JPH1152381A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直配向の液晶表示装置において、液晶の配
向の乱れを防ぎ、良好な画素分割を行い、視野角を広げ
る。 【解決手段】 表示画素（１６）の端の電界の効果によ
って誘起される液晶ダイレクターの傾斜方向（ｅ１）
と、表示画素（１６）の端から表示画素（１６）の内側
に向かって最も近くにある配向制御窓（２２）の効果に
よって誘起される液晶ダイレクターの傾斜方向のなす角
（ｅ２）を、表示画素内全てにおいて、４５度よりも小
さくすることにより、ラビングレスで良好な配向状態の
垂直配向の液晶表示素子が得られる。この方式の液晶表
示素子では広視野角、広コントラストも実現することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶の電気光学的
な異方性を利用して表示を行う液晶表示装置（ＬＣＤ：
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｉａｙ）に関
し、特に、広視野角、高コントラスト及びラビングレス
を達成した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは小型、薄型、低消費電力などの
利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実用化が
進んでいる。特に、スイッチング素子として、薄膜トラ
ンジスタ（以下、ＴＦＴと略す）を用いたアクティブマ
トリクス型は、原理的にデューティ比１００％のスタテ
ィック駆動をマルチプレクス的に行うことができ、大画
面、高精細な動画ディスプレイに使用されている。ＴＦ
Ｔは電界効果型トランジスタであり基板上に行列状に配
置され、液晶を誘電層とした画素容量の一方を成す表示
電極に接続されている。ＴＦＴはゲートラインにより同
一行について一斉にオン／オフが制御されるとともに、
ドレインラインには画素信号電圧が供給され、行列的に
指定された画素信号電圧が、オンされたＴＦＴを介して
各画素容量に対して充電される。表示電極とＴＦＴは同
一基板上に形成され、画素容量の他方を成す共通電極
は、液晶層を挟んで対向配置された別の基板上に全面的
に形成されている。即ち、液晶及び共通電極が表示電極
により区画されて表示画素を構成している。画素容量に
充電された電圧は、次にＴＦＴがオンするまでの１フィ
ールド期間、ＴＦＴのオフ抵抗により絶縁的に保持され
る。液晶は電気光学的に異方性を有しており、画素容量
に印加された電圧に応じて透過率が制御される。表示画
素ごとに透過率を制御することで、これらの明暗により
表示画像が形作られる。

【０００３】液晶は、更に、両基板との接触界面に設け
られた配向膜により初期配向状態が弾力的に固定され
る。液晶として例えば正の誘電率異方性を有したネマチ
ック相を用い、配向ベクトルが両基板間で９０°にねじ
られたツイストネマチック（ＴＮ）方式がある。通常、
両基板の外側には偏光板が設けられており、ＴＮ方式に
おいては、各偏光板の偏光軸は、それぞれの基板側の配
向方向に一致している。従って電圧無印加時には、一方
の偏光板を通過した直線偏光は、液晶のねじれ配向に沿
う形で、液晶層中で旋回し、他方の偏光板より射出さ
れ、表示は白として認識される。そして、画素容量に電
圧を印加して液晶層に電界を形成することにより、液晶
はその誘電率異方性のために、電界に対して平行になる
ように配向を変化し、ねじれ配列が崩され、液晶層に入
射された直線偏光が旋回されなくなり、他方の偏光板よ
り射出される光量が絞り込まれて表示は漸次的に黒にな
っていく。このように、電圧無印加時に白を示し、電圧
印加に従って黒となる方式はノーマリ・ホワイト・モー
ドと呼ばれ、ＴＮセルの主流になっている。

【０００４】一方、液晶に負の誘電率異方性を有したネ
マチック液晶を用い、配向膜として垂直配向膜を用いた
垂直配向型、即ち、ＤＡＰ（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｏｆｖｅｒｔｉａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄ ｐｈａｓｅ）
型がある。ＤＡＰ型は、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌ−ｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式の一つであり、液晶分子長
軸と短軸との屈折率の差即ち複屈折を利用して、透過率
を制御するものである。ＤＡＰ型では、電圧印加時に
は、直交配置された偏光板の一方を透過した入射直線偏
光を液晶層において、複屈折により楕円偏光とし、液晶
層の電界強度に従ってリタデーション量即ち液晶中の常
光成分と異常光成分の位相速度の差を制御することで、
他方の偏光板より所望の透過率で射出せしめる。この場
合、電圧無印加状態から印加電圧を上昇させることによ
り、表示は黒から白へと変化していくので、ノーマリ・
ブラック・モードとなる。垂直配向型の液晶表示装置に
おいては、ＴＦＴ側の表示画素周囲の電界を最適化し、
対向基板の共通電極に配向制御窓を形成し、液晶ダイレ
クターの傾斜方向をコントロールする方式がある。この
方式では、ラビングレスで広視野角、高コントラスト化
が可能である。

【０００５】図１６は、この従来の垂直配向型の液晶表
示装置の平面図である。Ｒ、Ｇ、Ｂの各表示画素（４
０）は、一方の基板に形成された表示電極により、他方
の基板に形成された共通電極及び両基板間に設けられた
液晶層が区画されてなる。これらの表示画素（４０）
は、Ｒ、Ｇ、Ｂの同一色について同一列に配置されたス
トライプ型である 図１７は、図１６に示す従来の液晶表示装置の表示画素
（４０）の構成を示す拡大平面図である。また、図１８
は図２のＪ−Ｊ線に沿った断面図、図１９は図１３のＫ
−Ｋ線に沿った断面図である。一対の基板（５０）（６
０）が、液晶層（７０）を間に挟んで対向配置されてい
る。基板（５０）の対向内表面には、行方向に延びるゲ
ート電極（５１）が、Ｃｒ、Ａｌ、 Ｔｉ、ＩＴＯ（ｉ
ｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）等の導電層により形
成され、これを覆う全面にはシリコン酸化膜、シリコン
窒化膜等からなるゲート絶縁膜（５２）が形成されてい
る。ゲート絶縁膜（５２）上には、ＴＦＴとなるゲート
電極（５１）上方を含む領域にアモルファスシリコン、
ポリシリコン等の半導体膜（５３）が形成されている。
半導体膜（５３）は、ゲート電極（５１）の直上領域が
真性層であるチャンネル領域（ＣＨ）とされ、その両側
にＮ型の導電形を示す燐等の不純物がドーピングされた
ソース領域（ＳＮ）及びドレイン領域（ＤＮ）とされて
いる。ドレイン領域（ＤＮ）上には、列方向に延びるド
レイン電極（５４）が、Ａｌ、Ｍｏ、ＩＴＯ等の導電層
により形成されている。これらを覆う全面には、シリコ
ン酸化膜、シリコン窒化膜等の層間絶縁膜（５５）が形
成されている。層間絶縁膜（５５）上には、ＩＴＯ等か
らなる表示電極（５６）が形成されている。一方、基板
（６０）の対向内表面には、ＩＴＯからなる共通電極
（６１）が全面的に形成されている。共通電極（６１）
中には、電極の不在により形成された配向制御窓（６
２）が設けられている。

【０００６】更に、これら、基板（５０）（６０）の最
も内側には、各々ポリイミド等の垂直配向膜（５７）
（６３）が形成されている。また、液晶は負の誘電率異
方性を有するネマティック液晶であり、初期配向が、基
板平面に対して垂直方向に制御されている。また、両基
板（５０）（６０）の外側には、偏光板（５８）（６
４）が設けられ、各々の偏光軸が直交するように配置さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置では、所
定の電極が形成された一対の基板間に装填された液晶に
所望の電圧を印加することで、液晶層中での光の旋回あ
るいは複屈折を制御することにより目的の透過率あるい
は色相を表示している。即ち、液晶の配向を変化してリ
タデーション量を制御することで、ＴＮ方式においては
透過光量を調整でき、ＥＣＢ方式においては波長に依存
した透過率を制御して色相の分離も可能となる。ところ
が、リタデーション量は、液晶分子の長軸と電界方向と
のなす角度に依存している。このため、電界強度を調節
することで、電界と液晶分子長軸との成す角度が１次的
に制御されても、観察者が視認する角度、即ち、視角に
依存して、相対的にリタデーション量が変化し、視角が
変化すると透過光量あるいは色相も変化してしまい、視
角依存性が発生していた。このため、従来の液晶表示装
置はいわゆる視野角が狭く、正面から視認に対しては良
好な表示画面が観察されるにも関わらず、側方から視認
に対しては輝度やコントラスト比が低下したり、輝度や
コントラスト比が階調制御に対してリニアに現れず反転
現象を招くなど、表示品位が著しく損なわれていた。ま
た、ＴＮ、ＤＡＰのいずれの方式においても、液晶の配
向を揃えるために基板表面に配向膜を形成し、これにラ
ビング処理を施す等の処置が採られているが、この時に
発生する静電気によりＴＦＴの特性が悪化する問題があ
った。

【０００８】これらの問題を解決するために考え出され
た方式として、垂直配向型の液晶表示装置において、Ｔ
ＦＴ側の表示画素周囲の電界を最適化し、対向基板の共
通電極に配向制御窓を形成し、液晶ダイレクターの傾斜
方向をコントロールする方式がある。この方式では、ラ
ビングレスで広視野角、高コントラスト化が可能であ
る。しかしながらこのような従来の垂直配向型の液晶表
示装置では配向不良が生じるといった致命的な問題があ
り実用化には至っていない。

【０００９】前記従来の垂直配向方式の液晶表示装置に
おいて、配向不良が生じる原因を詳細に調査した結果、
以下のことがわかった。従来の液晶表示装置では、図１
６、図１７、図１８及び図１９に示すように、ＴＦＴ基
板側におおよそ長方形または正方形の表示電極（５６）
が、対向基板側に配向制御窓（６２）が形成されてい
る。配向制御窓（６２）は表示画素中央部の主枝部（６
２Ｍ）と表示画素上部及び下部の枝葉部（２２Ｓ）とか
らなっている。このような構造の液晶表示装置では、配
向制御窓（６２）上部及び下部の枝葉部（６２Ｓ）と表
示画素の短辺（５６Ｂ）のなす角度θまたは配向制御窓
（６２）上部、下部の枝葉部（６２Ｓ）と表示画素の長
辺（５６Ｓ）のなす角度θ１が大きく、表示画素の端の
電界の効果によって誘起される液晶ダイレクターの傾斜
方向（ｅ１）と、前記表示画素の端から前記表示画素の
内側に向かって最も近い位置に存在する前記配向制御窓
の効果によって誘起される液晶ダイレクターの傾斜方向
（ｅ２）のなす角度も大きくなると、各々の液晶ダイレ
クターがぶつかり合い配向が割れることがわかった。特
に、４５度以上になると、配向の割れがディスクリネー
ションを招き、表示品位を悪化させる。図１４に示すθ
またはθ１を小さくすればこの問題を解決することがで
きるが、表示画素の形状が長方形または正方形の場合
は、 θ＋θ１＝９０ ［度］ であり、θ、θ１のいずれかが４５度以上となってしま
う。

【課題を解決するための手段】

【００１０】本発明は、これらの課題を解決するために
成され、以下の構造をとる。第１の基板上に設けられた
液晶駆動用の表示電極と、液晶層を挟んで前記第１の基
板に対向配置された第２の基板上に設けられた液晶駆動
用の対向電極を有する液晶表示装置において、前記液晶
層は、垂直配向処理された誘電率異方性が負の液晶から
なり、前記対向電極には、前記表示電極に対向する領域
に所定の形状の電極不在部である配向制御窓が設けられ
ており、前記表示画素の端の電界の効果によって誘起さ
れる液晶ダイレクターの傾斜方向と、前記表示画素の端
から前記表示画素の内側に向かって最も近い位置に存在
する前記配向制御窓の効果によって誘起される液晶ダイ
レクターの傾斜方向のなす角が、表示固素内全てにおい
て、４５度よりも小さい。

【００１１】第１の基板上に設けられた液晶駆動用の表
示電極と、液晶層を挟んで前記第１の基板に対向配置さ
れた第２の基板上に設けられた液晶駆動用の対向電極を
有する液晶表示装置において、前記表示電極の形状が３
辺以上の多角形であり、前記対向電極には前記表示電極
に対向する領域に所定の形状の電極不在部である配向制
御窓が設けられており、前記表示電極の角辺と前記表示
電極の角辺から表示電極の内側に向かって最も近くに存
在する配向制御の辺とのなす角度が表示画素内全てにお
いて４５度よりも小さい。前記表示電極はマトリクス状
に形成され、前記対向電極は共通電極であり、第１の基
板上にソース電極を前記表示電極を接続した薄膜トラン
ジスタと、前記薄膜トランジスタのゲート電極に接続さ
れたゲートラインと、前記薄膜トランジスタのドレイン
電極に接続されたドレインラインが形成されている。前
記表示電極は前記薄膜トランジスタ、前記ゲートライン
及び前記ドレインラインを覆って形成された層間絶縁膜
上に形成されている。

【００１２】記表示画素の形状が縦長の六角形であり、
前記六角形の内角の角度は全て１８０度以下であり、前
記六角形の長手方向の頂点を結ぶように対向基板上の共
通電極に配向制御窓が形成されている。前記六角形の表
示画素は、各行で直線状に配置され、各行の上部及び下
部には前記六角形が隣接してできる鋸歯状の凹凸が形成
され、前記六角形の表示画素は、前記凹凸が互いに合致
するように各行間っで半ピッチずれている変則ストライ
プ構造をとる。前記表示画素の形状が縦長の六角形であ
り、かつ１組の対向する角のうち一方が凸、他方が凹と
なっており、前記対向する角の頂点を結ぶように対向基
板上の共通電極に配向制御窓が形成され、更に前記凹と
なっている２辺に沿って対向基板上の共通電極に配向制
御窓が形成されている。液晶表示装置において、前記表
示電極の凸部と前記表示電極に隣接する表示電極の凹部
が合致するようにストライプ状に配置されている。前記
表示画素の形状が縦長の六角形であり、かつ１組の対向
する角が各々凹となっており、前記対向する角の頂点を
結ぶように対向基板上の共通電極に配向制御窓が形成さ
れ、更に前記各々の凹となっている４辺に沿って対向基
板の共通電極に配向制御窓が形成されている。

【００１３】前記六角形の表示画素は、各行で直線状に
形成され、各行の上部及び下部には前記六角形が隣接し
てできる鋸歯状の凹凸が形成され、前記六角形の表示画
素は、前記凹凸が各行間で互いに合致するように各行間
で半ピッチずれている変則ストライプ構造である。前記
表示画素の形状が、四角形であり、１組の対向する角の
角度が各々９０度より小さく設定されており、前記対向
する角の頂点を結ぶように配向制御窓が形成されてい
る。前記対向する角が、列方向になるように各行で直線
状に配置され、各行の上部及び、下部には前記四角形が
隣接してできる鋸歯状の凹凸が形成され、前記六角形の
表示画素は、前記凹凸が各行間で互いに合致するように
各行間で半ピッチずれている変則ストライプ構造をと
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態にかかる液晶表示装置の平面図ある。Ｒ、Ｇ、Ｂの各
表示画素（１）は、一方の基板に形成された表示電極に
より、他方の基板に形成された共通電極及び両基板間に
設けられた液晶層が区画されてなる。これらの表示画素
（１）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの同一色について同一列に配置さ
れたストライプ型であるが、各表示画素（１）は隣接す
る行間で、左右交互に半ピッチずれている。縦長の表示
画素（１）のストライプ配列構造においても、カラー画
面の中で色が偏って縦筋状に現れるといったことが防が
れ、良好なカラー表示が得られる。表示画素（１）は、
縦長の６角形に形成されている。各々の行について、表
示画素（１）の上辺を概ねつなげる縁線、及び、下辺を
概ねつなげる縁線は、鋸歯状を形作っているが、行相互
間で、これらの凹凸が互いに合致するように配されてい
る。

【００１５】図２は、図１に示す本発明の第１の実施の
形態にかかる液晶表示装置の表示画素（１）の構成を示
す拡大平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線に沿
った断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図であ
る。一対の基板（１０）（２０）が、液晶層（３０）を
間に挟んで対向配置されている。基板（１０）の対向内
表面には、行方向に延びるゲート電極（１１）が、Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘ
ｉｄｅ）等の導電層により形成され、これを覆う全面に
はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等からなるゲート絶
縁膜（１２）が形成されている。ゲート絶縁膜（１２）
上には、ＴＦＴとなるゲート電極（１１）上方を含む領
域にポリシリコン等の半導体膜（１３）が形成されてい
る。半導体膜（１３）は、ゲート電極（１１）の直上領
域が真性層であるチャンネル領域（ＣＨ）とされ、その
両側にＮ型の導電形を示す燐等の不純物がドーピングさ
れたソース領域（ＳＮ）及びドレイン領域（ＤＮ）とさ
れている。ドレイン領域（ＤＮ）上には、列方向に延び
るドレイン電極（１４）が、Ａｌ、Ｍｏ、ＩＴＯ等の導
電層により形成されている。これらを覆う全面には、Ｓ
ＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（Ｂｏ
ｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓ
ｓ）またはアクリル系樹脂等の平坦化絶縁膜（１５）が
１μｍの厚さで形成されている。平坦化絶縁膜（１５）
上には、ＩＴＯ等からなる表示電極（１６）が形成され
ている。一方、基板（２０）の対向内表面には、ＩＴＯ
からなる共通電極（２１）が全面的に形成されている。
共通電極（２１）中には、電極の不在により形成された
配向制御窓（２２）が設けられている。

【００１６】更に、これら、基板（１０）（２０）の最
も内側には、各々ポリイミド等の垂直配向膜（１７）
（２３）が形成されている。また、液晶は負の誘電率異
方性を有するネマティック液晶であり、初期配向が、基
板平面に対して垂直方向に制御されている。また、両基
板（１０）（２０）の外側には、偏光板（１８）（２
４）が設けられ、ＴＦＴ基板側の偏光軸（ａ）と列方向
の角度が４５度になるように、また各々の偏光軸（ａ）
（ｂ）が直交するように配置されている。セルギャップ
は３．８μｍで、液晶のはΔｎは ０．１０に設定して
ある。この構成で、電圧無印加時には、液晶のダイレク
ターは基板の法線方向に向いており、例えば図の上方か
ら入射した光は、偏光板（２４）により直線偏光に変化
し、基板（２０）、液晶層（３０）及び基板（１０）を
透過し、偏光板（１８）にて遮断される。この時、その
表示画素（１）は暗、即ち、黒と認識される。これに所
望の電圧を印加すると、表示電極（１６）と共通電極
（２１）との間に所望の強度の電界が形成され、負の誘
電率異方性を有した液晶のダイレクターは、電界方向に
対して垂直になるように配向を変化し、基板の平面方向
に向かって傾斜する。この状態で、偏光板（２４）を通
過した直線偏光は、液晶層（３０）にて複屈折を受け、
印加電圧に従った透過率を有して、一部が偏光板（１
８）を透過するようになる。この時、表示は明、即ち、
白に近づいている。

【００１７】本発明では、表示電極（１６）の形状は、
図２に示すように、縦長で、平行部分を多く有した６角
形とされている。また、共通電極（２１）に形成された
配向制御窓（２２）は、表示電極（１６）の、平行部分
を縦断するように、上側の頂上点から下側の頂上点を結
ぶ中央部を通過している。表示電極（１６）と共通電極
（２１）間に電圧が印加されると、電界（３１）は、表
示電極（１６）のエッジ部では、対向する共通電極（２
１）へ向かって表示電極（１６）の外側へ広がるような
形に生じる。通常、垂直配向の液晶セルに電界を印加し
た場合、液晶ダイレクターは基板面との成す角度のみが
電界の強度によって決定され、倒れる方向は束縛されな
い。ところが、表示電極（１６）のエッジ部では、対向
する共通電極（２１）へ向かって電界（３１）が斜め方
向に生じているため、この部分においては、液晶ダイレ
クター（３２）は、電界（３１）の傾きと反対側に傾け
られる。即ち、液晶ダイレクター（３２）は、電圧の印
加によって形成された電界との成す角度を大きくする方
向に傾くが、この際、弾性力を最小とすべく、最短の方
向へと傾けられて束縛される。従って、表示電極（１
６）のエッジ部では、液晶ダイレクター（３２）は、基
板の法線に対する角度のみならず、基板平面に関する方
位角も決定され、印加電圧の大きさによって液晶ダイレ
クター（３２）は一つのベクトルに決定される。

【００１８】表示電極（１６）のエッジでは、このよう
に、外側に傾く斜め方向電界（３１）とは逆に、液晶ダ
イレクター（３２）は内側に傾けられるが、図３及び図
４に示すように相対向する表示電極（１６）の辺におい
て、互いに逆向きに傾けられる。このように表示電極
（１６）の相対向する辺にて各々制御された配向は、液
晶の持つ連続体性のために、表示電極（１６）の中央部
にまで及ぶ。これら配向の異なる領域の境界は、その両
側の液晶ダイレクター（３１）が逆方向を向いており、
配向が割れた状態となる。この境界線は、ＮＢモードに
おいては、光が旋光されずに偏光板（１８）（２４）間
で遮光され、黒色を呈したディスクリネーションとな
る。このようなディスクリネーションは、空間的も時間
的にも流動的で、表示画面のざらつき感となって表示品
位を低下させるものである。本発明では、共通電極（２
１）中に形成された配向制御窓（２２）領域において、
初めから弱電界あるいは無電界領域を確保しておき、こ
こを、液晶ダイレクター（３２）が逆方向を向いた配向
の異なる領域の境界として固定している。また、配向制
御窓（２２）のエッジおいても斜め方向電界（３２）が
生じるため、配向の制御が行われる。即ち、配向制御窓
（２２）のエッジでは、対向する表示電極（１６）へ向
かって、配向制御窓（２２）の平面領域内側へ向かって
傾けられ、液晶ダイレクター（３２）は電界とは逆の方
向へ傾けられる。これにより、ディスクリネーションが
ばらつくことなく、配向制御窓（２２）に一致され、表
示画面のざらつき感が防がれる。

【００１９】また、表示電極（１６）のエッジと配向制
御窓（２２）のエッジとが平行に対向された間の領域で
は、表示電極（１６）のエッジにおける配向の制御（ｅ
１）と、配向制御窓（２２）のエッジにおける配向の制
御（ｅ２）とが、主として互いに順方向関係になり、こ
の領域における配向は安定する。更に、配向制御窓（２
２）を境にした両側で、液晶ダイレクター（３２）の傾
く方向が逆向きになり、画素分割が行われている。この
ため、左右いずれの方向からの視認に対しても、配向制
御窓（３２）を境にした左側と右側の画素が、各々の輝
度やコントラスト比が相互補償的に平均化されて感知さ
れるので、視角に関わらず一定の輝度やコントラスト比
に認識され、視角依存性が無くされる。また、液晶ダイ
レクター（３２）の傾く方向が左右方向に制御されるの
で、上下方向についての視角依存性も無くされる。更
に、本発明では、配向制御窓（２２）が表示電極（１
６）のエッジと交差する部分において、表示電極（１
６）のエッジの内側と、配向制御窓（２２）のエッジの
外側との成す角度θを小さく、好ましくは、４５度より
も小さくしている。これにより、配向制御窓（２２）と
表示電極（１６）エッジとが交差する領域の近傍におい
て、表示電極（１６）エッジによる配向の制御方向（ｅ
１）と、配向制御窓（２２）エッジにおける配向の制御
方向（ｅ２）との成す角度が４５度よりも小さくなり、
これらの間で配向が割れて、ディスクリネーションが発
生することが防がれる。表示電極（１６）エッジと配向
制御窓（２２）エッジとの成す角度は０°即ち、同方向
を向いていることが望ましいが、この角度が十分に小さ
い場合、液晶の連続体性のために配向が割れることはな
く、ディスクリネーションは発生しない。経験的には、
この角度が４５度以上となると、配向の制御方向の相違
が液晶の連続体性を破ってディスクリネーションを生じ
させることが分かっている。

【００２０】従って、本発明では、表示電極（１６）の
平行部分を多くし、かつ、その中央部を縦断する形で通
過する配向制御窓（２２）を設けることで、配向の安定
した領域の比率を大きくするとともに、この配向制御窓
（２２）が、表示電極（１６）のエッジを通過する角度
を全て４５度よりも小さいとしている。これにより、表
示画素内の全ての領域で、表示電極（１６）のエッジ部
で制御される液晶ダイレクター（３２）の傾く方向と、
配向制御窓（２２）のエッジ部で制御される液晶ダイレ
クター（３２）の傾く方向とが４５度よりも小さくな
り、全ての領域で良好な配向が得られる。また、本発明
では、表示電極（１６）を、これに電圧を供給するため
のＴＦＴ及びそのゲート電極（１１）とドレイン電極
（１７）を覆う平坦化絶縁膜（１５）の上に形成するこ
とで、表示電極（１６）を平坦化して、液晶の配向性を
良くすると共に、液晶層（３０）をこれらから離すこと
により、液晶層（３０）中に形成された斜め方向電界
（３１）が乱されて液晶の配向制御を妨げることを防
ぎ、特に良好な画素分割を行い、広視野角化を実現して
いる。

【００２１】図５は、本発明の第２の実施の形態にかか
る液晶表示装置の平面図である。本実施の形態は、Ｒ、
Ｇ、Ｂの同色の表示画素（１）が同一列に配列されたス
トライプ形である。各表示画素（１）は、縦長の６角形
で、かつ、１組の対向する角のうち一方が凸形、他方が
凹形となっている。これらの表示画素（１）は、列内
で、互いの凹部と凸部を合致させるように配置されてい
る。図６は、図５に示す第２の実施の形態にかかる液晶
表示装置の表示画素（１）部の構成を示す拡大平面図で
ある。図７は、図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
図６のＣ−Ｃ線に沿った断面構造は、図３と同じであ
る。本実施の形態では、表示電極（１６）は平行部を多
く有した六角形であるが、下端が凹状の三角形状となっ
ている点が、第１の実施の形態と異なっている。そし
て、 配向制御窓（２２）は、表示電極（１６）の上端
から中央部にかけての主枝部（２２Ｍ）と、表示電極
（１６）の下底のエッジに沿って分かれる枝葉部（２２
Ｓ）とからなっている。

【００２２】表示電極（１６）の中央部及び上部では、
第１の実施の形態と同様、表示電極（１６）のエッジ
（１６Ｓ）と配向制御窓の主枝部（２２Ｍ）のエッジと
の間で、配向が安定し、良好な画素分割が行われる。一
方、表示電極（１６）の側辺の下部では、液晶ダイレク
ター（３２）の傾く方向は、エッジ部において直角で、
かつ、表示電極（１６）の内側に向いているが、凹部内
の表示電極（１６）の下底のエッジ（１６Ｂ）では、こ
れにより制御される液晶ダイレクター（３２）の傾く方
向は、各々近い表示電極の側辺エッジ（１６Ｓ）へ向か
う斜め上方向となる。従って、表示電極（１６）の側辺
エッジ（１６Ｓ）にて制御される配向の方向と、表示電
極（１６）の下底エッジ（１６Ｂ）にて制御される配向
の方向とが、９０°よりも大きく、互いに逆行関係にな
り、これらの間で配向が割れてディスクリネーションと
なる問題がある。このため、本発明では、表示電極の下
底エッジ（１６Ｂ）を、側辺エッジ（１６Ｓ）との成す
角度θを４５度°よりも小さくなるように形成するとと
もに、下底エッジ（１６Ｂ）を覆って、配向制御窓（２
２Ｓ）を形成している。この配向制御窓（２２Ｓ）の内
側のエッジにて斜め方向電界（３１）を生じさせてい
る。この結果、配向制御窓（２２Ｓ）のエッジにおける
斜め方向電界（３１）による液晶ダイレクター（３２）
の傾く方向（ｅ２）が、表示電極の側辺（１６Ｓ）のエ
ッジおける液晶ダイレクター（３１）の傾く方向（ｅ
１）との成す角度が４５°よりも小さくされる。またこ
の時、配向制御窓（２２Ｓ）が表示電極（１６）のエッ
ジを４５度よりも小さい角度で通過することになる。従
って、これらの間で、配向が割れることが防がれ、良好
な配向制御が行われる。

【００２３】図８は、本発明の第３の実施の形態にかか
る液晶表示装置の平面図である。本実施の形態は、Ｒ、
Ｇ、Ｂの表示画素（１）が、隣接する行間で半ピッチず
れたストライプ形である。各表示画素（１）は、縦長の
６角形で、かつ、１組の対向する角が凹形となってい
る。表示画素（１）は、各々の行について、表示画素
（１）の上辺を概ねつなげる縁線、及び、下辺を概ねつ
なげる縁線は、鋸歯状を形作っているが、行相互間で、
これらの凹凸が互いに合致するように配されている。図
９は、図８に示す本発明の第３の実施の形態にかかる液
晶表示装置の表示画素（１）の構成を示す拡大平面図で
ある。また、図１０は図９のＦ−Ｆ線に沿った断面図で
ある。図９のＥ−Ｅ線に沿った断面構造は、図３と同じ
である。本実施の形態では、表示電極（１６）は平行部
を多く有した六角形であるが、上端と下端の両方が凹状
の三角形状となっている点が、第１及び第２の実施の形
態と異なっている。そして、配向制御窓（２２）は、表
示電極（１６）の中央部を縦断する主枝部（２２Ｍ）
と、表示電極（１６）の上底のエッジ及び下底のエッジ
に沿って分かれる枝葉部（２２Ｓ）とからなっている。
本実施の形態においても、配向制御窓の主枝部（２２
Ｍ）と表示電極（１６）の枝葉部（２２Ｓ）との間で、
配向が安定し、良好な画素分割が行われるが、表示電極
（１６）の上底及び下底エッジ（１６Ｂ）において、表
示電極（１６）の上部及び下部の側辺エッジ（１６Ｓ）
における配向の制御方向と交わるような配向の制御が起
こる。このため、表示電極（１６）の上底及び下底エッ
ジ（１６Ｂ）を、各々表示電極（１６）の上部及び下部
の側辺エッジ（１６Ｓ）に対して４５°よりも小さな角
度に形成するとともに、上底及び下底エッジ（１６Ｂ）
を覆う配向制御窓（２２Ｓ）を形成している。これによ
り、全ての領域おいて、配向制御窓（２２）のエッジに
より制御される配向の方向と、表示電極（１６）のエッ
ジにより制御される配向の方向とが、４５度よりも小さ
くなり、これらの間で配向が割れて、ディスクリネーシ
ョンが発生することが防がれる。

【００２４】図１１は、本発明の第４の実施の形態にか
かる液晶表示装置の平面図である。本実施の形態は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの表示画素（１）が、隣接する行間で半ピッ
チずれたストライプ形である。各表示画素（１）は、縦
長のひし型をした四角形である。、図１２は、図１１に
示す本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示装置の
表示画素（１）の構成を示す拡大平面図である。図１２
のＧ−Ｇ線に沿った断面構造は、図３と同じであり、Ｈ
−Ｈ線に沿った断面構造は、図４と同じである。本実施
の形態では、表示電極（１６）は縦長のひし形をした四
角形をしており、この点が、第１、第２及び第３の実施
の形態と異なっている。そして、配向制御窓（２２）
は、表示電極（１６）の中央部を縦断するように形成さ
れている。本実施の形態においても、表示画素内全てに
おいて、配向制御窓（２２）で方向付けされる液晶ダイ
レクー（ｅ２）と表示電極（１６）のエッジで方向付け
される液晶ダイレクター（ｅ１）のなす角度が４５度よ
り小さくなるように、表示電極（１６）のエッジと配向
制御窓（２２）のなす角度を４５度よりもよりも小さく
してある。これにより、表示画素内で配向が割れて、デ
ィスクリネーションが発生することが防がれる。

【００２５】図１３は、本発明の第５の実施の形態にか
かる液晶表示装置の表示画素の構成を示す拡大平面図で
ある。本実施の形態では、表示電極（１６）は長方形
で、配向制御窓（２２）は、表示電極（１６）の中央部
を縦断する主枝部（２２Ｍ）と、表示電極（１６）の上
底のエッジ及び下底のエッジに沿って分かれる枝葉部
（２２Ｓ）とからなっている。そして配向制御窓（２
２）の枝葉部（２２Ｍ）が表示画素（１６）の中央部に
向かうに従って太くなっている。これにより表示電極
（１６）の各辺と表示電極（１６）の各辺から表示電極
の内側に向かって最も近くに存在する配向制御窓の辺と
のなす角度（θ）（θ１）を表示画素内全てにおいて４
５度よりも小さいくし、良好な配向状態を実現してい
る。

【００２６】図１４は、本発明の第６の実施の形態にか
かる液晶表示装置の表示画素の構成を示す拡大平面図で
ある。表示画素が正方形に近くなれば、配向制御窓（２
２）の主枝部（２２Ｍ）がなくなるが、この場合でも配
向制御窓（２２）の枝葉部（２２Ｍ）を表示画素（１
６）の中央部に向かうに従って太くするようにすれば、
表示電極（１６）の各辺と表示電極（１６）の各辺から
表示電極の内側に向かって最も近くに存在する配向制御
窓の辺とのなす角度（θ）（θ１）を表示画素内全てに
おいて４５度よりも小さくでき、良好な配向状態を実現
することが可能である。

【００２７】図１５は、本発明の第６の実施の形態にか
かる液晶表示装置の表示画素の構成を示す拡大平面図で
ある。本実施の形態では、表示電極（１６）は平行部を
多く有した六角形であるが、上端と下端の両方が凹状の
三角形状となっており、中央部を縦断する主枝部（２２
Ｍ）と、表示電極（１６）の上部及び下底の枝葉部（２
２Ｓ）とからなっており、これにより表示電極（１６）
の各辺と表示電極（１６）の各辺から表示電極の内側に
向かって最も近くに存在する配向制御窓の辺とのなす角
度（θ）（θ１）を表示画素内全てにおいて４５度より
も小さいくし、良好な配向状態を実現している。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、第１の基
板上に設けられた液晶駆動用の表示電極と、液晶層を挟
んで前記第１の基板に対向配置された第２の基板上に設
けられた液晶駆動用の対向電極を有する液晶表示装置に
おいて、前記液晶層に、垂直配向処理された誘電率異方
性が負の液晶を用い、前記対向電極に、前記表示電極に
対向する領域に所定の形状の電極不在部である配向制御
窓を設け、前記表示画素の端の電界の効果によって誘起
される液晶ダイレクターの傾斜方向と、前記表示画素の
端から前記表示画素の内側に向かって最も近い前記配向
制御窓の効果によって誘起される液晶ダイレクターの傾
斜方向のなす角が、表示画素内全てにおいて、４５度よ
りも小さくすることにより、ラビングレスで良好な配向
状態の垂直配向の液晶表示素子が得られる。この方式の
液晶表示素子では広視野角、広コントラストも実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装
置の平面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装
置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装
置の平面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装
置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図７】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装
置の平面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装
置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図１０】図９のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示
装置の平面図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示
装置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図１３】本発明の第５の実施の形態にかかる液晶表示
装置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図１４】本発明の第６の実施の形態にかかる液晶表示
装置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図１５】本発明の第７の実施の形態にかかる液晶表示
装置の表示画素の構成を示す拡大平面図である。

【図１６】従来の液晶表示装置の平面図である。

【図１７】従来の液晶表示装置の表示画素の構成を示す
拡大平面図である。

【図１８】図１４のＪ−Ｊ線に沿った断面図である。

【図１９】図１４のＫ−Ｋ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１ 表示画素 １０，２０ 基板 １１ ゲート電極 １２ ゲート絶縁膜 １３ 半導体膜 １４ ドレイン電極 １５ 平坦化絶縁膜 １６ 表示電極 １７，２３ 垂直配向膜 １８，２４ 偏光板 ３０ 液晶層 ３１ 電界 ３２ 液晶ダイレクター

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板上に設けられた液晶駆動用の
   表示電極と、前記第１の基板に対向配置された第２の基
   板上に設けられた液晶駆動用の対向電極と、前記第１及
   び第２の基板間に設けられた液晶層とからなる表示画素
   がマトリクス状に配列された液晶表示装置において、 前記液晶層は、垂直配向処理された誘電率異方性が負の
   液晶からなり、前記対向電極には、前記表示電極に対向
   する領域に所定の形状の電極不在部である配向制御窓が
   設けられており、前記表示電極の端の電界の効果によっ
   て誘起される液晶ダイレクターの傾斜方向と、前記表示
   画電極の端から前記表示画素の内側に向かって最も近い
   位置に存在する前記配向制御窓の効果によって誘起され
   る液晶ダイレクターの傾斜方向のなす角が、表示画素内
   全てにおいて、４５度よりも小さいことを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 第１の基板上に設けられた液晶駆動用の
   表示電極と、前記第１の基板に対向配置された第２の基
   板上に設けられた液晶駆動用の対向電極と、前記第１及
   び第２の基板間に設けられた液晶層とからなる表示画素
   がマトリクス状に配列された液晶表示装置において前記
   表示電極は三辺以上を有する多角形であり、前記対向電
   極には前記表示電極に対向する領域に所定の形状の電極
   不在部である配向制御窓が設けられており、前記表示電
   極の各辺と前記表示電極の各辺から表示電極の内側に向
   かって最も近くに存在する配向制御窓の辺とのなす角度
   が表示画素内全てにおいて４５度よりも小さいことを特
   徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の液晶表
   示装置において、 前記表示電極はマトリクス状に形成され、前記対向電極
   は全面的に形成された共通電極であり、第１の基板上に
   ソース電極を前記表示電極を接続した薄膜トランジスタ
   と、前記薄膜トランジスタのゲート電極に接続されたゲ
   ートラインと、前記薄膜トランジスタのドレイン電極に
   接続されたドレインラインが形成されていることを特徴
   とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の液晶表示装置におい
   て、 前記表示電極は前記薄膜トランジスタ、前記ゲートライ
   ン及び前記ドレインラインを覆って形成された層間絶縁
   膜上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４記載の液晶表示
   装置において、 前記表示画素の形状が縦長の六角形であり、前記六角形
   の内角の角度は全て１８０度以下であり、前記配向制御
   窓が前記表示画素の中央付近を縦断する形成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の液晶表示装置において、 前記表示画素は、各行で横方向に直線状に配列され、互
   いに隣接する表示画素の上二辺どうしを概ね結ぶ上縁線
   及び互いに隣接する表示画素の下二辺どうしを概ね結ぶ
   下縁線は鋸歯状を呈し、隣接する行間で、前記上縁線と
   下縁線は互いの凹凸を合わせるように配列されているこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】 請求項３または請求項４に記載の液晶表
   示装置において、 前記表示画素の形状が縦長の六角形であり、かつ１組の
   対向する角のうち一方が凸、他方が凹となっており、前
   記配向制御窓が、表示画素の中央付近を縦断して前記１
   組の対向する角部間を結ぶとともに、前記凹部角を挟む
   二辺を覆って形成されていることを特徴とする液晶表示
   装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の液晶表示装置において、 前記表示画素が行間で隣接する互いの凹部と凸部を合わ
   せるように配列されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
9. 【請求項９】 請求項３または請求項４に記載の液晶表
   示装置において、 前記表示画素の形状が縦長の六角形であり、かつ１組の
   対向する角が凹部となっており、配向制御窓が、前記表
   示画素の中央付近を縦断して前記１組の対向する角部間
   を結ぶとともに、前記各々凹部角を挟む二辺を覆って形
   成されていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の液晶表示装置におい
    て、 前記表示画素は、各行で横方向に直線状に配列され、互
    いに隣接する表示画素の上二辺どうしを概ね結ぶ上縁線
    及び互いに隣接する表示画素の下二辺どうしを概ね結ぶ
    下縁線は鋸歯状を呈し、隣接する行間で、前記上縁線と
    下縁線は互いの凹凸を合わせるように配列されているこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項３または請求項４の液晶表示装
    置において、 前記表示画素の形状が四角形であり、１組の対向する角
    の角度が各々９０度より小さく設定されており、前記対
    向する角の頂点を結ぶように配向制御窓が形成されてい
    ることを特徴とする液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の液晶表示装置におい
    て、 前記対向する角が、列方向になるように各行で直線状に
    配置され、各行の上部及び、下部には前記四角形が隣接
    してできる鋸歯状の凹凸が形成され、前記四角形の表示
    画素は、前記鋸歯状の凹凸が互いに合致するように各行
    間で半ピッチずれていることを特徴とする液晶表示装置