳＬが図中左右（第１方向Ｘ）に蛇行しており、映像信号線ＳＬの蛇行に合わせてコンタクトホールＣＨの位置も左右に移動し、第２方向Ｙに対して左側に移動したコンタクトホールＣＨと右側に移動したコンタクトホールＣＨとが形成されている。以下、左側に移動したコンタクトホールＣＨを左移動コンタクトホールＣＨＬと呼び、右側に移動したコンタクトホールＣＨを右移動コンタクトホールＣＨＲと呼ぶ。

左移動コンタクトホールＣＨＬと右移動コンタクトホールＣＨＲとは、図中上下（第２方向Ｙ）に並んで配置される。すなわち走査線ＧＬを挟んだ上下の位置関係にあり、同一の映像信号線ＳＬに接続する２つの第二の電極Ｅ２において、映像信号線ＳＬと第二の電極Ｅ２との接続に関与するコンタクトホールＣＨとして、左移動コンタクトホールＣＨＬと右移動コンタクトホールＣＨＲとが設けられる。
スリット構造は右側のスリット境界Ｅ３Ｒと左側のスリット境界Ｅ３Ｌを有しており、スリット構造の第１方向Ｘの幅を最も広くし、かつコンタクトホールＣＨとスリット境界が重ならないためには、左移動コンタクトホールＣＨＬの右側の縁に近接して右側のスリット境界Ｅ３Ｒが形成され、右移動コンタクトホールＣＨＲの左側の縁に近接して左側のスリット境界Ｅ３Ｌが形成される。

ただし、前述したように、スリット境界が画素境界に近接して配置されると隣接する画素上の液晶層ＬＣにも配向変化が及び、純色表示時に色純度が低下するなどの不都合が生じる。

従って、図２Ａ等で示したように、スリット境界の映像信号線ＳＬに対する傾きを変化させて、コンタクトホールＣＨ近傍でスリット構造の第１方向Ｘの幅を広くし、スリット境界を隣接画素から離間させた構造を図１４Ｃに示す。
図１４Ｃでは、図１４Ａ同様に隣合う２つの映像信号線ＳＬの間に、スリット構造が形成され、スリット構造の内部に第二の電極Ｅ２を形成されている。さらには、図１４Ａよりもスリット境界が隣接画素から離間している。
図１４Ｃに示すように、図中上側から左移動コンタクトホールＣＨＬに近接する右側のスリット境界Ｅ３Ｒは、左移動コンタクトホールＣＨＬの右側の縁を避けるように、第２方向Ｙに対して第２角度−θの方向から第２方向Ｙに沿うように方向を変え（右側のスリット境界Ｅ３Ｒの第２方向Ｙに対する角度の絶対値が小さくなり、スリット構造の第１方向Ｘの幅が広がる）、左移動コンタクトホールＣＨＬを越えると一旦第２角度−θ方向にもどり、走査線ＧＬ近傍で映像信号線ＳＬに対して第１の角度θよりも大きな角度に向きを変え、ブラックマトリクスＢＭの開口に近接すると映像信号線ＳＬに対して第１の角度θで傾き、第二の電極Ｅ２に沿って右移動コンタクトホールＣＨＲを越えるまで、第１の角度θの方向に進む。さらに走査線ＧＬ近傍で、映像信号線ＳＬに対して第２の角度−θよりも大きな角度に向きを変え、ブラックマトリクスＢＭの開口に近接すると映像信号線ＳＬに対して第２の角度−θで傾く。なお、スリット境界が第１の角度θよりも大きな角度で傾く部分に対向する第二の電極Ｅ２も第１の角度θよりも大きな角度で傾いている。
さらに、図中上側から左移動コンタクトホールＣＨＬに近接する左側のスリット境界Ｅ３Ｌは、左移動コンタクトホールＣＨＬを越えるまで、第２の角度−θの方向に進み、走査線ＧＬ近傍で、映像信号線ＳＬに対して第１の角度θよりも大きな角度に向きを変え、ブラックマトリクスＢＭの開口に近接すると映像信号線ＳＬに対して第１の角度θで傾き第二の電極Ｅ２に沿って、右移動コンタクトホールＣＨＲに向かい、右移動コンタクトホールＣＨＲに近接すると、右移動コンタクトホールＣＨＲの左側の縁を避けるように、第２方向Ｙに対して第１角度θの方向から第２方向Ｙに沿うように方向を変え（左側のスリット境界Ｅ３Ｌの第２方向Ｙに対する角度の絶対値が小さくなり、スリット構造の第１方向Ｘの幅が広がる）、右移動コンタクトホールＣＨＲを越えると一旦第１角度θ方向にもどり、走査線ＧＬ近傍で映像信号線ＳＬに対して第２の角度−θよりも大きな角度に向きを変え、ブラックマトリクスＢＭの開口に近接すると映像信号線ＳＬに対して第２の角度−θで傾く。
図１４Ｃの構成とすることで、スリット構造の内部に第二の電極Ｅ２を形成し、スリット境界を隣接する第二の電極Ｅ２から十分に離間して形成することが可能になる。

比較例１

実施例１の液晶表示装置において第三の電極Ｅ３のスリット構造を複数画素間で連続した平面形状とせずに、図１５に示した様に一画素毎に分断し、尚且つ最も単純な直線状の形状にした。また、スリット構造はコンタクトホールＣＨを内側に含むような分布にした。

スリットの両端はマスクデータ上の角が消失して丸みを帯びるため、液晶層ＬＣに逆方向の回転を与える部位が発生し、ドメインとなる。ドメインと正常配向部の境界では液晶配向の逆方向への回転と正常方向の回転が拮抗して液晶配向が変化しないので、境界は暗線となって見える。表示状態を目視観察したところ表示ムラが観察されたので、光学顕微鏡で画素内を観察したところ、ドメインが観察された。ドメインはブラックマトリクスＢＭで被覆されない部分まで伸長していて、なおかつその大きさは画素毎に異なっていた。ドメインが画素端部から画素中央まで伸長した画素もあり、更には画素両端のドメインが融合した画素もあった。ドメインがブラックマトリクスＢＭで被覆されない部分まで伸長して、尚且つその分布が画素毎に異なることから表示ムラとなって観察された。

比較例２

実施例１の液晶表示装置において第三の電極Ｅ３のスリット構造を複数画素間で連続した平面形状とせずに、図１６に示した様に一画素毎に分断し、尚且つ画素両端を屈曲した平面構造とした。また、スリット構造はコンタクトホールＣＨを内側に含むような分布にした。

ドメインはスリット構造の両端に発生するものの、その分布は屈曲部内に限定することができた。しかし屈曲部では液晶層の回転が小さいため透過率が低く、尚且つ高精細画素では屈曲部が画素内に占める割合が大きい為ブラックマトリクスＢＭで被覆されていない部分にも分布することになり、透過率が低下した。

比較例３

比較例３では第三の電極Ｅ３のスリット構造を形成するマスクパターンを複数画素間で連続した平面形状としたが、画素端に屈曲構造を形成していないのでスリット構造はコンタクトホールＣＨと重畳している。図１７Ａはフォトリソグラフ工程で用いるフォトマスクの通りにスリット構造が形成された場合の平面構造を示しており、第三の電極Ｅ３のスリット構造の境界の片側がコンタクトホールＣＨと重畳している。図１７Ａのように、パターニング後においても、スリットが複数画素間で連続して形成されれば、本発明の効果をある程度得ることが出来る。

しかし、フォトマスクパターンを図１７Ａに示すような形状とした場合、複数画素間でスリットが連続して形成されない場合がある。図１７Ｂはこのような場合であり、実際に形成されたスリット構造において、コンタクトホールＣＨと重畳した部分にはスリット構造が形成されていない状態となっている。

さらに、形成された第三の電極Ｅ３のスリット構造は画素毎に異なり、図１７Ｂ中の両端の画素ではスリット構造はコンタクトホールＣＨにより近接しているものの、中央の画素ではスリット構造の端部がコンタクトホールＣＨから離れて丸みを帯びていた。中央の画素のスリット端ではドメインが発生して、ブラックマトリクスＢＭで被覆されていない部分にまで伸長した。ドメインが伸長した画素とドメインが見えない画素があることから表示ムラとなって観察された。

比較例４

実施例１の液晶表示装置において第三の電極Ｅ３のスリット構造を複数画素間で連続した平面形状とせずに一画素毎に分断した。またスリット構造の両端に屈曲構造を付加し、なおかつこれをなるべく単純にするべく２回転対称な形状にしたところ、スリット構造とコンタクトホールＣＨが重畳した。

図１８Ａはフォトリソグラフ工程で用いるフォトマスクの通りにスリット構造が形成された場合の平面構造を示しており、第三の電極Ｅ３のスリット構造の境界の片側がコンタクトホールＣＨと重畳している。即ち、長方形の台座部ＢＳと映像信号線ＳＬ間の距離を一定にするには、台座部ＢＳに隣接する部分においてこれに平行に映像信号線ＳＬを延ばさざるを得ず、画素構造は平行四辺形に長方形を継いだ形状になり、尚且つコンタクトホールＣＨも台座部ＢＳ上になければならない為、上記の様な形状のスリット構造を配置すれば必然的にコンタクトホールＣＨとスリットは重畳することになる。

図１８Ｂは実際に形成されたスリット構造を示しており、スリット構造の形状は画素毎に若干異なるものの、コンタクトホールＣＨと重畳した部分にはスリット構造が形成されていない点において共通である。また、スリット構造の端部はコンタクトホールＣＨから画素中央側に離れた位置にあって丸みを帯びており、この部分を起点としてドメインが発生した。ドメインはブラックマトリクスＢＭで被覆されていない部分にまで伸長し、ドメインの伸長の仕方が画素毎に異なることから表示ムラとなって観察された。

ＡＬ１…第１配向膜、 ＡＬ２…第２配向膜、 ＢＣ…青色カラーフィルタ、 ＢＬ…バックライト、 ＢＭ…ブラックマトリクス、 ＢＳ…台座層、 ＣＦ…カラーフィルタ、 ＣＨ…コンタクトホール、 ＣＮ…接続部、 Ｅ１…第１電極、 Ｅ２…第２電極、 Ｅ３…第３電極、 ＧＣ…緑色カラーフィルタ、 ＧＬ…走査線、 ＩＬ１…第１絶縁膜、 ＩＬ２…第２絶縁膜、 ＩＬ３…第３絶縁膜、 ＩＬ４…第４絶縁膜、 ＩＬ５…第５絶縁膜、 ＩＬ６…第６絶縁膜、 ＬＣ…液晶層、 ＬＣＭ…液晶分子、 ＬＳ…遮光層、 ＯＣ１…第１平坦化膜、 ＯＣ２…第２平坦化膜、 ＰＬ１…第１偏光板、 ＰＬ２…第２偏光板、 ＰＣ…周辺回路、 ＰＳ…ポリシリコン半導体、 ＲＣ…赤色カラーフィルタ、 ＳＬ…映像信号線、 ＳＵ１…第１基板、 ＳＵ２…第２基板

Claims (20)

1. 第１の方向に延在する複数の走査線と、前記第１の方向に交差する第２の方向に延在する複数の映像信号線を有し、前記映像信号線と前記走査線とで囲まれた領域に画素が形成された液晶表示装置であって、
   前記画素は薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタを覆う平坦化膜、前記平坦化膜の上に形成された第１の電極、絶縁膜を介して前記第１の電極の上に形成された第２の電極、前記平坦化膜に形成された前記第１の電極と前記薄膜トランジスタを接続するためのコンタクトホールを有し、
   前記第２の電極は複数の画素について共通に形成され、かつ、隣接する２本の前記映像信号線間にスリットを有し、
   前記スリットは、前記第２の方向に配列する複数の前記画素に対して連続して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記スリットは、前記第２の方向と第１の角度をなす方向に延在し、前記走査線と交差した後、前記第２の方向と第２の角度をなす方向に延在することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記スリットの前記コンタクトホール付近における前記第１の方向の幅は、前記映像信号線と平行に延在する部分における前記スリットの前記第１の方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記コンタクトホールは前記スリット内に存在し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。
5. 前記コンタクトホールは深さＤＥＰを有し、前記コンタクトホールの底から前記ＤＥＰ／２の位置における前記コンタクトホールの幅は、前記スリットの前記コンタクトホール付近における幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記スリットは、前記コンタクトホールを迂回して形成さ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。
7. 前記コンタクトホールは深さＤＥＰを有し、前記スリットは、前記コンタクトホールの底から前記ＤＥＰ／２の位置におけるコンタクトホールの内壁よりも前記第１の方向において外側に形成さ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。
8. 前記コンタクトホールの前記第１の方向の中心は前記画素の前記第１の方向の中心と一致し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。
   
9. 前記コンタクトホールの前記第１の方向の中心は前記画素の前記第１の方向の中心に対して１μｍ以上ず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。
10. 前記画素は、前記第１の電極よりも下層にカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１の電極は前記ＴＦＴと導電体である台座層を介して接続し、前記映像信号線と前記台座層は別層に形成さ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。
12. 前記スリットは前記画素内に１個形成さ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。
13. 前記液晶表示装置に使用される液晶は正の誘電率異方性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 第１の方向に延在する走査線と、前記第１の方向と直角な方向である第２の方向と角度θ１をなす方向に延在し、前記走査線と交差した後、前記第２の方向と角度−θ１をなす方向に延在する映像信号線を有し、前記映像信号線と前記走査線とで囲まれた領域に画素が形成された液晶表示装置であって、
    前記画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、前記ＴＦＴを覆う平坦化膜、前記平坦化膜の上に形成された第１の電極、第１の絶縁膜を介して前記第１の電極の上に形成された第２の電極、第２の絶縁膜を介して前記第２の電極の上に第３の電極と、前記平坦化膜に形成された前記第２の電極と前記ＴＦＴを接続するためのコンタクトホールを有し、
    前記第１の電極は複数の画素について共通に形成され、
    前記第３の電極は複数の画素について共通に形成され、かつ、前記映像信号線と平行に延在するスリットを有し、
    前記スリットは、前記第２の方向に配列する複数の前記画素に対して連続して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
15. 前記第１の電極と前記第３の電極はコモン電極であり、前記第２の電極は画素電極であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記第１の電極は前記コンタクトホール内には形成されていないことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
17. 前記スリットは、前記走査線の付近において前記第２の方向に対して、前記θ１よりも角度が大きくなるように屈曲していることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
18. 前記スリットの前記コンタクトホール付近における前記第１の方向の幅は、前記映像信号線と平行に延在する部分における前記スリットの前記第１の方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
19. 前記コンタクトホールは前記スリット内に存在していることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
20. 前記スリットは、前記コンタクトホールを迂回して形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。

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