JP2008096840A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置においてディスクリネーションを抑制することである。
【解決手段】同一基板上に上部電極層と下部電極層とが形成された液晶表示装置において、上部電極層である画素電極のスリット６１のエッジ部分においてディスクリネーションが生じる領域（Ｄ）７１は、スリット６１の長辺がラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向のなす角度βが０°と−９０°との間の領域である。そこで、ラビング方向Ｒ−Ｒに対し、上部電極層である画素電極のスリット６１のエッジ部分の接線方向のなす角度βが０°と−９０°との間の領域を、エッジ部分の接線方向のなす角度βが０°から＋９０°との間の領域より小さくなるように形成される。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層にスリットを形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の表示方式としては従来ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式が広く用いられてきているが、この方式は表示原理上、視野角に制限がある。これを解決する方法として、同一基板上に画素電極と共通電極とを形成し、この画素電極と共通電極との間に電圧を印加し、基板にほぼ平行な電界を発生させ、液晶分子を基板面に平行な面内で駆動する横電界方式が知られている。

横電界方式には、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と、ＦＦＳ（（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ）方式が知られている。ＩＰＳ方式では、櫛歯状の画素電極と櫛歯状の共通電極とを組み合わせて配置される。ＦＦＳ方式では、絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、上部電極層に電界を通す開口として例えばスリット等が形成される。

上部電極層に電界を通すための開口は、電極層薄膜をエッチングすることで形成されるが、例えば、開口を細長い溝形状とするときは、その長辺の端部であるエッジ部分は、その形成工程（露光、エッチング）の限界により、丸みを帯びてラウンド形状あるいは円弧状の形状となることが多い。下部電極層から、この開口を通って上部電極層に向かう電界は、この開口のパターンに沿って流れるので、エッジ部分では円弧状のパターンに沿って電界が形成されることになる。したがって、例えば、ラビング処理等によって液晶分子の初期配向を開口の長辺にほぼ平行とし、上部電極層と下部電極層の間に電界をかけて液晶分子を駆動すると、開口の長辺の直線部分では、初期配向の状態から長辺に垂直な方向に回転するが、開口のエッジ部分では、初期配向の状態から円弧状形状に垂直な方向に回転することになる。

エッジ部分の円弧状形状に沿って液晶分子が初期配置の状態から回転するとき、液晶分子の回転方向が逆転することが生じる。例えば、エッジ部分の円弧状形状を円形の一部と考え、ラビング処理方向を開口の長辺にほぼ平行として開口の長辺方向をＸ軸、長辺に垂直方向をＹ軸として、エッジ部分の円弧状形状が円形の第１象限に相当する形状のときは、液晶分子は、Ｘ軸方向から反時計周りに回転して円弧状形状に垂直となる。これに対し、エッジ部分の円弧状形状が円形の第４象限に相当する形状のときは、液晶分子は、Ｘ軸方向から時計周りに回転して円弧状形状に垂直となる。同様に、エッジ部分の円弧状形状が円形の第２象限に相当する形状のときは、液晶分子は、Ｘ軸方向から時計周りに回転して円弧状形状に垂直となり、エッジ部分の円弧状形状が円形の第３象限に相当する形状のときは、液晶分子は、Ｘ軸方向から反時計周りに回転して円弧状形状に垂直となる。

このように、電界を印加したときに、エッジ部分では、場所によって液晶分子の回転方向が異なることが生じる。この回転方向が場所によって異なる現象はディスクリネーションと呼ばれる。回転方向が異なる境界部分においては、液晶分子が所望でない方向に回転し、あるいは回転できないために、透過率が低下し、目視で境界線が認識されることがあり、これらは、転傾線、あるいは転傾欠陥といわれるが、単にこれをディスクリネーションということもある。

特許文献１には、同一基板上に形成された櫛歯状の画素電極と共通電極に電圧を印加し、基板面にほぼ平行な電界を発生させ液晶分子を基板面に平行な面内で駆動するＩＰＳ方式において、櫛歯電極の先端部分または根元近傍に発生する放射状の電界により、液晶分子が正常の回転と逆方向に回転する領域（リバースドメイン）を生じ、正常に回転する領域との境界において転傾欠陥（ディスクリネーション）が生じることを指摘している。ここでは、画素電極と共通電極とを重畳させて強電界を発生させる際、強電界の方向θ_SEと液晶の初期配向の方向θ_LCとの関係を、走査配線（ゲート配線）の方向を基準とし液晶の回転方向を正方向（時計方向回転）として、θ_LC＜θ_SE≦θ_LC＋π／２とすることで、液晶分子を初期配向方向に固定することなく正回転を誘発することができ、リバースドメインの発生とディスクリネーションの発生を抑制することが述べられている。

特許文献２には、ＦＦＳ液晶表示装置において、上部基板のブラックマトリクスと下部基板の画素電極のエッジ部とが所定領域オーバーラップされこれらの両基板間に液晶が介在する構成の場合、ブラックマトリクスと画素電極との間の電気場干渉によって、画素電極のエッジ部の端部から中心部に行くにつれて液晶分子の捩れ角度がほぼ９０度程度になって垂直方向に配置されるが、エッジ部が露光工程上の限界により曲線形状を有するので、ホワイト諧調のとき、ラビングの跡、すなわちディスクリネーション（転傾線）が発生することを指摘している。ここでは、画素電極のエッジ部を直線形状とし、画素電極に対し９〜１２°の角度で曲げられた構造等が示され、これによって画素電極のエッジ部における液晶の復元力及び液晶の偏向力が増加される、と述べられている。

特開２００３−２８００１７号公報 特開２００５−１０７５３５号公報

ディスクリネーションが生じ得るエッジ部分の多くは光透過領域の端部に配置されているので、ブラックマトリクス等を設けることで、ディスクリネーションを光透過領域の中にしないようにできるが、その場合は、開口率が低下する。

特許文献１はＩＰＳ方式において画素電極と共通電極とを重畳させる場合に生じるディスクリネーションを扱っており、特許文献２は上部基板のブラックマトリクスと下部基板の画素電極のエッジ部分との間におけるディスクリネーションを扱っており、いずれも同一基板上に絶縁層を挟んで上部電極層と下部電極層を配置し、上部電極層に電界を通す開口を形成する場合のディスクリネーションを扱っていない。

本発明の目的は、ディスクリネーションを抑制できる液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層に電界を通す開口部を形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、ラビング方向を基準にして前記開口部の長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、前記開口部のエッジ部分は、前記ラビング方向に対する前記エッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さいことを特徴とする。

また、本発明に係る液晶表示装置は、同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層にスリットを形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、ラビング方向を基準にして前記スリットの長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、前記スリットのエッジ部分は、前記ラビング方向に対する前記エッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さいことを特徴とする。

また、本発明に係る液晶表示装置であって、前記ラビング方向を基準にして前記スリットの長辺がなす角度の鋭角をαとし、前記鋭角方向を正方向とするとき、前記エッジ部分が、前記ラビング方向に対しαと＋９０°との間の傾きを有する傾き端部線をさらに有することが好ましい。

また、本発明に係る液晶表示装置であって、前記エッジ部分は、その先端にさらに凸部分を有することが好ましい。

また、本発明に係る液晶表示装置であって、画素の矩形形状の直交する軸方向に対し、前記ラビング方向が４５°をなすことが好ましい。

また、本発明に係る液晶表示装置は、同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層に電界を通す開口部を櫛歯状形状に形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、ラビング方向を基準にして前記櫛歯形状の長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、前記櫛歯形状のエッジ部分は、前記ラビング方向に対する前記エッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さいことを特徴とする。

上記構成により、同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層のうち、上部電極層に電界を通す開口部を形成して下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置にあって、ラビング方向を基準にして開口部の長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、開口部のエッジ部分は、ラビング方向に対するエッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さくなるように形成される。ディスクリネーションが発生するところは、開口部のエッジ部分において、ラビング方向に対するエッジ部分の接線方向が、０°から−９０°の間であることが、経験的に、あるいは電界の解析によって分かった。そこで、ラビング方向に対するエッジ部分の接線方向が、０°と−９０°との間となる開口部のエッジ部分を小さくすることによって、ディスクリネーションの発生領域を抑制できる。

以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ＦＦＳ方式の液晶表示装置で、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）の４色で構成される表示を行うものについて説明するが、もちろん、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色構成であってもよく、端的に白黒表示を行うものであってもよい。また、以下では、ＦＦＳ方式の構成として、下部電極層を画素電極とし、上部電極層を共通電極として説明するが、これを逆の構成、すなわち、下部電極層を共通電極、上部電極層を画素電極としてもよい。また、以下のＦＦＳ方式では、共通電極を各画素ごとに分けて配置しているが、これを各画素ごとに分けない構成としてもよい。

図１から図４は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置３０において、Ｒ、Ｇ，Ｂ，Ｃの４色構成で表示を行う場合の表示領域の４画素分についての平面構成を示す図で、図５は、その断面図である。ここでは、図１に画素電極形成の直前の平面構成が示され、以下、図１にさらに画素電極を形成したものを図２に、図２にさらに共通電極を形成したものを図３に示してある。ここでは、画素電極５２が太い一点鎖線で図示され、共通電極６０が太い実線で図示されている。この上に配向膜層が形成されて、アレイ基板が完成するが、図４には、アレイ基板に対向する対向基板に設けられるブラックマトリクスの配置が、図３に重ねて示されている。図５は、図３に示すＡ−Ａ線に沿って、厚さ方向を誇張して示す断面図である。

最初に、図１から図３を用いて、液晶表示装置３０の平面構成を説明し、次に図４の断面図を用いてその構造を説明する。

図１に示されるように、液晶表示装置３０において、複数のドレイン配線４６は、それぞれが直線状に延在し（図１の例では縦方向に延在）、その延在方向に交差する方向（ここでは直交する方向であり、図１の例では横方向）に複数のゲート配線４０がそれぞれ配列される。複数のドレイン配線４６と、複数のゲート配線４０とによって区画される個々の領域が、画素配置領域４６Ｂであり、図１では、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃの４色構成に対応して４つの画素配置領域４６Ｂが示される。なお、カラー表現単位ごとに１ピクセルと数える場合は、ここで言う画素配置領域４６Ｂは、サブピクセルに当ることになる。また、共通電極配線５４も、ドレイン配線４６の延在する方向に交差する方向（図１の例では横方向）に配置される。その配置は、各画素配置領域４６Ｂを挟んで、ゲート配線４０と反対側に置かれる。

ここでは、各ドレイン配線４６の配列ピッチは複数のドレイン配線４６全体において同じ場合を例示する。また、各ドレイン配線４６の幅（ドレイン配線４６の配列方向における寸法）も同じとする。また、図面ではドレイン配線４６が直線状の場合を図示しているが、例えば局所的に蛇行部を有し全体として上記延在方向に延在していてもよい。また、画素配列としては、ストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等を形成してもよい。

ドレイン配線４６とゲート配線４０と共通電極配線５４とで区画される画素配置領域４６Ｂに画素ＴＦＴ７０がそれぞれ配置される。図１の例では、各画素ＴＦＴ７０について、半導体層３６は略Ｕ字型に延在しており（図面では略Ｕ字型が上下反転して示されている）、その略Ｕ字型の２本の腕部を横切ってゲート配線４０がドレイン配線４６の配列方向に延在している。この構成では、画素ＴＦＴ７０のソース電極４８は、ドレイン配線４６に接続されるドレイン電極とともにゲート配線４０に対して同じ側に位置している。これにより、画素ＴＦＴ７０では、ゲート配線４０がソースとドレインとの間で半導体層３６に２回交差する構成、換言すれば半導体層３６のソースとドレインとの間にゲート電極が２個設けられた構成を有している。

このように、画素ＴＦＴ７０のドレインは直近のドレイン配線４６に接続され、ソースは、図２で示されるように、ソース電極４８を介して画素電極５２に接続される。また、共通電極配線５４には、共通電極中継用電極５６が設けられ、これを介し、図３で示されるように、共通電極６０に接続される。

図２は、画素電極５２の様子を示す図である。画素電極５２は各画素ごとに設けられ、その画素の画素ＴＦＴ７０のソースに接続される平板状の電極である。

図３は、共通電極６０の様子を示す図である。図３の例では、共通電極６０は各画素ごとに設けられるが、場合によっては、画素にまたがって配置されてもよい。共通電極６０は、透明電極膜層に、開口部であるスリット６１が設けられたものである。このスリット６１は、画素電極５２と共通電極との間に電圧を印加したときに、電気力線を通し、基板面に平行な横電界を発生させる機能を有する。

共通電極６０の上には、配向膜が配置され、配向処理としてラビング処理が行われる。ラビング方向は、例えば、図３において、ゲート配線４０に平行な方向に行うことができる。共通電極６０のスリット６１は、その長辺の延びる方向が、このラビング方向に対し僅かに傾いて形成される。例えば、角度で５°程度、ラビング方向に対し傾くように形成することができる。共通電極６０の上に配向膜を形成し、ラビング処理を行うことで、アレイ基板が出来上がる。

なお、図４で示されるブラックマトリクス６２は、例えばクロムと酸化クロムとの積層膜、不透明樹脂膜等で構成され、対向基板に設けられている。ブラックマトリクス６２は、図２で説明した画素電極５２について、隣接する画素電極５２間に設けられ、図１で説明した各画素配置領域４６Ｂに対応して、開口部Ｐを有して設けられている。開口部Ｐは、スリット６１のエッジ部分、つまり短辺を一部重なるように形成されてもよい。つまり、ブラックマトリクス６２は、図１で説明した各ドレイン配線４６の幅より広く、それに重ねて、かつ沿って設けられてもよい（なお、図４では各ドレイン配線が隠れて図示されていない）。ここで、開口部Ｐは画素の輪郭を規定している。なお、ドレイン配線４６、ゲート配線４０、ソース電極４８、共通電極配線５４、共通電極中継用電極５６は、ブラックマトリクスと同等に遮光性があり、画素の開口部を規定することもできる。

次に、図５の断面図を用いて、ＦＦＳ方式の液晶表示装置におけるアレイ基板３２の構造を説明する。図５は、上記のように、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図で、１つの画素についての各要素が示されている。

アレイ基板３２は、透光性基板３４と、半導体層３６と、ゲート絶縁膜３８と、ゲート配線４０と、層間絶縁膜４４と、ドレイン配線４６と、ソース電極４８と、平坦化膜５０と、画素電極５２と、共通電極配線５４と、共通電極中継用電極５６と、ＦＦＳ絶縁膜５８と、共通電極６０とを含んで構成される。

透光性基板３４は、例えばガラスによって構成される。半導体層３６は例えばポリシリコンによって構成され、透光性基板３４上に配置されている。ゲート絶縁膜３８は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン等で構成され、半導体層３６を覆って透光性基板３４上に配置されている。ゲート配線４０は、例えばＭｏ、Ａｌ等の金属で構成され、半導体層３６に対向してゲート絶縁膜３８上に配置され、ゲート絶縁膜３８および半導体層３６とともに画素ＴＦＴ７０を構成している。なお、ゲート配線４０は走査線とも呼ばれる。

層間絶縁膜４４は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン等で構成され、ゲート配線４０を覆ってゲート絶縁膜３８上に配置されている。層間絶縁膜４４およびゲート絶縁膜３８を貫いてコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールは半導体層３６のうちで画素ＴＦＴ７０のソースおよびドレインにあたる位置に設けられている。ドレイン配線４６は、例えばＭｏ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属で構成され、層間絶縁膜４４上に配置されているとともに一方の上記コンタクトホールを介して半導体層３６に接続している。なお、ドレイン配線は信号線とも呼ばれる。ソース電極４８は、例えばドレイン配線４６と同じ材料で構成され、層間絶縁膜４４上に配置されているとともに他方の上記コンタクトホールを介して半導体層３６に接続している。

ここでは、半導体層３６において、ドレイン配線４６が接続する部分を画素ＴＦＴ７０のドレインとし、ソース電極４８を介して画素電極５２が接続する部分を画素ＴＦＴ７０のソースとするが、ドレインとソースとを上記とは逆に呼ぶことも可能である。

平坦化膜５０は、例えばアクリル等の絶縁性透明樹脂等で構成され、ドレイン配線４６およびソース電極４８を覆って層間絶縁膜４４上に配置されている。平坦化膜５０を貫いてソース電極４８上にコンタクトホールが設けられている。

画素電極５２は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電材料で構成され、平坦化膜５０上に配置されているとともに上記コンタクトホールを介してソース電極４８に接触している。

共通電極配線５４は、例えばゲート配線４０と同じ透明導電材料で構成され、ゲート絶縁膜３８上に配置され層間絶縁膜４４に覆われている。層間絶縁膜４４には共通電極配線５４へ至るコンタクトホールが設けられている。共通電極中継用電極５６は、例えばドレイン配線４６と同じ材料で構成され、層間絶縁膜４４上に配置されているとともに上記コンタクトホールを介して共通電極配線５４に接触している。

ＦＦＳ絶縁膜５８は、例えば低温で形成された窒素シリコンで構成され、画素電極５２を覆って平坦化膜５０上に配置されている。平坦化膜５０には共通電極中継用電極５６へ至るコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールの側壁上にもＦＦＳ絶縁膜５８が設けられている。

共通電極６０は、例えばＩＴＯ等の透明導電材料で構成され、ＦＦＳ絶縁膜５８上に配置されているとともに上記コンタクトホールを介して共通電極中継用電極５６に接触している。共通電極６０は、ＦＦＳ絶縁膜５８を介して画素電極５２に対向して設けられ、画素電極５２に対向する部分に複数のスリット６１を有している。なお、共通電極６０を各画素ごとに設けない構成の場合、抵抗等の問題がなければ、共通電極配線５４は形成しなくてもよい。

共通電極６０の上には、図示されていないが、配向膜層が配置される。配向膜層は、液晶分子を初期配向させる機能を有する膜で、例えばポリイミド等の有機膜に、ラビング処理を施して用いられる。

このように、同一基板である透光性基板３４上に、絶縁層であるＦＦＳ絶縁膜５８を介して上部電極層である共通電極６０と下部電極層である画素電極５２とを形成し、上部電極層である共通電極６０にスリット６１を形成して、下部電極層である画素電極５２との間に電圧を印加し、基板面に平行な横電界を発生させて配向膜層を介して液晶分子を駆動することができる。

図６は、共通電極６０と画素電極５２との間にかかる電界Ｅの様子を模式的に説明する図である。ここでは、共通電極６０に設けられるスリット６１を通り、画素電極５２に向かう電界Ｅが示されている。なお、電界の向きは、この逆、すなわち画素電極５２からスリット６１を通り共通電極６０に向かう場合もある。

図７は、図３における１画素分を抜き出して示す図である。ここで再説すると、画素電極５２は、画素ＴＦＴ７０のソース電極４８に接続され、１画素分相当の平板状電極層である。共通電極６０は、図示されていないがＦＦＳ絶縁膜を介し、画素電極５２の上に配置され、共通電極中継用電極５６を介して共通電極配線５４に接続される電極層で、そこには細長い溝状のスリット６１が複数設けられる。スリット６１は、電界を通すための開口である。

図７では、スリット６１が右上がりの傾き（反時計回り方向の傾斜）を有するものとして、すなわち、ゲート配線４０の延びる方向に平行な方向からやや右上がりに傾いて示されている。この傾きは、液晶分子の初期配置を設定するため、共通電極６０の上に配置される配向膜層における配向処理であるラビング処理の方向に対してやや傾けるものである。ここでは、ラビング処理の方向をゲート配線４０の延びる方向に平行としてあるので、このように、ゲート配線４０の延びる方向に対し僅かに傾いて示されている。したがって、スリット６１の傾き方向は、図７と異なってもよく、例えば、ゲート配線４０の延びる方向に平行な方向からやや右下がり（時計回り方向）に傾くものとしてもよい。

図８は、図７のＣ部の拡大図で、スリット６１に対してかかる電界Ｅの向きと、その電界Ｅによって液晶分子Ｌが回転する様子を説明する図である。図８（ａ）は、スリット６１が右上がりの場合で、図７のＣ部の拡大図そのままであるが、（ｂ）には、スリット６１が右下がりの場合が示されている。電界Ｅは、共通電極６０の導体部分から、その導体部分に設けられた開口部であるスリット６１を通って、ＦＦＳ絶縁膜を介してその下部にある画素電極へ向かうので、スリット６１の縁に対し、電界Ｅはほぼ直交する。すなわち、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、スリット６１の縁においては、長辺に対し、直交する方向に電界Ｅがかかることになる。

スリット６１の縁の部分における液晶分子Ｌは、電界Ｅがかかっていないときは、初期配置状態で、ほぼスリット６１の縁に平行の向きに揃っている。ここで電界Ｅがかかると、その電界Ｅの方向に、液晶分子Ｌが回転する。すなわち図８（ａ），（ｂ）に示されるように、スリット６１の縁にほぼ垂直方向になるまで回転する。液晶分子Ｌの回転方向は、その誘電率異方性等によって定まるので、電界Ｅの方向が、スリット６１の両側の縁において反対方向であっても、スリット６１の両側の縁における液晶分子Ｌの回転方向は同じ方向になる。スリット６１の縁の両側にかかる電界Ｅの方向が互いに反対方向であっても、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、液晶分子Ｌは初期配向状態の長軸方向が電界Ｅの方向となす角度が鋭角の方向に回転するので、スリット６１の上側の縁で液晶分子Ｌが反時計方向に回転するならば、スリット６１の下側の縁でも液晶分子Ｌは反時計方向に回転する。

図９は、スリット６１の端部であるエッジ部分で、いわゆるディスクリネーションが生じる様子を模式的に説明する図である。ここでは、ラビング方向Ｒ−Ｒを紙面の左右方向にとり、スリット６１がラビング方向Ｒ−Ｒに対し、右下がりに傾いている場合、すなわち図８（ｂ）で説明した場合が図示されている。

スリット６１は、共通電極を構成する透明導電材料膜に、例えば露光、エッチング技術によって開口されるものであるので、そのエッジ部分は、いくらか丸みを帯びて、図９に示すように、半円状に近い円弧形状となる。この円弧形状の部分においても、電界はスリット６１の縁に直交してかかるので、電界の向きがこの円弧形状に沿って、１８０°変化することになる。例えば、図９において左上に示されるスリット６１において電界がかけられると、図８で説明したように、そのスリット６１の上側の長辺部分では、液晶分子Ｌは反時計方向に回転し、同様にスリット６１の下側の長辺部分でも、液晶分子Ｌは反時計方向に回転する。ところが、半円の円弧形状の部分では、上側の４半円の円弧形状部分において液晶分子Ｌが反時計方向に回転するのに対し、下側の４半円の円弧形状においては、液晶分子Ｌが時計方向に回転してしまう。

このように、電界をかけて液晶分子Ｌを所望の方向に回転させようとするとき、スリット６１の右側のエッジ部分においては、右下の４半円の円弧形状部分において、所望と反対の方向に液晶分子Ｌが回転すること、あるいは所望の方向に回転しないことが起こる。すなわち、電界を印加したときに、エッジ部分では、場所によって液晶分子の回転方向が異なることが生じる。このように回転方向が場所によって異なる現象がディスクリネーションである。回転方向が異なる境界部分においては、液晶分子Ｌが所望でない方向に回転し、あるいは回転できないために、透過率が低下し、目視で境界線が認識されることがあり、これらは、転傾線、あるいは転傾欠陥といわれるが、単にこれをディスクリネーションということもある。図９では、ディスクリネーションが生じる領域をＤで示してある。

図９において、領域Ｄはどのような領域かを見ると、スリット６１の縁において、液晶分子Ｌの初期配向方向が、ラビング方向Ｒ−Ｒと一致するところから、さらに時計方向回りに９０°の角度をなすところまでの範囲である。図９のこの範囲においては、電界がかけられると、液晶分子Ｌが時計方向に回転して、エッジ部分の縁に直交するようになるが、これ以外の領域においては、液晶分子Ｌは反時計方向に回転して、スリット６１の縁に直交する。

換言すれば、スリット６１のエッジ部分においてディスクリネーションが生じる領域Ｄは、スリット６１のエッジ部分の法線方向がラビング方向Ｒ−Ｒと一致するところから、さらに時計方向回りに９０°の角度をなすところまでの範囲である。

図１０は、スリット６１のエッジ部分においてディスクリネーションが生じる領域（Ｄ）７１を示す図である。このように、スリット６１の長辺がラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、時計方向に＋αの角度で傾斜しているとき、領域（Ｄ）７１は、スリット６１のエッジ部分の円弧状形状の右下部分と、左上部分に現れる。仮に、スリット６１の長辺がラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、時計方向に−αの角度で傾斜しているとすると、領域（Ｄ）７１は、スリット６１のエッジ部分の円弧状形状の右上部分と、左下部分に現れる。なお、傾き角度αは、例えば、約３°から約１５°程度とすることができる。

これを上記のように、スリット６１の法線方向で示すとすれば、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、スリット６１のエッジ部分は、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の法線方向が、０°と＋９０°との間の領域である。図１０には、角度の取り方の正方向を、＋のマークの周りの回転矢印で示してある。この回転矢印の方向は、上記のように、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角α方向に取られている。

図１０では、領域（Ｄ）７１をスリット６１の接線方向で示す場合が示されている。図１０には、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向のなす角度βが０°の線と、β＝−９０°の線が示されている。これから分かるように、領域（Ｄ）７１は、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向がなす角度βが、０°と−９０°との間の領域である。

また、別の観点から領域（Ｄ）７１を特定することもできる。図１０から分かるように、スリット６１のエッジ部分が半円状の円弧形状とすると、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして時計回りを正方向の角度とし、スリット６１の長辺の延びる方向がラビング方向に対し時計回り方向の傾斜であるときは、円形の第２象限部分と第４象限部分とに対応するエッジ部分の部分円弧のところが領域（Ｄ）７１となる。仮に、スリット６１の長辺の延びる方向がラビング方向Ｒ−Ｒに対し反時計回り方向の傾斜であるときは、円の第１象限部分と第３象限部分に対応するエッジ部分の部分円弧のところが領域（Ｄ）７１となる。

上記のように、電界をかけたときの、スリット６１の縁部における液晶分子Ｌの回転方向を分析することで、スリット６１のエッジ部分においてディスクリネーションが生じる領域（Ｄ）７１を、スリット６１のエッジ部分の法線方向あるいは接線方向、あるいはエッジ部分の円弧形状の円形における象限位置を用いて、特定することができる。このような表現方法で特定された領域（Ｄ）７１は、液晶表示装置において、ディスクリネーションが発生する領域として経験的に知られている領域と一致している。

この結果を用いて、液晶表示装置において、ディスクリネーションの発生または発生領域を抑制することができる。すなわち、上記のようにして特定された領域（Ｄ）７１において、ディスクリネーションが発生する方向の電界を生じさせない、または発生する方向の電界の領域を小さくすればよい。そのためには、スリット６１のエッジ部分を、ディスクリネーションが発生しにくい形状とすればよい。例えば、エッジ部分の接線方向についていえば、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向のなす角度βが０°から−９０°とならないように、またはその領域をできるだけ小さくすればよい。

図１１は、スリット６１において、その接線方向のなす角度βを、０°から＋９０°の範囲となるように、エッジ部分の形状を形成する例を示す図である。ここでは、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対し０°と＋９０°との間の傾き角度βを有する傾き端部線７２と、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで、スリット６１のエッジ部分が形成され、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と−９０°との間となる曲線部を、０°と＋９０°との間となる曲線部より小さく形成される。

別の観点から説明すると、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺７４，７６の延びる方向がラビング方向Ｒ−Ｒに対して時計回りの方向の傾きであるときは、円形の第２象限部分と第４象限部分とに対応するエッジ部分が、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対する傾き角度βが０°と＋９０°との間となる傾き端部線７２と、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで構成され、０°と−９０°との間となる曲線部が０°と＋９０°との間となる曲線部より小さく形成される。

一方、スリット６１の長辺７４，７６の延びる方向がラビング方向Ｒ−Ｒに対して反時計回りの方向の傾きであるときは、円形の第１象限部分と第３象限部分とに対応するエッジ部分が、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対する傾き角度βが０°と＋９０°との間となる傾き端部線７２と、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで構成され、０°と−９０°との間となる曲線部が０°と＋９０°との間となる曲線部より小さく形成される。

図１２は、図１１の構成である傾き端部線７２とラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで構成されるエッジ部分の先端にさらに、凸部分７８を付加する構成を示す図である。図１１で説明した傾き端部線７２とラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで構成されるエッジ部分を、実際に透明導電材料層のパターニングで小さく形成するには、露光マスクのパターン、エッチングプロセス等にかなりの工夫を要する。図１２で示す凸部分７８の付加は、露光マスクに、矩形あるいは平行四辺形のパターンを付加した場合である。

上記においては、ラビング方向Ｒ−Ｒが、画素のゲート配線の延びる方向として説明した。ラビング方向Ｒ−Ｒは、用途によって、その他の傾きを有することがある。その場合でも、ディスクリネーションの抑制のためには、上記で説明したように、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリットの長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と−９０°との間となる曲線部を、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部より小さくすればよい。

図１３は、ラビング方向Ｒ−Ｒが、画素のゲート配線の延びる方向に対し４５°とする用途の場合に、ディスクリネーションを抑制できるスリット６１のエッジ部分の様子を示す図である。ここでは、ラビング方向Ｒ−Ｒが、画素を構成する直交２辺に対し４５°傾いている。つまり、画素のゲート配線の延びる方向に対し４５°傾いており、これに応じ、スリット６１も、ラビング方向Ｒ−Ｒの方向に対し僅かに傾いて形成されている。

このように、ラビング方向Ｒ−Ｒが画素のゲート配線の延びる方向に対し平行でない場合でも、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、スリット６１の長辺がなす角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで構成され、０°と−９０°との間となる曲線部を０°と＋９０°との間となる曲線部より小さくなるように形成する。こうすることで、ディスクリネーションの発生を抑制することができる。また、図１２で説明した、凸部分をさらにエッジ部分に付加することもできる。

上記においては、共通電極における電界を通す開口が細長い溝状のスリットを複数、それぞれ分離した形態で配置するものとして説明した。これを、一方側において互いに接続される開口とするときは、いわゆる櫛歯状、あるいは柵状の形状を有する開口とすることができる。この場合でも、櫛歯状、あるいは柵状の開口の先端部及び根元部の形状においてエッジ部分が形成され、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして、櫛歯形状の長辺がなす角度の鋭角の方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と−９０°との間となる曲線部を、０°と＋９０°との間となる曲線部より小さくなるように形成する。このようにすることで、櫛歯状あるいは柵状形状の開口の場合でも、ディスクリネーションの発生を抑制することができる。

図１４は、上部電極層が櫛歯状形状の開口部を有する共通電極８０の場合の櫛歯状の先端部及び根元部の様子を示す図である。ここでは、ラビング方向Ｒ−Ｒを基準にして櫛歯形状の長辺７４，７６がなす傾斜角度の鋭角αの方向を正方向として、ラビング方向Ｒ−Ｒに対するエッジ部分の接線方向が０°と＋９０°との間となる曲線部と、０°と−９０°との間となる曲線部とで構成され、０°と−９０°との間となる曲線部を０°と＋９０°との間となる曲線部より小さくなるように形成する。櫛歯形状の先端部は、ラビング方向Ｒ−Ｒに対する接線方向の傾き角度βが０°と−９０°との間となる曲線部を、傾き角度βが０°と＋９０°との間となる曲線部より小さくなるように形成される。櫛歯形状の根元部も、ラビング方向Ｒ−Ｒに対する接線方向の傾き角度βが０°と−９０°との間となる曲線部を、傾き角度βが０°と＋９０°との間となる曲線部より小さくなるように形成される。このようにすることで、ディスクリネーションの発生を抑制することができる。

本発明に係る実施の形態のＦＦＳ方式液晶表示装置において、画素電極形成の直前の平面構成を示す図である。 図１に画素電極を形成した様子を示す図である。 図２に共通電極を形成した様子を示す図である。 図３にブラックマトリックスを配置した様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態のＦＦＳ方式液晶表示装置の断面図である。 本発明に係る実施の形態において、共通電極と画素電極との間にかかる電界Ｅの様子を模式的に説明する図である。 図３における１画素分を抜き出して示す図である。 図７のＣ部の拡大図で、スリットに対してかかる電界Ｅの向きと、その電界Ｅによって液晶分子Ｌが回転する様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、スリットの端部であるエッジ部分で、いわゆるディスクリネーションが生じる様子を模式的に説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、スリットのエッジ部分においてディスクリネーションが生じる領域（Ｄ）を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、ディスクリネーションを抑制するために、スリットにおいて、そのエッジ部分の形状の接線方向のなす角度βを示す図である。 本発明に係る実施の形態において、スリットのエッジ部分の先端にさらに、凸部分を付加する様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、ラビング方向Ｒ−Ｒが、画素のゲート配線の延びる方向に対し４５°の場合に、ディスクリネーションを抑制できるスリットのエッジ部分の様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、上部電極層が櫛歯状形状の開口部を有する共通電極の場合の櫛歯状の先端部及び根元部の様子を示す図である。

符号の説明

３０ 液晶表示装置、３２ アレイ基板、３４ 透光性基板、３６ 半導体層、３８ ゲート絶縁膜、４０ ゲート配線、４４ 層間絶縁膜、４６ ドレイン配線、４６Ｂ 画素配置領域、４８ ソース電極、５０ 平坦化膜、５２ 画素電極、５４ 共通電極配線、５６ 共通電極中継用電極、５８ ＦＦＳ絶縁膜、６０，８０ 共通電極、６１ スリット、６２ ブラックマトリクス、７０ 画素ＴＦＴ、７１ 領域、７２ 傾き端部線、７４，７６ 長辺、７８ 凸部分。

Claims (6)

1. 同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層に電界を通す開口部を形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、
   ラビング方向を基準にして前記開口部の長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、
   前記開口部のエッジ部分は、前記ラビング方向に対する前記エッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層にスリットを形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、
   ラビング方向を基準にして前記スリットの長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、
   前記スリットのエッジ部分は、前記ラビング方向に対する前記エッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２に記載の液晶表示装置であって、
   前記ラビング方向を基準にして前記スリットの長辺がなす角度の鋭角をαとし、前記鋭角方向を正方向とするとき、記エッジ部分が、前記ラビング方向に対しαと＋９０°との間の傾きを有する傾き端部線をさらに有することを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置であって、
   前記エッジ部分は、その先端にさらに凸部分を有することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項２に記載の液晶表示装置であって、
   画素の矩形形状の直交する軸方向に対し、前記ラビング方向が４５°をなすことを特徴とする液晶表示装置。
6. 同一基板上に絶縁層を介して形成された上部電極層と下部電極層について、いずれか一方を共通電極層に割り当て、他方を画素電極層に割り当て、前記上部電極層に電界を通す開口部を櫛歯状形状に形成して前記下部電極層との間に電圧を印加し、液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、
   ラビング方向を基準にして前記櫛歯形状の長辺がなす角度の鋭角方向を正方向として、
   前記櫛歯形状のエッジ部分は、前記ラビング方向に対する前記エッジ部分の接線方向が、０°と＋９０°との間となる第１曲線部と、０°と−９０°との間となる第２曲線部とを有し、前記第２曲線部は、前記第１曲線部より小さいことを特徴とする液晶表示装置。

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