JP7824633B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、高精細画面で、かつ、高速応答を可能にする液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、視野角特性が課題であるが、ＩＰＳ方式（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は、優れた視野角特性が得られるので、広く用いられている。また、ＩＰＳ方式のうちの、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は、比較的画素の透過率を上げることができるので、広く用いられている。液晶表示装置は、色々な分野において用途が広がっている。

表示装置によっては、画面の高精細化と高速応答が可能なことが要求されている。特許文献１には、高速応答を可能とする画素構成が記載されている。特許文献２には、ＩＰＳ方式あるいはＦＦＳ方式において、高精細画面を可能とする、電極及び配線構造が記載されている。

特許第６７７２００１号公報 特開２０１９－１４４３１５号公報

ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）表示装置等に使用される液晶表示装置は、高精細でかつ高速応答であることが要求される。液晶は、電界によって液晶分子が回転することによって、光を制御するが、液晶は、弾性体と考えることが出来るので、同一画素内にあっても、周囲の領域の液晶分子の配向の影響を受ける。したがって、周囲の領域における液晶の配向方向によって、液晶分子の応答速度に影響が生ずる。

液晶表示装置は、画素電極とコモン電極との間の電界により、画素毎に液晶分子を制御することによって画像を形成する。しかし、高精細になると、隣接する画素電極間の距離が小さくなり、液晶分子に対する隣接画素における画素電極の影響が無視できなくなる。この現象は、画像のコントラストの低下を引き起こすのみならず、液晶分子の回転速度、すなわち、液晶の応答速度に影響を及ぼす。

本発明は、以上のような課題を解決するものであり、高精細画面で、かつ、高速応答可能な液晶表示装置を実現するものである。

本発明は上記問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）走査線が第１の方向に延在して、第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、前記走査線と前記映像信号線に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、前記画素内には、櫛歯電極を有する第１の部分と、電気信号を受け取るためのコンタクト部を有する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分を接続する第３の部分を有する画素電極が形成され、前記第３の部分は、前記第１の部分及び前記第２の部分よりも隣接画素側にはみ出しており、前記第３の部分の前記隣接画素側の辺の法線は、前記第１の方向及び前記第２の方向とは、0度及び９０度以外の角度をなしていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記第３の部分の前記隣接画素側の辺は、曲線であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記第３の部分の前記隣接画素側の辺の法線は、前記第１の方向及び前記第２の方向とは、３０度以上の角度を含むことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）コモン電圧が印加された金属膜が前記映像信号線とオーバーラップラップし、前記第２の方向に延在して形成され、前記金属膜の前記第１の方向の幅は前記映像信号線の前記第１の方向の幅よりも大きいことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

液晶表示装置の平面図である。 液晶表示装置の表示領域の断面図である。 比較例による画素の平面図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 画素電極に信号電圧を印加しない場合の液晶分子の配向方向を示す平面図である。 画素電極に信号電圧を印加した場合の隣接画素電極間の作用を示す平面図である。 図６の電界方向に対応する液晶分子の配向方向を示す平面図である。 画素電極に信号電圧を印加した場合に、画素電極の櫛歯部とコモン電極との作用による液晶分子の配向方向を示す平面図ある。 画素電極に信号電圧を印加した場合に、画素電極の接続部とコモン電極との作用による液晶分子の配向方向を示す平面図である。 実施例１による画素の平面図である。 隣接画素の画素電極の影響を含まない状態において、信号電圧を印加しない場合での、画素電極の接続部付近における液晶分子の配向方向を示す平面図である。 隣接画素の画素電極の影響を含まない状態において、信号電圧を印加した場合での、画素電極とコモン電極との作用による画素電極の接続部付近における液晶分子の配向方向を示す平面図である。 信号電圧を印加ない場合での、図１０の画素電極の接続部付近における液晶分子の配向方向を示す平面図である。 信号電圧を印加した場合での、図１０の画素電極の接続部付近における画素電極どうしの作用を示す平面図である。 図１４に対応した液晶分子の配向方向を示す平面図である。

以下に実施例によって本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１６によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっている部分に表示領域１４が形成されている。

ＴＦＴ基板１００の表示領域１４には、走査線１１が横方向（ｘ軸方向）に延在し、縦方向（ｙ軸方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向に延在して横方向に配列している。走査線１１と映像信号線１２に囲まれた領域が画素１３になっている。なお、このような構成による画素はサブ画素と呼ばれることもあるが、本明細書では画素と呼ぶ。

本実施例における画素は非常に小さく、横方向のピッチｐｘは１１μm、縦方向のピッチｐｙは３３μmである。このように、画素ピッチが小さくなると、隣接する画素電極間の干渉が問題となる。液晶表示装置では、液晶の電気分解を防止するために、画素電極とコモン電極の電位の極性を規則的に逆転させている。さらに、この液晶の電気分解をより確実に防止するために、いわゆる、行（Ｒｏｗ）反転駆動、列（Ｃｏｌｕｍｎ）反転駆動、ドット反転駆動等が開発されている。

本実施例では、図１に示すように、列（Ｃｏｌｕｍｎ）反転駆動方式を採用している。すなわち、隣り合う映像信号線には、逆極性の信号電圧が供給される。そして、この極性は、定期的に入れ替わる。液晶表示装置では、画素電極とコモン電極の間に電位差によって液晶分子を駆動する。一方、図１に示すように、列（Ｃｏｌｕｍｎ）反転駆動においては、隣接する画素間の電位差は、画素電極とコモン電極との間の電位差の２倍になる。

しかし、画素電極とコモン電極の距離は７０乃至１００nmであるのに対し、隣接する画素間は１μm以上離れているので、液晶分子への影響は、依然として、画素電極とコモン電極間の作用が支配的であるが、上記のように、画素電極間の距離が小さくなると、この隣接する画素電極間の影響も無視できなくなる。

図１において。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００が対向基板２００と重なっていない部分は端子領域１５となっている。端子領域１５にはフレキシブル配線基板１７が接続している。液晶表示装置を駆動するドライバＩＣはフレキシブル配線基板１７に搭載されている。ただし、ドライバＩＣは端子領域１５に実装されるものであっても良い。

液晶は、自らは発光しないので、ＴＦＴ基板１００の背面にバックライトが配置している。液晶表示パネルはバックライトからの光を画素毎に制御することによって画像を形成する。フレキシブル配線基板１７は、バックライトの背面に折り曲げられることによって、液晶表示装置全体としての外形を小さくする。

図２は、画素が存在する表示領域の断面図である。図２は、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに属する、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｔｉｃｈｉｎｇ）モードと呼ばれる方式の液晶表示装置である。図２は、画素において、画像を構成する主要部の断面図であり、後で説明する、実施例１に特徴的な構成が全て記載されているわけではない。

図２において、ＴＦＴ基板１００を覆って下地膜１０１が形成されている。下地膜１０１は、ガラスあるいはポリイミド等の樹脂で形成された基板１００からの不純物が酸化物半導体膜１０２を汚染することを防止するものである。下地膜１０１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ）の積層膜で形成される場合が多い。

下地膜１０１の上にＴＦＴを構成する半導体膜１０２が形成されている。半導体膜１０２は、例えばポリシリコン半導体膜１０２であり、ポリシリコン半導体膜１０２は、まず、アモルファスシリコンをＣＶＤで被着し、これをエキシマレーザによって、ポリシリコンに変換したものである。ポリシリコン半導体膜は以後単に半導体膜１０２という。また、半導体膜１０２はポリシリコンに限らず、アモルファス半導体、酸化物半導体を用いるものであっても良い。

半導体膜１０２を覆ってゲート絶縁膜１０３がシリコン酸化膜（ＳｉＯ）あるいはシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を用いて形成されている。ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４が直列に２個形成されている。このゲート電極１０４は、図３に示すように、走査線１１が兼用している。すなわち、半導体膜１０２が走査線１１の下を、ゲート絶縁膜１０３を介して２回通過することによって、ＴＦＴが直列に２個形成されることになる。

図２において、ゲート電極１０４及びゲート絶縁膜１０３を覆って層間絶縁膜１０５がシリコン酸化膜（ＳｉＯ）あるいはシリコン窒化膜（ＳｉＮ）、又は、その双方を用いて形成される。その後、層間絶縁膜１０５及びゲート絶縁膜１０３にスルーホール１２１を形成し、半導体膜１０２の一方の端部を映像信号線１２と接続する。図２においては、映像信号線１２がドレイン電極１０６を兼用している。また、層間絶縁膜１０５及びゲート絶縁膜１０３にスルーホール１２２を形成し、半導体膜１０２の一方の端部をソース電極１０７と接続する。ソース電極１０７は画素電極１１２側に延在する。

ドレイン電極１０６、ソース電極１０７、層間絶縁膜１０５を覆って、有機パッシベーション膜１０８が透明樹脂、例えば、アクリル樹脂によって形成される。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜を兼ねており、かつ、映像信号線１２、走査線１１等と上側に形成されるコモン電極１１０や画素電極１１２とのカップリングを小さくするために、２μm以上と、厚く形成される。

また、薄膜トランジスタを構成する半導体膜１０２、ゲート電極１０４、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７については図２においてはトップゲートとして説明するが、このトップゲートに限るものではなく、ゲート電極が半導体膜１０２とＴＦＴ基板１００の間に設けられるボトムゲート、さらにはトップゲートとボトムゲートを組合わせ上下２つのゲート電極で半導体膜１０２を挟むようなものであっても良い。

図２において、有機パッシベーション膜１０８の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜によってコモン電極１１０が形成される。コモン電極１１０を覆って容量絶縁膜１１１がＳｉＮによって形成される。容量絶縁膜は、画素容量を大きくするために、薄く形成され、例えば、７０nm程度である。容量絶縁膜１１１の上に画素電極１１２がＩＴＯ等の透明導電膜によって形成される。

有機パッシベーション１０８には、ＴＦＴから延在するソース電極１０７に対応する部分にスルーホール１３０が形成され、スルーホール１３０内において、容量絶縁膜１１１にスルーホール１３１が形成される。これによって、画素電極１１２とソース電極１０７が接続する。画素電極１１２を覆って、液晶を初期配向させるための配向膜１１３がポリイミドフィルムによって形成される。配向膜１１３の配向処理はラビング方式、偏向紫外線を用いる光配向方式等があるが、ＩＰＳ方式（ＦＦＳ方式も含む）はティルト角が不要なので、偏向紫外線によって、ポリイミドフィルムに異方性を生じさせる、いわゆる光配向が有利である。

図２の左側において、有機パッシベーション膜１０８の上側に、映像信号線１２と対応した位置に金属膜によるコモンメタル１０９が形成されている。コモンメタル１０９には、コモン電圧が供給されている。コモンメタル１０９の主たる役割は、コモン電極１１０の低抵抗化、バックライトの遮光、後述するように画素行毎に横方向（ｘ軸方向）に沿ってストライプ状に形成されるコモン電極同士を接続するためのものであり、またコモン電極１１０における電位傾斜を防止し、輝度傾斜を防止するためである。コモンメタル１０９は、映像信号線１２、あるいは、走査線１１を構成する材料と同じでよい。例えば、ＭｏＷ（モリブデンタングステン合金）、ＴＡＴ（Ｔｉ－Ａｌ－Ｔｉの積層膜）などが用いられる。

図２において、液晶層３００を挟み、ＴＦＴ基板１００と対向して対向基板２００が配置している。対向基板２００には、ＴＦＴ基板１００側に形成されたスルーホール１３０やＴＦＴ等を覆うように、ブラックマトリクス２０２が形成され、光の透過領域、すなわち、画像形成領域には赤、青、緑のいずれかのカラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１及びブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、その上に液晶を初期配向させるための配向膜２０４が形成される。また、カラーフィルタ２０１は対向基板２００に設けられる構成に限らず、ＴＦＴ基板１００にカラーフィルタを設けたＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）であってもい。配向膜２０４の製造方法は、ＴＦＴ基板１００側の配向膜１１３で説明したとおりである。

図２において、ＴＦＴ基板１００に形成された画素電極１１２とコモン電極１１０との間に信号電圧が印加されると、矢印で示すような電気力線が発生し、液晶分子３０１を回転させて画素の光透過率を制御する。画素毎に光の透過率を制御することによって画像が形成される。

図３は比較例による画素の平面図である。図３は、従来例でなく、実施例１との比較のためであり、新規事項も含まれている。図３において、走査線１１が横方向（ｘ軸方向）に延在し、縦方向（ｙ軸方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向に延在し、横方向に配列している。図３において、画素の大きさは、例えば、横方向が１１μｍ、縦方向が３３μmであり、映像信号線１２の幅は２μm、走査線１１の幅は２μm程度である。図３において、画素電極１１２は走査線１１と映像信号線１２で囲まれた領域に存在しているが、画素の横ピッチは１１μmと、非常に小さいので、画素電極１１２は信号線１２と一部及びコモンメタル１０９の一部とオーバーラップしている。図３において、液晶の初期配向を決める配向膜の配向方向ＡＬはｘ軸方向と同じ水平方向である。

図３のｙ軸方向の上側には、スイッチング素子としてのＴＦＴが形成されている。図３のＴＦＴは図２のＴＦＴと対応している。半導体膜１０２が一方の端部において、スルーホール１２１によって、映像信号線１２と接続している。映像信号線１２はドレイン電極１０６を兼ねている。半導体層１０２はＵの字型に屈曲して走査線１１の下を２回通過する。走査線１１がゲート電極１０４を兼ねているので、この時、ＴＦＴが２個直列に形成される。

半導体膜１０２他方の端は、スルーホール１２２によってソース電極１０７と接続する。ソース電極１０７は画素電極１１２側に延在し、有機パッシベーション膜１０８に形成されたスルーホール１３０及び容量絶縁膜１１１に形成されたスルーホール１３１を介して画素電極１１２と接続する。図３において、画素電極１１２は、種々の要素名１１２１、１１２２、１１２３、１１２４、１１２５、１１２６で表示されている。１１２１は５本ある櫛歯の歯であり、１１２２は櫛歯の背骨部分であり、１１２３はソース電極１０７と接続するコンタクト部であり、１１２４はコンタクト部１１２３と櫛歯１１２１、１１２２を接続する部分である。

直接画像形成に寄与する部分は櫛歯部分１１２１であり、図３では５本の櫛歯１１２１が背骨部分１１２２から横方向（ｘ軸方向）に延在している。横方向に延在する各櫛歯１１２１の辺は、ｘ軸方向と所定の角度を有している。すなわち、各櫛歯１１２１は、根本よりも先端の幅が小さくなっている。液晶動作におけるドメインの発生を防止するためである。櫛歯１１２１の縦方向の幅ｗ４は櫛歯１１２１のｘ軸方向の中央において、例えば１．８μm、櫛歯間隔ｗ３は例えば２．５μmである。櫛歯１１２１のｘ軸方向の長さは、例えば８μmである。櫛歯１１２１の歯と歯の間隔である凹部は、根本において傾斜１１２６が形成されている。液晶を動作させたときのドメインの発生を防止するためである。

櫛歯の背骨部分１１２２の、隣接する画素側の辺には、櫛歯の歯１１２１と対応する位置に形が略３角形である切り込み１１２５が形成されている。液晶を動作させたときのドメインの発生を防ぎ、応答速度を向上させるためである。

図３において、コモン電極１１０が有機絶縁膜１０８に形成されたスルーホール１３０を避けるように、画素電極１１２の櫛歯１１２１が形成された領域のｙ軸方向の幅と対応して、横方向（ｘ軸方向）にストライプ状に延在している。コモン電極１１０のｙ軸方向の幅は、例えば２５μmである。コモン電極１１０はＩＴＯ等の透明導電膜で形成され、金属に比べて導電率が小さいことと、透過率を大きくするために、薄く形成されるので、抵抗が大きい。そうすると、画面に輝度傾斜が生ずる。

図３では、これを防止するために、映像信号線１２とオーバーラップする形で、金属膜１０９が形成される。以後この金属をコモンメタル１０９と呼ぶ。コモンメタル１０９はコモン電極１１０と積層して形成され、コモン電位となっている。図３において、映像信号線１２の幅ｗ１は例えば２μmであるのに対し、コモンメタルの幅ｗ２は４μmである。ただし、有機絶縁膜１０８のスルーホール１３０が形成された部分では、映像信号線１２とコモンメタル１０９の幅は同じとなっている。

図４は、図３のＡ－Ａ断面図である。図４において、映像信号線１２と対応して、幅の広いコモンメタル１０９が形成され、これを覆ってコモン電極１１０が形成されている。コモン電極１１０を覆って容量絶縁膜１１１が形成されている。コモンメタル１０９とオーバーラップして画素電極１１２の背骨部分１１２２が形成され、画素電極１１２、及び容量絶縁膜１１１を覆って配向膜１２３が形成されている。

図３及び図４に示すように、画素の横方向（ｘ軸方向）透過領域は、実質的にはコモンメタル１０９によって規定されている。コモンメタル１０９は液晶層３００に近い部分に形成されているので、遮光効果に優れ、画像のコントラストを向上させることが出来る。

図５は、画素電極１１２のコンタクト部１１２３及び接続部１１２４付近の平面図である。図５では、図面を複雑化しないために、ＴＦＴ等は省略されている。また、画素電極１１２は、各要素の番号、１１２１、１１２２、１１２３、１１２４、１１２５、１１２６等で示している。以下の図も同じである。図５において、液晶分子３０１を初期配向させる、配向膜における配向方向ＡＬはｘ軸方向である。したがって、液晶分子３０１もｘ軸方向に配列している。なお、本明細書においては、液晶分子の長軸側の誘電率が短軸側の誘電率よりも大きい、ポジ型液晶を用いて説明するが、ネガ型液晶の場合は、液晶分子の動作の向きが９０度異なると考えればよい。

図６は、図５の状態に対し、画素電極に電圧を印加した場合の平面図である。画素電極に電圧を印加すると、図２に示すように、画素電極とコモン電極との間の電気力線によって、液晶分子が動作する。しかし、列（Ｃｏｌｕｍｎ）反転駆動において、横方向の画素ピッチが小さくなると、隣接する画素電極間の影響が生じてくる。

図６における双方向矢印は、隣接する画素電極間において作用する電界の向きを示している。画素電極１１２の櫛歯領域１１２１、１１２２では、この電界の作用は、切り込み１１２５の作用によって、ｘ軸方向に対して角度を有しているので、液晶分子の回転を阻害することにはならない。しかしながら、接続領域１１２４では、この電界の作用がｘ軸方向となっているので、液晶分子３０１の回転を阻害するように作用する。言い換えるとドメインの発生を生じさせやすい作用となっている。

図７は、図６に対応する部分における液晶分子３０１の配向を示す平面図である。図７において、液晶分子３０１は、図６に示す双方向矢印に対応する部分のみ記載している。液晶分子３０１は、双方向矢印で示す電界方向に配列しようとする。

ところで、液晶分子３０１の配向方向は、画素電極１１２とコモン電極１１０で形成される電界方向が主たる影響を有する。図８は、櫛歯電極１１２１の先端部の詳細平面図である、図８では、画素電極１１２に電圧を印加した場合、櫛歯電極１１２１と、その下側に形成されている、シェーディングで示したコモン電極１１０との電界の作用による液晶分子３０１の配向方向を記載している。櫛歯電極１１２１の形状は、画素電極１１２とコモン電極１１０との間に形成された電界による液晶分子３０１の配向方向が、配向膜の配向方向ＡＬと一致しないような形状となっている。これによってドメインの発生を防止している。

図７に示す隣接画素電極間の電界による液晶分子３０１の配向は、櫛歯電極１１２１の先端においては、図８における、画素電極１１２１とコモン電極１１０との電界による液晶分子３０１の配向方向とは、矛盾せず、同様な方向となっている。したがって、この領域では、ドメインの発生を防止する作用が維持されている。

図９は、画素電極１１２に電圧を印加した場合において、画素電極１１２の接続部分１１２４における、櫛歯電極１１２と、その下側に形成されているコモンメタル１０９あるいはコモン電極１１０との電界の作用による液晶分子３０１の配向方向を記載している。櫛歯電極１１２の接続部分１１２４においては、電界が印加された液晶分子３０１の配向方向が、配向膜の配向方向ＡＬと一致しており、ドメインが発生する形状となっている。

図７に示す、画素電極１１２の接続部分１１２４に示す、隣接画素間の電界による液晶分子３０１の配向は、図９における、画素電極１１２の接続部分１１２４とコモン電極１１０との電界による液晶分子の配向方向と同様に、配向膜の配向方向ＡＬと一致しており、ドメインを発生しやすくしている。つまり、画素電極１１２の接続部分１１２４においては、図７及び図９に示すように、接続電極１１２４とコモン電極１１０、及び、隣接する画素電極１１２間に発生する電界の影響のいずれも、ドメインの発生を生じさせる構成となっている。

ところで、接続電極１１２４の大部分は、遮光体であるコモンメタル１０９と重畳しており、画素の透過率には寄与しない。しかし、液晶は弾性体と考えることが出来、コモンメタル１０９によって遮光されている領域の液晶の配向動作は、画素の透過領域における液晶の配向動作に影響を与える。すなわち、画素の透過領域における液晶分子の回転と非透過領域における液晶分子の回転が同じ方向であれば、透過領域における液晶分子は素早く回転することが出来る。一方、非透過領域の液晶分子３０１が、画素電極１１２に電圧を印加しても、回転しないような構成においては、回転しない液晶分子３０１の影響を受けて、透過領域の液晶分子３０１の回転速度が遅くなる。すなわち、液晶の応答速度が遅くなる。

図１０は、このような問題点を対策した、実施例１の特徴を示す画素の平面図である。

図１０において、液晶分子３０１の初期配向方向を決める配向膜の配向方向はＡＬであり、水平方向（ｘ軸方向）である。図１０が比較例の図３と異なる点は、画素電極１１２の接続部１１２４の形状と、コンタクト部１１２３の形状である。図１０において、画素電極１１２の接続部１１２４は、曲線の法線方向が配向膜の初期配向方向ＡＬと一致する領域が出来るだけ小さくなるように、隣接画素側に湾曲している。接続部１１２４の外側、すなわち、隣接する画素電極側の辺の法線方向は、水平方向と３０度以上である領域を含むことが望ましい。

接続部１１２４は、コモンメタル１０９及び映像信号線１２及びコモンメタル１０９とオーバーラップしている。さらに、映像信号線１２のｘ軸方向中心線よりも隣接画素側に出っ張っている。また、接続部１１２４は櫛歯電極の背骨部分１１２２よりも隣接画素側に出っ張っている。これによって、接続部１１２４の辺に対する法線が、配向膜の配向方向ＡＬであるｘ軸方向と、より大きな角度を有することが可能になる。したがって、画素電極１１２に電圧を印加した時に、液晶分子３０１が回転しない領域の発生、すなわち、ドメインの発生を防止することが出来る。同時に、ドメインの発生による、液晶の動作速度の低下を防止することが出来る。

図１０において、略矩形である、画素電極１１２のコンタクト部１１２３のｙ軸方向下方のコーナー部は、隣接する画素の画素電極１１２４の出っ張りに対応して、これを避けるように切り欠き１１２７が設けられている。この切り欠き部分１１２７の辺は、ｘ軸方向ともｙ軸方向とも角度を有しており、この角度は、３０度以上である。また、コンタクト部１１２３の下辺はｘ軸方向とは角度θ（図１４参照）を有している。

以上で説明した画素電極１１２において、各要素を次のように呼ぶことがある。すなわち、櫛歯部分１１２１、背骨部分１１２２、切り込み部分１１２５、傾斜部分１１２６を有する第１の部分、コンタクト部１１２３を有する第２の部分、接続部１１２４を有する第３の部分である。あるいは、第１の部分は、櫛歯電極１１２１を含む第１の部分、と定義する場合もある。つまり、第１の部分においては、櫛歯電極１１２１が動作の本質的要件だからである。

図１１は画素電極１１２（１１２３、１１２４）に電圧が印加されていない状態を示す平面図である。画素電極１１２のコンタクト部１１２３及び接続部１１２４の形状は図１０において説明したとおりである。図１１において、配向膜の配向方向ＡＬは水平方向（ｘ軸方向）であるから、液晶分子３０１は水平方向に配向している。

図１２は、画素電極１１２に電圧を印加した場合における、画素電極１１２の接続部分１１２４付近における液晶分子の配向を示す平面図である。図１２は、画素電極１１２４とコモン電極１１０（あるいは、コモンメタル１０９）との間の電界の作用による液晶分子３０１の動作を示すものである。画素電極１１２とコモン電極１１０の間に電圧が印加されると、図２に示すような電気力線が発生して、液晶分子３０１が配向する。図１１及び図１２のような画素電極１１２の接続部１１２４の形状であれば、液晶分子は回転することができ、ドメインの発生は免れる。

図１３乃至図１５は、隣接する画素電極１１２間の電界の影響を説明する、画素電極１１２の接続部１１２４付近及びコンタクト部１１２３の平面図である。図１３は、画素電極１１２間に電圧が印加されていない場合の平面図である。図１３において、液晶分子３０１は、配向膜の配向方向ＡＬと同じ水平方向（ｘ軸方向）に配列している。

図１４は、画素電極１１２（１１２３、１１２４）に電圧が印加された場合の作用を示す平面図である。図１４において、双方向矢印は、画素電極１１２（１１２３、１１２４）に信号電圧が印加された場合の、隣接する画素電極１１２間の電界を示す平面図である。列（Ｃｏｌｕｍｎ）反転駆動においては、隣接画素電極１１２間の電圧は、画素電極とコモン電極の間の電圧の２倍となる。

図１４において、画素電極１１２の接続部１１２４は、法線方向が水平方向（ｘ軸方向）に一致しないように、信号線のｘ軸方向の中央線を越えて隣接画素側にはみだしている。また、画素電極１１２の背骨部分１１２２よりも隣接画素側にはみ出している。図１４において、接続部１１２４が隣接画素側に出っ張っている量はｄである。ここで、出っ張っている量のｄは、図１４では背骨部分１１２２から接続部１１２４の湾曲の先端との距離を示している。つまり、図１４の画素電極構造は、隣接画素電極１１２間に形成される電界方向が水平方向（ｘ軸方向）と一致しない領域を増やしており、この部分において、液晶分子３０１の回転を可能にする電極構造となっている。

なお、接続部１１２４と隣接画素の画素電極１１２との間隔が極端に小さくなると、不規則な電界が発生して、液晶分子３０１の配向に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、図１０乃至図１５示す構成においては、画素電極１１２のコンタクト部１１２３のコーナー部には、面取り状の切り欠１１２７を形成している。面取り状の切り欠き１１２７の辺の法線方向は、横方向（ｘ軸方向）または、縦方向（ｙ軸方向）に対して３０度以上の角度を含む。

図１４における画素電極１１２のコンタクト部１１２３のもう一つの特徴は、ｙ軸方向下辺がｘ軸方向と角度θを有していることである。図１４においては、コンタクト部１１２３の下層側にはコモン電極１１０は存在しないので、コモン電極１１０との間のフリンジ電界は存在しない。しかし、画素電極１１２のコンタクト部１１２３の下辺とコモン電極１１０の上辺との間に電界が存在する。この電界は、他の場所の電界よりも小さいが、コモン電極１１０とコンタクト部１１２３の距離が小さくなるとある程度の影響を生ずる。図１４では、コンタクト部１１２３の下辺をｘ軸方向と角度θを持つように形成することによって、この部分が液晶分子３０１の回転を妨げないような構成としている。

図１５は、画素電極１１２に信号電圧を印加した場合に、隣接する画素電極１１２間の作用によって液晶分子３０１が配向する場合を示す平面図である。図１５に示すように、隣接する画素電極１１２間の電界による液晶分子３０１の配向方向は、水平方向（ｘ軸方向）とは、角度をなしており、ドメインが発生しにくい構成となっている。また、図１５に示す、隣接画素電極１１２間の作用による液晶分子３０１の配向方向は、図１２に示す画素電極１１２とコモン電極１１０間の作用による液晶分子３０１の配向方向とほぼ一致しており、いずれも、液晶分子３０１に対してドメインを形成しにくい作用を生ずる。したがって、画素の透過領域における液晶分子３０１の応答速度を低下させるような作用は生じない。

なお、図１５において、画素電極１１２のコンタクト部１１２３の下辺に沿う領域において、液晶分子３０１１が縦方向（ｙ軸方向）とは角度を有した配向をしている。この領域は、隣接する画素電極間の作用ではなく、コンタクト部１１２３とコモン電極１１０との平面方向の作用によるものなので、影響は他の部分よりも小さい。しかし、この部分においても、液晶分子３０１の回転を妨げる作用が存在しないことは、透過領域における応答速度に好影響を与えることになる。

以上で説明した本実施例の画素電極部分は、画素において、透過領域ではない、すなわち、直接画像を形成する領域ではない。しかし、非透過領域であっても、液晶分子３０１が回転できない領域の発生を防止できれば、ドメインの形成を妨げることが出来、液晶の弾性作用による、透過領域の応答速度の低下を防止することが出来る。

以上の説明のように、本発明は、画素ピッチが小さくなった場合に特に効果が大きい。実施例１では、横方向（ｘ軸方向）の画素ピッチが１１μmであるが、本発明は、横方向の画素ピッチが２０μm程度よりも小さい画素構造において、特に効果を発揮する。

本発明によれば、画素ピッチを小さくしても、画素電極間の作用による応答速度の低下を防止することが出来るので、高精細表示が可能で、かつ、応答速度の速い液晶表示装置を実現することが出来る。

１１…走査線、 １２…映像信号線、 １３…画素、 １４…表示領域、 １５…端子領域、 １６…シール材、 １７…フレキシブル配線基板、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…下地膜、 １０２…半導体膜、 １０３…ゲート絶縁膜、 １０４…ゲート電極、 １０５…層間絶縁膜、 １０６…ドレイン電極、 １０７…ソース電極、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…コモンメタル、 １１０…コモン電極、 １１１…容量絶縁膜、 １１２…画素電極、 １１３…配向膜、 １２１…スルーホール、 １２２…スルーホール、 １３０…スルーホール、 １３１…スルーホール、 １３５…スルーホール、 １３６…スルーホール、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２０４…配向膜、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 １１２１…櫛歯電極、 １１２２…櫛歯電極の背骨部、 １１２３…画素電極のコンタクト部、 １１２４…接続部、 １１２５…切り込み、 １１２６…傾斜部、 １１２７…コンタクト部の切り欠き、 ３０１１…液晶分子

Claims (14)

1. 走査線が第１の方向に延在して、第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、前記走査線と前記映像信号線に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、
   前記画素内には、櫛歯電極を有する第１の部分と、電気信号を受け取るためのコンタクト部を有する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分を接続する第３の部分を有する画素電極が形成され、
   前記第３の部分は、前記第１の部分及び前記第２の部分よりも隣接画素側にはみ出しており、
   前記第３の部分の前記隣接画素側の辺の法線は、前記第１の方向及び前記第２の方向とは、０度及び９０度以外の角度をなしており、
   前記櫛歯電極は、前記第１の方向に沿って延在する櫛歯部分と、前記第２の方向に沿って延在する背骨部と、を有し、
   前記第３の部分は、前記背骨部と前記第２の部分との間に位置し、前記背骨部と前記第２の部分と接続し、前記櫛歯電極の前記背骨部よりも前記隣接画素側に突出していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第３の部分の前記隣接画素側の辺は、曲線であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第３の部分の前記隣接画素側の辺の法線は、前記第１の方向及び前記第２の方向とは、３０度以上の角度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。
4. コモン電圧が印加された金属膜が前記映像信号線とオーバーラップラップし、前記第２の方向に延在して形成され、前記金属膜の前記第１の方向の幅は前記映像信号線の前記第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。
5. 前記画素の、光が透過する領域の、前記第１の方向の幅は、前記金属膜によって規定されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記金属膜の前記第１の方向の幅は、前記画素電極の前記第２の部分と対応する部分において、前記画素電極の前記第１の部分と対応する部分よりも幅が小さいことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記画素電極の前記第３の部分は、前記金属膜とオーバーラップしていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
8. 前記画素電極の前記第３の部分は、前記映像信号線とオーバーラップ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. 前記画素電極の前記第３の部分の前記隣接画素側の辺は、前記映像信号線の前記第１の方向の中心よりも、前記隣接画素側にはみ出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。
10. 前記画素電極の前記第３の部分は、コモン電極とオーバーラップする部分とオーバーラップしない部分を有し、前記画素電極の前記第２の部分は、前記コモン電極とオーバーラップしないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 前記画素電極の前記第２の部分は、略矩形であり、前記第３の部分が接続している辺と反対側のコーナー部には、面取り状の切り欠きが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. 前記面取り状の切り欠きの法線方向は、前記第１の方向に対して３０度以上となる辺を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記画素電極の前記第２の部分は、略矩形であり、前記第２の部分が前記画素電極の前記第１の部分と向き合う側の辺は、前記第１の方向と０度以外の角度を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
14. 前記画素の前記第１の方向のピッチは２０μm以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。