(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の発生をなくし、高透過率で配向欠陥（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】ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層側に設けられた複数の画素電極９と、対向基板の液晶層側に設けられた対向電極と、を備え、画素電極９は、画素電極９上におけるネマチック液晶分子２１の配向方向に対して平行な辺と、ネマチック液晶分子２１の配向方向に平行でない上辺ａ、下辺ｂとを有し、ネマチック液晶分子２１の配向方向に平行でない画素電極９の上辺ａ、下辺ｂが、ネマチック液晶分子２１の配向方向に垂直な方向に対して所定の角度で傾斜してなり、複数の画素電極９のネマチック液晶分子２１の配向方向に平行でない上辺ａ、下辺ｂは、同じ向きに傾斜している。【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装置であって、
前記一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側に設けられた複数の画素電極と、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た対向電極と、を備え、
前記画素電極は、前記画素電極上における前記液晶の配向方向に対して平行な一対の辺と、前記液晶の配向方向に平行でない一対の辺とを有し、
前記液晶の配向方向に平行でない前記画素電極の一対の辺が、前記液晶の配向方向に垂直な方向に対して所定の角度で傾斜してなり、
複数の前記画素電極の前記液晶の配向方向に平行でない辺は同じ向きに傾斜していることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記液晶の配向方向に平行でない前記画素電極の一対の辺は、前記画素電極上における前記液晶の配向方向に対して、電圧無印加時における前記液晶層の中間層の液晶分子の配向方向とは逆の向きに傾斜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】
前記画素電極を有する前記基板に、スイッチング素子と、前記画素電極に前記スイッチング素子を介して接続された配線とが形成され、当該走査線に前記画素電極の前記液晶の配向方向に平行でない辺の一部が重なることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶装置。
【請求項４】
前記配線は、前記画素電極上の前記液晶の配向方向に平行でない前記画素電極の辺に沿って形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項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。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、液晶表示素子で白黒を画素単位で切り替え表示した場合、相隣接する画素電極間で横電界が生じる。その横電界により対向基板間、画素電極間に生じていた液晶配向制御用の縦電界が影響を受けて、液晶の配向不良を引き起こすという問題があった。
【０００３】
液晶プロジェクターの配向方式としては、現在、高透過率の観点から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）に配向してしまうリバースツイスト状態が発生しまうことが問題となっている。
【０００４】
このような配向不良が発生すると、正常なツイストドメインとリバースツイストドメインとが対立することになる。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）が観察されて、表示不具合が発生してしまう虞があった。
【０００５】
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異なるもの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としている。
【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】
【０００６】
上記した特許文献１，２では、画素電極上の液晶の配向方向に垂直な方向に隣接する画素電極間に生じる横電界の影響による液晶の配向不良の低減は可能であるが、画素電極上の液晶の配向方向に沿う方向に隣接する画素電極間に生じる横電界は依然として存在し、この横電界の影響によるリバースツイストの発生防止効果は十分に解決されていない。
【０００７】
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の発生をなくし、高透過率で配向欠陥（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】
【０００８】
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装置であって、前記一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側に設けられた複数の画素電極と、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た対向電極と、を備え、前記画素電極は、前記画素電極上における前記液晶の配向方向に対して平行な一対の辺と、前記液晶の配向方向に平行でない一対の辺とを有し、前記液晶の配向方向に平行でない前記画素電極の一対の辺が、前記液晶の配向方向に垂直な方向に対して所定の角度で傾斜してなり、複数の前記画素電極の前記液晶の配向方向に平行でない辺は同じ向きに傾斜していることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、相隣接する画素電極のうち、画素電極上の液晶配向方向に隣接する画素電極同士に異なる電圧を印加すると、液晶配向方向に対して斜めの電界を生じさせることができる。このような電界を画素間に発生させることにより、画素電極群において、電圧印加状態から電圧無印加状態にして、液晶が垂直配向からツイスト水平配向となるときに、本来と異なる方向に回転（リバースツイスト）させることなく所望の方向に配向させるべく誘導することができる。その結果、電圧ＯＦＦ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。
【００１０】
このようにして液晶のリバースツイストの発生を防止することで、液晶の配向不良に起因する表示上の不具合を解消することができる。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、液晶の配向方向に平行でない画素電極の一対の辺は、画素電極上における液晶の配向方向に対して、電圧無印加時における液晶層の中間に位置する液晶分子の配向方向とは逆の向きに傾斜していることが好ましい。
このような構成により、液晶の回転方向を所定の方向へと確実に誘導することができるので、液晶のリバースツイストが生じるのを防止することができる。
【００１２】
また、前記画素電極を有する前記基板に、スイッチング素子と、前記画素電極に前記スイッチング素子を介して接続された配線とが形成され、当該走査線に前記画素電極の前記液晶の配向方向に平行でない辺の一部が重なることが好ましい。
このような構成によれば、液晶の配向方向で隣接する画素電極同士をより近づけて配置することができるので、画素間に設けられる遮光膜の領域を少なくすることができる。これにより、開口率を向上させることができる。液晶の配向方向で隣接する画素電極同士がより接近することによって、液晶の配向方向に対して斜め方向に発生する電界の強度を強めることができる。これにより、液晶を本来の回転方向へと確実に誘導することができ、液晶の配向不良の発生をより低減することができる。
【００１３】
また、走査線は、画素電極上の液晶の配向方向に平行でない画素電極の辺に沿って形成されることも好ましい。
このような構成によれば、液晶装置の開口率を低下させることなく、画素電極間に液晶の配向方向に対して所定の角度で傾斜する方向に電界を発生させることができる。
【００１４】
本発明の電子機器は、上記した液晶装置を備えることを特徴とする。
本発明の電気機器によれば、上記した液晶装置を、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。液晶装置を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は本実施形態の画素電極の概略構成を示す平面図、図４はＴＦＴアレイ基板上における画素電極の配設状態を示す平面図である。
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分子２１（以下、単にネマチック液晶、或いは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２１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、ネマチック液晶分子２１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】
以下に、本実施形態の画素電極について詳述する。
本実施形態では、画素電極９として、図３に示すような斜辺を有した画素電極９が用いられている。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、画素電極９は、画素電極本体９ａの四辺のうち対向する一対の辺（上辺ａ及び下辺ｂ）が傾斜している。具体的に、これら上辺ａ及び下辺ｂは図３（ｂ）に示すように、画素電極９上の液晶の初期配向方向（図中の実線矢印で示す）に垂直な方向に対して所定の角度θで傾斜している。上辺ａ及び下辺ｂは画素電極９上のネマチック液晶の配向方向に垂直な方向に対して例えば４５°程度の傾斜で傾いていることが好ましい。しかし、現実的には表示の都合上、開口率を保持する必要があるためネマチック液晶の配向方向に垂直な方向に対して、例えば４５°以下の角度θをなすように形成する。上辺ａ及び下辺ｂの傾斜方向は同じ方向となっているため平面視において略ひし形を呈したような形状となる。
【００２３】
（平面構造）
次に、ＴＦＴアレイ基板の画像表示領域内の平面構造について図４に基づいて詳細に説明する。図４において、図面の上下方向は表示画面の上下方向に一致する。
図４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、上記した複数の透明な画素電極９がマトリクス状に設けられている。
【００２４】
その際、各画素電極９の上辺ａ（下辺ｂ）の傾斜方向が統一され、一つの画素電極９における上辺ａ及び下辺ｂが画素電極９上の液晶の初期配向方向（以下、単に液晶の配向方向という。）に並ぶように配置されている。本実施形態においては、図５に示すように、各上辺ａ及び下辺ｂが図中の左側から右側にかけて漸次下方に傾斜している。具体的には、走査線３ａに対向する例えば上辺ａ及び下辺ｂの端部ｑが最も走査線３ａから離間し、端部ｒが最も走査線３ａに接近するような傾斜している。
【００２５】
これにより、液晶の配向方向で隣接する一方の画素電極９の上辺ａと他方の画素電極９の下辺ｂとが、その延在方向において等間隔で対向することになる。
なお、図４に示すように、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は、それぞれの上辺ａ（下辺ｂ）の端部ｑ（端部ｒ）の位置を液晶の配向方向に対して一致させている。
【００２６】
このような配置により、液晶の配向方向において隣接する画素電極９に異なる電圧が印加された際に、液晶の配向方向において隣接する画素電極９の上辺ａと下辺ｂとの間で、これら上辺ａ及び下辺ｂに対して垂直な方向に電界Ｇ（図中、一点鎖線の矢印で示す）が生じることになる。
【００２７】
そして、これら各画素電極９の画素電極本体９ａの縦の境界に各々沿ってデータ線６ａが設けられるとともにデータ線６ａに直交して走査線３ａが設けられている。
【００２８】
ＴＦＴアレイ基板１０上には、図３に示すように、上記した画像表示領域Ａの上下方向（図中ｙ方向）に延在する複数本のデータ線６ａが、画像表示領域Ａの左右方向（図中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に交差して画像表示領域Ａの左右方向（図中ｘ方向）に延在する複数本の走査線３ａが画像表示領域Ａの上下方向（図中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（図中の一点鎖線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。
【００２９】
そして、各画素領域Ｃ内に、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画素電極９が位置することになる。この各画素領域Ｃ内の画素電極本体９ａが画像表示部として機能する。
【００３０】
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、例えば、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、を備えて構成されている。ソース電極２５は、データ線６ａから画像表示領域Ａの左右方向（ｘ方向）に分岐して形成されている。
【００３１】
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。
【００３２】
（断面構造）
次に、図６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６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。
【００３３】
本実施形態の液晶装置１においては、図６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分子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、プラスチック等の透光性材料から形成されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
基板本体１０Ａ上には、画素電極９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、データ線６ａの延在方向に沿うようにしてラビング処理が施されている（図４中の矢印Ｏで示す方向）。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、ポリイミドやＳｉＯ２等を用いて蒸着あるいはスパッタ等の手法により配向膜１３を形成してもよい。
【００４１】
一方、対向基板２０は、その内面側（液晶層５０側）に、データ線６ａ、走査線３ａ（不図示）、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に入射光が侵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。
【００４２】
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分子２１を駆動する機能を果たす。
【００４３】
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、走査線３ａの延在方向に沿ってラビング処理が施されている（図４中の矢印Ｐで示す方向）。
【００４４】
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分子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のラビング方向は互いに直交しており、平面視において９０°ずれている。以上のことから、画素電極９上のネマチック液晶分子２１はデータ線６ａに沿うようにして配向する。
【００４５】
また、本実施形態においては、配向膜１３，１４がネマチック液晶分子２１に与えるプレチルト角は例えば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分子２１を若干傾斜させることにより、ネマチック液晶分子２１が立ち上がる方向（ネマチック液晶分子２１の配向方向）を一方向に安定化させることができる。
【００４６】
配向膜１３，１４を形成する際、ポリイミド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(ＳｉＯ２等)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。
【００４７】
上記したＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、図６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分子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。
【００４８】
ネマチック液晶分子２１は印加される電圧レベルにより分子集合の配向状態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分子２１の他にもキラルネマチック液晶材料等が挙げられる。
【００４９】
液晶パネル４０には対向基板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、図３（ａ）に示すように互いの光透過軸Ｌ，Ｎが直交するように配置されている。偏光板２２，２３は電圧無印加状態における液晶装置１の光透過率が０％、電圧印加時における液晶装置１の光透過率が１００％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。
【００５０】
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。
【００５１】
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６ａ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。
【００５２】
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。
【００５３】
次に、図７（ｃ）に示すように、第３層間絶縁膜７上に画素電極９を公知の方法で形成する。画素電極９は、互いに所定の間隔をおいて形成される。そして、同図においては、画素電極９がコンタクトホール８を介して不図示の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。
【００５４】
次に、図７（ｄ）に示すように、画素電極９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。
【００５５】
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４は、電圧を印加する前後における液晶の配向状態を示している。
【００５６】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上には画素電極９がマトリクス状に配置されている。
【００５７】
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、その長軸方向を電界の方向に沿って配向しようとする性質を有している。
【００５８】
誘電率異方性が正のネマチック液晶分子２１を用いた従来のＴＮ型液晶装置では、例えばいったん全画素に液晶分子がほぼ基板面に対して垂直に立つような配向となるように電圧を印加した後、図１２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた相隣接する略正方形を呈する画素電極９Ａ，９Ｂに異なる電圧を印加するような状態に変化させると、液晶分子の配向が、分子の長軸が基板面に対して垂直に起立した状態から基板面に平行な方向でねじれた状態に移行しようとする。このとき、各電極端で発生する電界（特に、液晶の配向方向に発生する横電界Ｅ）によって所定のツイスト方向とは逆に液晶分子２１が配向してしまう配向不良が発生していた。このように配向不良の多くは画素電極９Ａ上のネマチック液晶分子２１の配向方向と、画素電極９Ｂ上のネマチック液晶分子２１の配向方向とが異なるため各画素電極９Ａ，９Ｂの端部で生じる傾向にある。詳しくは以下に述べる。
【００５９】
図１３に示すように、無電圧印加時における画素電極９上のネマチック液晶分子２１は、ＴＦＴアレイ基板１０上の配向膜のラビングによりその一端が対向基板２０側へ立ち上がるように所定のチルト角で立ち上がっている。しかしながら、ある領域の画素群（例えば、図中に示す画素電極９Ｂ’）に電圧が印加されてネマチック液晶分子２１がＴＦＴアレイ基板１０の基板面に対して垂直に立つような配向になった後、ある一画素の電圧をＯＦＦにしたとき、ネマチック液晶分子２１はもとの状態、液晶分子の長軸がＴＦＴアレイ基板１０の基板面にほぼ平行な面内でねじれた配向状態に戻ろうとする。この際、周囲の画素電極では未だに電圧印加されている状態であり、電圧無印加の画素電極（例えば、図中の画素電極９Ａ’）との間に、ネマチック液晶分子２１の初期配向方向に沿う横電界Ｅ（図中の一点鎖線で示す）が生じる。このため上記した横電界Ｅの影響を受けて画素間領域Ｄのネマチック液晶分子２１の立ち上がり端部が逆になってしまう(リバースチルト)。すると、この横電界Ｅの影響を受けてリバースチルトしたネマチック液晶分子２１の配向状態に起因して、電圧印加ＯＦＦした際の、垂直配向状態から元のねじれ水平配向状態に戻る時に、液晶層の自由エネルギーが最小になるようにツイスト方向が本来とは逆の方向になってしまうことがある(リバースツイスト)。このように横電界Ｅの影響を受けてリバースツイストするネマチック液晶分子２１の殆どは、ＴＦＴアレイ基板１０側から厚さ方向における液晶層中央付近までの間に存在する。
【００６０】
図１２では、ＴＦＴアレイ基板１０上の液晶の配向方向を図中の矢印Ｏで示し、対向基板上の液晶の配向方向を図中の矢印Ｐで示している。
液晶層を構成するネマチック液晶分子２１は、ツイストネマチック配向しているので、厚さ方向における液晶層中央付近では、図１２に示すように、画素電極表面での液晶の配向方位に対して時計回りに略４５°ツイストしている。電圧印加時から電界ＯＦＦへ移行する時に画素電極９Ａ，９Ｂ間に生じる横電界ＥによりＴＦＴアレイ基板１０上で見かけ上、チルト角が逆転するリバースチルトが発生し、それにより厚さ方向における液晶層中央付近に位置するネマチック液晶分子２１は、本体のツイスト方向とは逆の方向に回転するリバースツイスト配向する可能性が生じる。図１２において、リバースツイストした液晶分子２１を一点鎖線で示す。
上述したように、画素間領域Ｄに存在するネマチック液晶分子２１はそのチルト角により横電界Ｅの影響を受けてリバースツイストするため、厚さ方向における液晶層中央付近には、正常なツイストドメインとリバースツイストドメインとが、一時的ではあるが、混在してしまう可能性が生じる（図１３の二点鎖線で囲んだ部分を参照）。
【００６１】
図１３に示すように異なる電圧が印加された画素電極９Ａ’，９Ｂ’の境界付近において、画素電極９Ａ’上のネマチック液晶分子２１が横電界Ｅによりリバースチルトしている。そのために、リバースチルトが生じた液晶層５０の厚さ方向中央付近においてネマチック液晶分子２１のリバースツイストが発生し、隣接した液晶層領域でノーマルツイストしているネマチック液晶分子２１と配向対立が発生する。すると、液晶分子２１同士の対立に起因する図１２に示すようなディスクリネーションＳ（線欠陥）が発生してしまう。このディスクリネーションＳは、画素電極９Ａの端部で特に確認される。画素電極９Ａは、白表示のためにディスクリネーションＳが目立ってしまう。ディスクリネーションＳ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可能性がある。
【００６２】
本来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、液晶パネルに二枚の偏光板（偏光板をクロスニコルに配置して、画素電極９上の配向膜のラビング方向に対してＴＦＴアレイ基板側の偏光板の光透過軸Ｌが平行をなすように配置するとともに、対向電極上の配向膜のラビング方向に対して対向基板側の偏光板の光透過軸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。
【００６３】
本実施形態はこのような課題を効果的に解決するものである。
本実施形態の液晶装置は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板における画素間領域Ｄの境界に位置するネマチック液晶分子のリバースツイスト配向を、上述した画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂの下辺ｂ間に発生する電界Ｇによってある程度抑制することができる。詳細は以下に述べる。
【００６４】
図４では、ＴＦＴアレイ基板１０上の液晶の配向方向を図中の矢印Ｏで示し、対向基板上の液晶の配向方向を図中の矢印Ｐで示し、電圧印加時における液晶の正常なツイスト方向を時計回りとしている。液晶装置１は、液晶の配向方向に隣接する画素領域Ｃ同士の境界となる画素間領域Ｄに、隣接する画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂの下辺ｂが液晶の配向方向で対向する構成となっている。そのため、ネマチック液晶分子２１の配向方向で隣接する画素電極９に異なる電圧を印加した際、画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂ間には互いの上辺ａ及び下辺ｂに対して垂直な方向に電界Ｇが発生する。この電界Ｇは、液晶の初期配向方向に対して所定角度で傾斜する電界であって、画素電極９上のネマチック液晶分子２１のツイスト方向を任意の方向(ここでは時計回り)に規制することができる。
【００６５】
つまり、この電界Ｇによって電圧印加から電圧ＯＦＦする際、ネマチック液晶分子２１は元の配向状態に戻ろうとするが、ツイストネマチック配向の場合、ツイスト回転方向を規定するカイラルネマチック液晶を混入しておかないと、どちらの方向にも回転する可能性を有する。また、液晶層自体の弾性自由エネルギーを出来る限り、小さく安定化させるために基板表面のチルト角の傾きにおいても、回転する方向が影響される。すなわち、図１２，１３に示したような従来の構成では、電圧の異なる二つの画素間において、その生じる横電界により互いの画素間でチルト方向が逆になる。そのためリバースチルトが生じやすくなる。これに対して本実施形態の構成では、図４，５に示すような画素間に生じる電界Ｇにより所定のツイスト(回転)方向にネマチック液晶分子２１を制御すれば、電圧印加状態から電圧の印加を解除した時のネマチック液晶分子２１の回転方向を一方向に揃えることが可能となる。これにより、同一方向に回転する液晶２１に起因する高透過率を実現できるとともに、リバースツイストによる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。
【００６６】
液晶の配向方向を規制するためには、ツイストネマチック配向をなしている液晶２１のうち、液晶の初期配向方向及び液晶の初期配向方向に垂直な方向を除き、ツイスト配向をなしている、いずれかのネマチック液晶分子２１の配向方向に、電界Ｇの発生方向が略平行となるよう、画素電極９の上辺ａ及び下辺ｂの傾斜角度を設定すればよいことになる。すなわち、少なくとも画素電極９上のネマチック液晶分子２１の回転方向に同じ方向にツイストしている液晶分子が規制されれば良いので、画素間領域Ｄにある液晶２１の回転を本来、液晶層がツイストしている所定の回転方向へと誘導するために必要な電界Ｇを発生させるように、画素電極９Ａ，９Ｂの上辺ａ及び下辺ｂの画素電極の辺を傾斜させる角度を設定する。
【００６７】
このように電界Ｇの作用による配向規制力によって、ネマチック液晶分子２１の配向不良を生じさせることなく所望の方向へ配向させることができる。図１３に示した従来の画素間領域Ｄには、液晶層中間領域に画素電極９Ａ上で初期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同士の対立が生じてしまっていた。しかし、本実施形態では、図５に示すようにネマチック液晶分子２１の配向不良が画素間領域Ｄに発生しない。そのため、画素領域Ｃ全体を十分に表示に活用することができる。
【００６８】
さらに、画素間領域Ｄはネマチック液晶分子２１の配向方向が切り替わる境界であって、構成上、画素間における遮光部分に対応する。つまり、画素間に図３に示すような第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、画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂ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、画素間領域Ｄ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分子２１の配向不良が遼に少ないため、第１遮光膜１１ａ及び第２遮光膜１９を設ける領域を削減することができる。これにより、開口率を向上させることができる。
【００６９】
なお、第２遮光膜１９は、画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂの下辺ｂを含むようにして、画素電極９Ａ，９Ｂの一部を覆うようにして設けても良い。
【００７０】
このように、ネマチック液晶分子２１のツイスト方向を制御することによって配向不良の発生が防止され、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。よって、画素領域Ｃにおけるネマチック液晶分子２１の配列が安定して液晶分子２１同士の干渉が防止され、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。したがって、高透過率が実現され、高コントラストで明るく均一な表示品質を有する液晶装置１とすることができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、ネマチック液晶分子２１の正常なツイスト方向を時計回りとしたが反時計回りであってもよい。この場合、液晶分子２１を反時計回りに誘導する電界Ｇを生じさせるため、画素電極９の上辺ａ及び下辺ｂの傾斜方向を本実施形態の傾斜方向と逆の方向となるよう設定する。つまり、上辺ａ及び下辺ｂの傾斜方向は、図５を用いて説明すると、画素電極９Ｂにおける上辺ａ及び下辺ｂの端部ｑが、上辺ａ及び下辺ｂに対向する走査線３ａに対して最も接近し、上辺ａ及び下辺ｂの端部ｒが走査線に対して最も離間するような傾斜方向とする。
【００７２】
このように、画素電極９Ａ，９Ｂ間に生じる電界Ｇが、ネマチック液晶分子２１を所望とする回転方向へと誘導できる方向に発生するように、上辺ａ及び下辺ｂの傾斜方向や角度を適宜設定する。
【００７３】
以上、本発明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。
【００７４】
例えば、図４で示したように画素電極９を配置した場合、液晶の配向方向で隣接する画素電極９同士の隙間に沿って走査線３ａを形成するようにしてもよい。走査線３ａは隣接する画素電極９の上辺ａ（下辺ｂ）に沿って形成されるためジグザグ形状となる。
このように、画素領域Ｃの区画形状を画素電極９の外形に沿った形状にしてもよい。
【００７５】
また、画素電極９の形状や配置位置は上記形態に限られることなく適宜変更可能である。
例えば、画素電極９の上辺ａ及び下辺ｂの傾斜角度を、電圧印加時における液晶の配向方向を誘導する最低限の角度に設定しておくことにより、平面視略正方形状をなす画素領域Ｃの形状に画素電極９の形状を近づけることができる。これにより、画素領域Ｃを表示領域としてあますことなく有効に活用することができる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、隣り合う２本のデータ線６ａ及び走査線３ａとによって囲まれた画素領域Ｃ内に画素電極９が配置されているが、図８に示すように、液晶の配向方向に直交して延在する走査線３ａに、画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂの下辺ｂの一部が重なるように、画素電極９の上辺ａ、下辺ｂの一部を画素領域Ｃの外部へ突出させるように形成してもよい。
【００７７】
このように構成することによって、平面視略ひし形を呈した画素電極９に対して、平面視略正方形状の画素領域Ｃであっても当該画素領域Ｃ内を略全て表示に利用することができる。また、液晶の配向方向で隣り合う画素電極９Ａ，９Ｂ同士の配置間隔が狭くなり、対向する画素電極９Ａの上辺ａ及び画素電極９Ｂの下辺ｂ同士が接近する。すると、相互間に発生する電界Ｇがさらに強いものとなるために液晶分子２１のリバースツイストをより確実に防止することができる。また、画素電極９同士の近接配置を可能にすることで、第１遮光膜１１ａ及び第２遮光膜１９を設ける領域をさらに削減することができ、開口率をより向上させることができる。
【００７８】
また、図９に示すように、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同士は、互いの上辺ａ或いは下辺ｂの延在方向を直線上で一致するように配置してもよい。具体的には、画素電極９Ａの上辺ａ（下辺ｂ）の延長上に、隣接する画素電極９Ｂの上辺ａ（下辺ｂ）が延在するように配置する。これにより、ＴＦＴアレイ基板１０上には、液晶の配向方向に対して所定角度傾斜した方向に画素電極９が整列配置されることになる。このような画素電極９の配置に伴い、走査線３ａも液晶の配向方向に対して所定角度で傾斜した方向へと延在することになる。
【００７９】
さらに、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。
【００８０】
［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１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０（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。
【００８１】
図１０（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１０（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。
【００８２】
図１０（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０（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。
【００８３】
このように図１０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。
【００８４】
［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１１を参照して説明する。図１１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１１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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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】
【００８８】
【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】画素電極の形態を示す平面図である。
【図４】ＴＦＴアレイ基板上における各画素電極の配設状態を示す平面図である。
【図５】液晶の初期配向方向に隣接する画素電極同士の配置状態を示す平面図である。
【図６】図３（ａ）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】本実施形態の変形例を示す平面図である。
【図９】本実施形態の変形例を示す平面図である。
【図１０】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１１】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。
【図１２】従来の液晶装置における液晶分子の配向状態を示す説明図である。
【図１３】横電界Ｅの影響を受けた液晶の配向状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
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、２８…対向電極、２０…対向基板、２１…ネマチック液晶、ネマチック液晶分子、５０…液晶層、Ａ…画像表示領域、Ｃ…画素領域、Ｄ…画素間領域、Ｇ…電界、Ｌ…透過軸、Ｎ…透過軸
【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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