(57)【要約】【課題】ツイストネマチック型の液晶において、横電界による配向不良（リバースツイスト）の発生をなくし、高透過率でディスクリネーションなしの高品位表示を可能とする液晶装置及びそれを備えた画像表示装置を提供する。【解決手段】一対の基板１０，２０間に、誘電率異方性が正の液晶２１からなる液晶層５０を挟持してなるツイストネマチック型である液晶表示素子において、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側に、複数の画素電極９と、相隣接する画素電極９のうち、基板上における電圧無印加時での液晶２１の配向方向に対して垂直な方向に隣接する画素電極９同士の間に、液晶２１の配向方向と平行な方向に延在する突条部１５と、突条部１５を覆うように形成され、電圧無印加時の液晶２１の配向方向を規制する配向膜１３と、対向基板２０の液晶層５０側に設けられる対向電極２８とが設けられてなる液晶装置１である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に、誘電率異方性が正の液晶からなる液晶層を挟持してなるツイストネマチック型である液晶表示素子において、
前記一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側に、複数の画素電極と、
相隣接する前記画素電極のうち、前記一方の基板上における電圧無印加時での前記液晶の配向方向に対して垂直な方向に隣接する前記画素電極同士の間に、前記液晶の配向方向と平行な方向に延在する凸部と、
前記凸部を覆うように形成され、前記電圧無印加時の液晶の配向方向を規制する配向膜と、
前記一対の基板のうち他方の基板の前記液晶層側に設けられる対向電極と、が設けられたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記凸部は、前記液晶の配向方向に沿うように、前記液晶の配向方向に隣接する複数の画素電極に亘って連続的に延在していることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子を用いて映像を大画面に表示する装置として液晶プロジェクターがある。プロジェクターにおいては高輝度、高コントラストであることが重要である。この種の電気光学装置では一般的に、相隣接する画素電極の電圧が逆の極性となるように、行及び列方向に駆動電圧の極性反転を周期的に行なう反転駆動方式が採用されている。このような駆動方式においては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板上で相隣接する画素電極間で横電界が生じるという問題がある。この横電界は、画素電極とこれに対向する対向電極との間に形成する縦電界によって駆動制御される液晶の配向不良を引き起こすという問題があった。
【０００３】
このような配向不良が発生すると液晶層の正常配向部分と異常配向部分との間にディスクリネーション（線欠陥）が形成されてしまう虞があった。
【０００４】
このような課題を解決するため、下記の技術が開示されている。
ＴＮ（Twist Nematic）−ＴＦＴ型液晶表示装置でこの現象を防止し、安定な配向を得る技術として、特許文献１，２には、相隣接する画素電極間の間隙に凸部が形成されてなる電気光学装置が開示されている。これにより、相隣接する画素電極間において印加電圧の極性が逆であるもの同士の間で発生する横電界によって、液晶の配向状態が乱れることを低減することができる。
【特許文献１】特開２００２−４０４５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、プロジェクターでも高開口率、高精細化が進み、画素間距離がどんどん小さくなってきている。その結果、上記したように、隣接する画素間の電位差により発生する横電界の影響が深刻な配向不良を誘発するようになってきた。液晶プロジェクターの配向方式としては、現在、ＴＮ型（ツイストネマチック型）の液晶装置が多用されている。しかし、相隣接する画素電極同士に異なる電圧を印加した際に発生する横電界によってツイストネマチック配向モードの液晶が本来のツイスト方向と異なった方向（逆方向）にツイストする状態（リバースツイスト）が生じてしまうことが問題となっている。このような問題に対して、上記した特許文献１、２は画素電極間に凸部を形成し，その凸部上に画素電極端部を重ねることで画素電極端での実質的な縦電界強度を向上させている、としているが実質的には横電界が縦電界よりも弱くなるほどではない。また、画素電極表面形状に凹凸を生じさせているため黒表示(電圧印加時)に表面形状に起因する配向不良が発生し、コントラストを著しく低下させる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ツイストネマチック型の液晶において、横電界による配向不良（リバースツイスト）の発生をなくし、高透過率でディスクリネーションなしの高品位表示を可能とする液晶装置及びそれを備えた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、一対の基板間に、誘電率異方性が正の液晶からなる液晶層を挟持してなるツイストネマチック型である液晶表示素子において、一対の基板のうち一方の基板の液晶層側に、複数の画素電極と、相隣接する画素電極のうち、一方の基板上における電圧無印加時での液晶の配向方向に対して垂直な方向に隣接する画素電極同士の間に、液晶の配向方向と平行な方向に延在する凸部と、凸部を覆うように形成され、電圧無印加時の液晶の配向方向を規制する配向膜と、一対の基板のうち他方の基板の液晶層側に設けられる対向電極と、が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、相隣接する画素電極のうち異なる電圧が印加された画素電極同士の間において発生する横電界の影響により、液晶の配向不良（リバースツイスト）が生じることを防止することができる。つまり、電圧無印加時における画素電極上の液晶の配向方位に沿って凸部が設けられているため、相隣接する画素電極に対して異なる電圧を印加した際に、横電界の影響でリバースツイストしようとする液晶の配向を制御することができるようになっている。
【０００９】
すなわち、凸部を覆うようにして配向膜が形成されるため、液晶の初期配向方向に対して垂直に発生する横電界に平行に配向しようとする液晶の挙動を、凸部表面の配向膜の配向規制力によって阻害することができる。横電界が最も強く作用するのは画素電極間であり、そこに凸部が存在することにより横電界は弱められる。また、ツイストネマチック配向しているため、縦方向における液晶層中央付近では画素電極表面での配向方位に対して、４５°ツイストしているため凸部表面の配向規制力によって画素電極表面と同方向に規制された液晶分子は横電界の影響を受けても周囲のツイストネマチック配向状態とほぼ変わらない配向方位となっており、リバースツイストの発生を防止することができる。このように、液晶の配向方向に垂直な方向に生じる電界の影響を受けることなく、配向膜のラビング方向に沿って液晶を配向させることができる。その結果、電圧印加時における液晶の配向不良が防止され、高透過率を実現できるとともにディスクリネーションの発生を防止及び抑制することができる。なお、液晶の初期配向方向とは、電圧無印加時における配向方向のことである。
【００１０】
したがって、本実施形態によれば、表示不良のない、高コントラストで且つ明るく均一な表示品質を有する液晶装置を提供することが可能となる。
【００１１】
また、誘電率異方性が正の液晶を用いた従来のツイストネマチック型（ＴＮ型）の液晶装置は、隣接する画素電極に異なる電圧を印加した場合に、各電極端で横電界が生じる。これら横電界のうち、液晶の配向方向に対して垂直な方向に生じる横電界の影響を受けて、液晶のリバースツイストが生じてしまうことが問題であった。
【００１２】
しかしながら、上記したように、本発明は、液晶の配向方向に対して垂直な方向に生じる電界による作用よりも、液晶の配向方向に沿って生じる配向規制力の方が強くなるような構成をなしているため、液晶のリバースツイストの発生を防止することができる。また、リバースツイストの発生を防止することで、ブラックマスクを設ける領域を最小限に抑えることができ、画素領域における開口率を向上させることができる。このように、画素領域内における液晶の配向を安定させることによって高品位表示が可能となる。
【００１３】
また、凸部は、液晶の配向方向に沿うように、液晶の配向方向に隣接する複数の画素電極に亘って連続的に延在していることも好ましい。
このような構成によれば、液晶の配向方向に垂直な横電界の影響を受ける液晶のリバースツイストを確実に防止することができる。また、凸部を分断することなく一方向に連続して形成することができるので製造が容易となる。
【００１４】
上記した本発明の液晶装置は、例えば、液晶テレビや携帯電話等の電子機器の表示画面、パソコンのモニター、液晶プロジェクタ（投射型表示装置）の光変調装置として用いることができる。このような用途に用いることで表示装置に優れた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１６】
[液晶装置]
以下に示す本実施形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス型の液晶装置１である。なお、本実施形態では、液晶に対して所望の方向の電界を生じさせて液晶の配向を制御することにより画像表示を行う表示方式のうち透過型の液晶装置を例に挙げて説明する。
【００１７】
以下に、本実施形態の液晶装置の構造について、図面を用いてさらに詳しく説明する。図１は液晶装置の概略構成を説明するためのＴＦＴアレイ基板の平面図、図２は図１のＨ−Ｈ’断面図、図３は液晶装置における画素領域の構成を模式的に示す平面図、図４は図３のＤ−Ｄ断面図である。
そして、以下の説明においては、ｘｙｚ直交座標系を設定し、このｘｙｚ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をｘ方向、水平面内においてｘ方向と直交する方向をｙ方向、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれに直交する方向をｚ方向とする。
【００１８】
液晶装置１は、図１，２に示すように、シール材５２を介して貼り合わせられるＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に、配向膜１３，１４を介して誘電率異方性が正のネマチック液晶（以下、単に液晶と呼ぶときもある。）からなる液晶層５０を挟持して構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０に設けられる配向膜１３及び対向基板２０に設けられる配向膜１４によって、ネマチック液晶は分子長軸方向が９０°前後ねじれた配向をとっており、ＴＮ（ツイストネマチック）型の液晶装置１を構成している。配向膜１３，１４は、ネマチック液晶の長軸方向を基板面に対して所定角度だけ傾斜配向（プレチルト）させている。
【００１９】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された各構成要素について詳しく説明する。
図１において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２が対向基板２０の縁に沿って設けられており、その内側に並行して第２遮光膜５３が設けられている。この第２遮光膜５３に囲まれた領域が液晶装置１の画像表示領域Ａとなっている。また、シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。
【００２０】
更に、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域Ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間を接続するための複数の配線１０５が設けられており、ここで、第２遮光膜５３の下に隠れてプリチャージ回路を設けてもよい。また、対向基板２０の４つのコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための導通材１０６が設けられている。本実施形態では４箇所全てに設けられている。
【００２１】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の内側には画素電極９がマトリクス状に複数形成されている。このようなＴＦＴアレイ基板１０に対向配置された対向基板２０の内側には、図２に示すように、複数の画素電極９に共通な対向電極２８が形成されている。
【００２２】
（平面構造）
次に、ＴＦＴアレイ基板１０の画像表示領域Ａ内の平面構造について図３に基づいて詳細に説明する。図３（ａ）はＴＦＴアレイ基板側から見た平面図であって、図３（ｂ）は画素スイッチング用ＴＦＴ素子の拡大図である。
図３（ａ）に示すように、液晶装置１のＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域Ａ（図１参照）内には、マトリクス状に設けられた複数の透明な画素電極９の縦横の境界に各々沿って、データ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。
【００２３】
ＴＦＴアレイ基板１０上には、ｙ方向に延在する複数本のデータ線６ａがｘ方向に所定間隔をおいて設けられている。また、これらデータ線６ａに交差してｘ方向に延在する複数本の走査線３ａがｙ方向に所定間隔をおいて設けられている。そして、隣り合う２本のデータ線６ａ及び走査線３ａにより囲まれた領域が画素領域Ｃ（図中の一点差線９’で示す領域）となっている。このような画素領域ＣがＴＦＴアレイ基板１０上にマトリクス状に形成されている。
【００２４】
そして、各画素領域Ｃ内には、例えばインジウム錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」と略す）等の透明導電性材料からなる平面視略正方形状の画素電極９が設けられている。
【００２５】
画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、図３（ａ）に示すように、データ線６ａ及び走査線３ａとの交差部の近傍に設けられている。より詳しくは、図３（ｂ）に示すように、走査線３ａからｙ方向に分岐して形成したゲート電極２６と、アモルファスシリコンからなる半導体層１ａと、半導体層１ａと走査線３ａの平面領域内において一部平面的に重なって形成されたソース電極２５と、ゲート絶縁膜２と、を備えて構成されている。ソース電極２５は、データ線６ａからｘ方向に分岐して形成されている。
【００２６】
画素電極９は、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域１ｄにコンタクトホール８を介して電気的に接続されており、データ線６ａは、半導体層１ａのうち、後述のソース領域１ｅにコンタクトホール５を介して電気的に接続されている。
【００２７】
突条部１５は、図３（ａ）に示すように、平面視においてデータ線６ａと重なるように形成されており、該データ線６ａの延在方向（ｙ方向）に沿って延在している。この突条部１５は、後述する第１遮光膜１１ａによる遮蔽領域内に位置するものとする。
【００２８】
（断面構造）
次に、図４に基づいて、本実施形態の液晶装置の断面構造について詳しく説明する。図４では、画素スイッチング用ＴＦＴ素子等の一部の構成要素を図面の視認性を考慮して省略してある。
【００２９】
本実施形態の液晶装置１においては、図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。液晶層５０は、電界に沿って配向する誘電率異方性が正のネマチック液晶２１からなるもので、液晶装置１はツイストネマチック型の表示装置である。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料から形成されている。
【００３０】
ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側の表面上には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光を部分的に遮蔽するための第１遮光膜１１ａが設けられている。この第１遮光膜１１ａは、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０に上記した戻り光が入射することを防止するために備えられ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０への遮光効果が得られる範囲に設けられる。
【００３１】
また、基板本体１０Ａの表面上には、第１遮光膜１１ａを覆うようにして略全面に形成される第１層間絶縁膜１２を介して、画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が配設されている。第１層間絶縁膜１２は、酸化シリコン等からなり、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間に介在させることによって双方を電気的に絶縁している。
【００３２】
画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、第１層間絶縁膜１２上に形成される半導体層１ａ、ゲート電極２６、データ線６ａとを備えている。半導体層１ａは、ゲート電極２６からの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、半導体層１ａのドレイン領域１ｄ及びソース領域１ｅとから構成され、表面を覆うゲート絶縁膜２によりゲート電極２６と絶縁されている。
【００３３】
また、半導体層１ａのうち、チャネル領域１ａ’に対向するようにゲート電極２６が配置されている。
【００３４】
上記ゲート電極２６上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、ドレイン領域１ｄへ通じるコンタクトホール８、及びソース領域１ｅへ通じるコンタクトホール５が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介してソース領域１ｅに電気的に接続されている。
【００３５】
さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、ドレイン領域１ｄへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、ドレイン領域１ｄは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して、第３層間絶縁膜７上に形成された画素電極９と電気的に接続されている。
【００３６】
第３層間絶縁膜７には、液晶層５０側の表面から液晶層５０内へと突出する突条部１５が形成されている。本実施形態では、突条部１５の断面形状が台形を呈しているが、これに限ったものではなく、断面視矩形状、断面視円形状或いは断面視三角形状等であっても良い。
【００３７】
基板本体１０Ａ上には、画素電極９及び突条部１５を覆うようにして、ポリイミド等からなる配向膜１３が形成されている。この配向膜１３には、図中ｙ方向に沿ってラビング処理が施されている。ラビング法としては、レーヨン、ナイロン、ポリエステルなどからなる布をローラーに貼り付けたラビングマシンによって擦る手法が多く用いられている。なお、ＳｉＯ２を用いて配向膜１３を形成してもよい。
【００３８】
一方、対向基板２０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体２０Ａを基体としてなり、基板本体２０Ａの内面側（液晶層５０側）には、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’やドレイン領域１ｄ、ソース領域１ｅに入射光が進入することを防止するための第２遮光膜１９が設けられている。
【００３９】
さらに、第２遮光膜１９の表面（液晶層５０側の面）の略全面には、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられている全ての画素電極９に共通した対向電極２８が設けられている。対向電極２８は、画素電極９に対向してネマチック液晶２１を駆動する機能を果たす。
【００４０】
さらに、対向電極２８が設けられた基板本体２０Ａの液晶層５０側には、対向電極２８を覆って配向膜１４が形成されている。配向膜１４には、図中ｘ方向に沿ってラビング処理が施されている。
【００４１】
配向膜１３，１４は、各々に形成されたラビングにより、電圧無印加時において、膜面に対してネマチック液晶２１をツイストネマチック配向させるものである。各配向膜１３，１４のラビング方向は平面視において９０°ずれている。また、本実施形態においては、配向膜１３，１４がネマチック液晶２１に与えるプレチルト角は８°である。プレチルト角を付与し基板面に対してネマチック液晶２１を若干傾斜させることにより、ネマチック液晶２１が立ち上がる方向（ネマチック液晶２１の配向方向）を一方向に安定化させることができる。
【００４２】
なお、配向膜１３，１４を形成する際、ポリイミドまたはＳｉＯ２等の材料をスピンコート法等の液相法により成膜する手法を採用することができる。また、材料によっては公知の蒸着法を用いて成膜し、表面に斜めに起立する柱状微細構造体を有したものであってもよい。
【００４３】
上記したＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、図４には図示されていないが、互いにシール材を介して貼り合わせられ、さらにシール材に形成した液晶注入口から誘電率異方性が正のネマチック液晶２１（ポジ型ネマチック液晶材料）を注入して液晶パネル４０を得るものとする。
【００４４】
ネマチック液晶２１は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。正の誘電率異方性を有するネマチック液晶２１の他にもキラルネマチック液晶材料等が挙げられる。
【００４５】
液晶パネル４０には、図３（ａ）に示すように、対向基板２０及びＴＦＴアレイ基板１０の外面側に、それぞれ偏光板２２，２３が設けられており、互いの光透過軸Ｌ，Ｎが直交するように配置されている。電圧無印加状態における液晶装置１の光透過率が１００％、電圧印加時における液晶装置１の光透過率が０％となるように、光透過軸Ｌ，Ｎがそれぞれ走査線３ａ及びデータ線６ａに沿う方向に配置されている。このように、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の両外側にこれらＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を挟みこむようにして、偏光板２２，２３をクロスニコル状態で貼り合せて本実施形態の液晶装置１としている。
【００４６】
次に、上述したＴＦＴアレイ基板上における相隣接する複数の画素群の構造をについて述べる。図５は、ＴＦＴアレイ基板上における相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。図６は、図５のＮ−Ｎ’断面図である。なお、図６において、第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜、半導体層、各種配線の図示は省略する。
【００４７】
図５，６に示すように、本実施形態の突条部１５（凸部）は、ＴＦＴアレイ基板１０上で相隣接する画素電極９のうち、電圧無印加時における液晶の配向方向（図３中の矢印Ｔは、液晶の配向方向を示している）に列をなす画素電極群Ｕ同士の隙間Ｓに設けられている。この突条部１５は、第３層間絶縁膜７から形成されている。
【００４８】
突条部１５は、液晶の配向方向に存在する複数の画素電極９に亘って連続的に存在しており、図５，６に示すｙ方向に沿って延在している。また、液晶層５０内に突出するよう所定の高さを有して形成され、液晶の配向方向に対して垂直な方向に隣接する画素電極９同士の間に介在している。
【００４９】
突条部１５の幅方向寸法は、画素電極９間の隙間Ｓに応じて適宜設定される。また、突条部１５の突出量、つまりその高さは、液晶層５０を挟持するＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のセルギャップに応じて適宜設定される。本実施形態においては、セルギャップ２．５μｍに対して、０．６〜１μｍ程度の高さで形成されている。
【００５０】
なお、図中では画素電極９と突条部１５との間に若干の間隙を設けて示してあるが、突条部１５とこれに隣接する画素電極９とが接触していても良い。また、図６には、このような突条部１５及び画素電極９を覆うようにして形成された配向膜１３が図示されている。
【００５１】
次に、本実施形態のＴＦＴアレイ基板の作成方法について説明する。
図７は、ＴＦＴアレイ基板の作成方法について模式的に示した説明図である。
【００５２】
まず、図７（ａ）に示すように、ガラス等からなる透光性の基板本体１０Ａを用意し、これに第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜、半導体層、各種配線（以上、図示略）を形成する。そして、データ線を含む第２層間絶縁膜上に第３層間絶縁膜７を形成する。第３層間絶縁膜７は、例えば、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）、低圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）、スパッタリング法などの成膜法によって形成することができる。このとき、第３層間絶縁膜７には、データ線６ａの上方となる箇所に、データ線６ａに沿うようにしてｙ方向に延在する突条部１５が同時に形成される。
【００５３】
次に、図７（ｂ）に示すように、この第３層間絶縁膜７に、コンタクトホール８として円筒形状の微細な孔を形成する。このコンタクトホール８は、不図示のドレイン領域に通じる孔である。なお、コンタクトホール８の微細孔は、所定の孔径で形成されるとともに円筒形状以外の形状（例えば角柱状など）としても良い。
【００５４】
次に、図７（ｃ）に示すように、第３層間絶縁膜上に画素電極９を公知の方法で形成する。画素電極９は、突条部１５の幅方向両側に形成され、コンタクトホール８を介して画素スイッチング用ＴＦＴ素子のドレイン領域と繋がっている。
【００５５】
次に、図７（ｄ）に示すように、画素電極９及び突条部１５を覆うようにして、基板本体１０Ａ上に配向膜１３を形成する。スピンコート法を用いて、ポリイミド或いはＳｉＯ２等を成膜することにより配向膜１３としている。以上のような工程を経て、ＴＦＴアレイ基板１０が作成される。
【００５６】
次に、本実施形態の液晶装置に表示用電気信号を入れた際、液晶の配向状態が如何なる配向の仕方を示すのか以下に詳しく説明する。図８は、電圧印加時における液晶の配列状態を示す説明図である。図９は、横電界の影響を受けた液晶の配向方向を示す説明図である。図１０は、図９のＭ−Ｍ’断面図である。
【００５７】
図８に示すように、本実施形態の液晶装置１には、上述の通りネマチック液晶分子２１の配向方向（図中ｙ方向）に垂直な方向に隣接する画素電極９間に突条部１５が形成されている。突条部１５を介して隣接する画素電極９ａ，９ｂに異なる電圧を印加すると、画素電極９ａ及び画素電極９ｂ間にはこの方向に電界（以下、横電界Ｅと称する）が発生する。本実施形態においては、画素電極９ａに０Ｖ、画素電極９ｂに５Ｖを印加するものとする。
【００５８】
画素電極９ａに印加される電圧は０Ｖ、つまり電圧が印加されないことに等しいことから、画素電極９ａ上に位置するネマチック液晶分子２１の配向は、電圧無印加時における初期配向状態（すなわち、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間で略均一にねじれた状態）と変わらない。一方、画素電極９ｂに印加される電圧は５Ｖであるため、対向電極２８との間に生じる電界により、基板面に対してネマチック液晶分子２１が垂直に配向する。
【００５９】
図９に示すように、横電界Ｅは、互いに異なる電圧が印加された画素電極９ａ，９ｂ間で生じる。横電界Ｅの影響は、各画素電極９ａ，９ｂの端部上に位置するネマチック液晶分子２１が最も受け易い。本実施形態の液晶装置１は、上述したように誘電率異方性が正のネマチック液晶分子２１を用いている。誘電率異方性が正のネマチック液晶分子２１は、図１０に示すように、その長軸方向を横電界Ｅの方向に沿って配向しようとする性質を有している。
【００６０】
そのため、画素電極９間に突条部１５のない従来のＴＮ型液晶装置では、図１１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた相隣接する画素電極９ａ，９ｂ間に異なる電圧を印加した際、各電極端で発生する横電界Ｅによって液晶配向のばらつきが生じてしまっていた。ネマチック液晶分子２１の配向不良は、図中の丸印で囲んだ部分において多く発生し、問題なのは配向不良領域Ｂが画素領域Ｃにまで及んでいることである。
【００６１】
さらに詳しくは、各画素電極９ａ，９ｂの中央部分に位置するネマチック液晶分子２１はノーマル配向（横電界の影響のない配向）しているが、画素電極９ａ，９ｂの端部付近に位置するネマチック液晶分子２１は横電界Ｅの影響を受けてリバースツイストしてしまっている。
【００６２】
このように、リバースツイストするネマチック液晶分子２１の多くは画素領域Ｃの端部で生じる傾向にある。ネマチック液晶分子２１の配向不良が生じると、液晶同士の干渉に起因するディスクリネーション（線欠陥）が発生してしまう。このディスクリネーションの発生及びその消失にはヒステリシスを伴うため、例えば、残像等が発生して画像の表示品位が低下するという心配があった。
【００６３】
所望とする配向状態でないネマチック液晶分子２１の配向不良は、図３（ａ）に示したように、液晶パネル４０に二枚の偏光板２２，２３（偏光板２２，２３をクロスニコルに配置して、配向膜１３のラビング方向に対して偏光板２２の光透過軸Ｌが平行をなすように配置するとともに、配向膜１４のラビング方向に対して偏光板２３の光透過軸Ｎが平行をなすように配置した場合）を配置したときに局所的に透過率変化が著しく変化するように見えてしまう。また、図１１に示すように、液晶の配向不良領域Ｂは、画素電極９ａ，９ｂの端部上にまで及んでいるため、第１遮光膜１１ａによる遮蔽領域を画素領域Ｃの内側にまで広げる必要があった。これに起因する開口率の低下が懸念されていた。
【００６４】
しかしながら、本実施形態によれば、横電界Ｅの影響を最も受けやすい画素領域Ｃの境界部分における配向膜１３を液晶層５０内へと突出させているので、液晶の配向方向に垂直に発生する横電界Ｅの影響を受けるネマチック液晶分子２１の配向を、配向膜１３のラビングによって規制することが可能となる。詳しくは以下に述べる。
【００６５】
既に述べているように、液晶層５０は、画素電極９ａ，９ｂの端部間における所定領域において横電界Ｅの影響を最も受け易い。そのため、図８に示す本実施形態のように、液晶の配向方向に沿って延在するとともに横電界Ｅの影響を受け易い液晶層５０の所定領域内に突出する突条部１５を形成し、その表面を覆うようにして配向膜１３を設けてＴＦＴアレイ基板１０を構成すれば、該配向膜１３の膜面が横電界Ｅ（横電界Ｅの閉曲線）に沿うようにして存在することになる。その結果、突条部１５の周辺に存在するネマチック液晶分子２１（横電界Ｅの影響を最も受けやすい液晶）が、配向膜１３から突条部１５に沿う方向の配向規制力を受けることになる。つまり、横電界Ｅよりも配向膜１３の配向規制力の方が大きいことからネマチック液晶２１の配向制御が可能になる。
【００６６】
よって、横電界Ｅの影響を受けてリバースツイストしようとするネマチック液晶分子２１の挙動を、配向膜１３のラビングで阻害することができる。配向膜１３によって規制されたネマチック液晶分子２１の配向に伴って画素電極９ａ，９ｂ上に位置する他のネマチック液晶分子２１の配向方向が規定される。よって、ネマチック液晶分子２１が横電界Ｅの影響を受けたとしてもリバースツイストすることなく良好な配向状態となる。
【００６７】
このように、ネマチック液晶分子２１の配向を効果的に規制可能なラビングを有した配向膜１３を、横電界Ｅの影響を最も受けやすい液晶層５０の所定領域内へ突出させる構成とすることによって、膜面上のネマチック液晶２１が確実にラビング方向に沿うことになる。すると、膜面上のネマチック液晶分子２１の配向に伴って他のネマチック液晶分子２１がノーマル配向をすることになるため、横電界Ｅによる影響を低減させることができる。このように、ネマチック液晶分子２１の配向方向を規制してリバースツイストが発生することを防止することによって、画素領域Ｃ内における略全てのネマチック液晶分子２１をノーマル配向させることができる。
【００６８】
このようにして液晶２１の配向方向を制御することによって、画素領域Ｃ内におけるネマチック液晶分子２１の配向が安定して液晶同士の干渉が防止される。これにより、ディスクリネーションの発生を防止及び抑制することができて高透過率を実現できる。
【００６９】
また、ネマチック液晶分子２１のリバースツイストを防止することでネマチック液晶分子２１の配向制御が迅速に行われ、これにより、ネマチック液晶分子２１の応答時間が向上するので画像の残像発生を抑制することができる。これにより、残像等が発生することもなく光の透過率を高度に保つことができる。よって、画像の表示品位が向上し、視認性の良い画像を提供することができる。
【００７０】
また、図８に示すように、画素電極９ａに０Ｖ、画素電極９ｂに５Ｖの電圧が印加された場合、突条部１５の上方は、画素電極９ａ上で初期配向（電圧無印加時における配向）状態の液晶群と、画素電極９ｂ上で垂直配向する液晶群との境目となるので、ネマチック液晶分子２１の配向に若干の乱れが生じてしまう。しかしながら、本実施形態における配向不良領域Ｂは、図１１に示した従来の配向不良領域Ｂに比べて縮小されている。すなわち、従来の液晶装置では配向不良が画素領域Ｃ内にまで及んでいたのに対し、本実施形態では、ネマチック液晶分子２１の配向不良が画素電極９ａ，９ｂ上では発生していない。つまり、画素領域Ｃ全体を十分に表示に活用することができる。
【００７１】
また、本実施形態における配向不良領域Ｂは画素間における遮光部分に対応している。つまり、画素間に第１遮光膜１１ａ及び第２遮光膜１９を格子状に設けることによって、突条部１５の上方で発生するノイズ光がシャットアウトされる。よって、領域Ｂの光透過率が表示に影響することはなく、これら第１遮光膜１１ａ及び第２遮光膜１９によってより画像のコントラストを向上させることができる。また、従来の液晶装置に比べて液晶の配向不良が少ないため、第１遮光膜１１ａ及び第２遮光膜１９を設ける領域を縮小することができる。図１１に示す従来の第１遮光膜１１ａは、画素間のみならず、画素領域Ｃの端部まで遮蔽するように設けられていた。これに対し、図８に示す本実施形態の第１遮光膜１１ａは、画素間のみを遮蔽するように設けられている。したがって、第１遮光膜１１ａによる遮蔽領域を縮小することができる。
【００７２】
このように、画素領域Ｃ内におけるネマチック液晶２１のリバースツイストの発生を防止することで第１遮光膜１１ａを設ける領域を縮小させることが可能となり、開口率を向上させることができる。
【００７３】
また、液晶の配向方向（ラビング方向）に沿って隣接する画素電極９同士に異なる電圧が印加された場合、横電界は液晶の配向方向と同方向に生じることになる。そのため、この横電界は液晶の配向不良を引き起こす要因にはならない。よって、マトリクス状に配設された全ての画素電極９間に介在するように突条部１５を格子状に設ける必要はない。
【００７４】
以上、本実施形態の一実施形態としての液晶装置１を説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、且つ当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００７５】
例えば、本実施形態では、画像表示用スイッチングＴＦＴ素子３０を用いたアクティブマトリクス型液晶装置についてのみ説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin-Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置にも適用可能である。また、本実施形態では、透過型の液晶装置についてのみ説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、反射型や半透過反射型の液晶装置にも適用可能である。このように、本実施形態はいかなる構造の液晶装置にも適用することができる。
【００７６】
上記では、第３層間絶縁膜７に一体形成された突条部１５としたが、第３層間絶縁膜７とは別体に設けるようにしてもよい。いずれにせよ、液晶の配向方向に対して垂直に発生する横電界Ｅの影響を受け易い液晶層５０の所定領域内に、ラビング処理が施された配向膜１３を突出させることが可能であれば、突条部１５がどのような構成をなしていてもよい。
【００７７】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１２（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１２（ａ）において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
【００７８】
図１２（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２（ｂ）において、符号６００は情報処理装置、符号６０１はキーボードなどの入力部、符号６０３は情報処理装置本体、符号６０２は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
【００７９】
図１２（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１２（ｃ）において、符号７００は時計本体を示し、符号７０１は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。
【００８０】
このように図１２に示す電子機器は、表示部に上述の本実施形態の一例たる液晶装置を適用したものであるので、例えばラビング処理を施したときのようなラビング筋が表示される不具合がなく、また高コントラストで明るく品質の高い表示を長期に渡って維持することが可能な表示装置となる。
【００８１】
［投射型表示装置］
次に、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置（プロジェクタ）の構成について、図１３を参照して説明する。図１３は、上記実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。図１３において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投写レンズを示す。
【００８２】
光源８１０はメタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、上述の本実施形態の一例たる液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。
【００８３】
一方、ダイクロイックミラー８１３で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー８１４によって反射され、上述の本実施形態の一例たる液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。なお、青色光は第２のダイクロイックミラー８１４も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９、出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられ、これを介して青色光が上述の本実施形態の一例たる液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。
【００８４】
各光変調装置により変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】液晶装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ’断面図である。
【図３】液晶装置における画素領域の構成を模式的に示す平面図である。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面図である。
【図５】ＴＦＴアレイ基板上における相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。
【図６】図５のＮ−Ｎ’断面図である。
【図７】液晶装置におけるＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示す説明図である。
【図８】電圧印加時における液晶の傾倒状態を示す説明図である。
【図９】横電界の影響を受けた液晶の配向方向を示す説明図である。
【図１０】図１０のＭ−Ｍ’断面図である。
【図１１】従来の液晶装置における電圧印加時の液晶配向を示す断面図である。
【図１２】本実施形態に係る電子機器について幾つかの例を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態に係る投射型表示装置についての一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…液晶装置、９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１３…配向膜、１４…配向膜、１５…突条部（凸部）、２８…対向電極、２０…対向基板、２１…ネマチック液晶、５０…液晶層、Ａ…画像表示領域、Ｂ…領域、Ｃ…画素領域、Ｅ…横電界、Ｌ…透過軸、Ｎ…透過軸、Ｓ…隙間、Ｕ…画素電極群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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