(57)【要約】本発明は、充分に高速応答化するとともに、透過率が充分に優れる液晶表示装置及びこれらに好適に用いられる薄膜トランジスタアレイ基板を提供する。本発明の該薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極、及び、面状電極を含み、該一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されている薄膜トランジスタアレイ基板である。
2012128084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ素子を有する薄膜トランジスタアレイ基板であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極、及び、面状電極を含み、
該一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項２】
前記面状電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３】
前記面状電極は、透明導電体及び該透明導電体と電気的に接続される金属導電体から構成される
ことを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項４】
前記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、画素ラインに沿って電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項５】
前記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、前記面状電極と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動用又はライン反転駆動用の薄膜トランジスタアレイ基板であり、
前記一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、１本の画素ラインごとに該画素ラインの各画素間で電気的に接続されている
請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項７】
前記薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動用、ライン反転駆動用又はドット反転駆動用の薄膜トランジスタアレイ基板であり、
前記一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、１本の画素ラインについて１画素おきの画素間で電気的に接続されている
請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項８】
薄膜トランジスタ素子を有する薄膜トランジスタアレイ基板であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極及び面状電極を含み、
該一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、該面状電極と電気的に接続されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタアレイ基板及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、電圧無印加時に基板主面に対して垂直な方向に配向する液晶分子を含む液晶表示装置及びこれらに用いられる薄膜トランジスタアレイ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルは、一対のガラス基板等に液晶表示素子を挟持して構成され、薄型で軽量かつ低消費電力といった特長を活かして、パーソナルコンピュータ、テレビジョン、カーナビゲーション等の車載用の機器、携帯電話等の携帯情報端末のディスプレイ等、日常生活やビジネスに欠かすことのできないものとなっている。これらの用途において、液晶層の光学特性を変化させるための電極配置や基板の設計に係る各種モードの液晶表示パネルが検討されている。【０００３】
近年の液晶表示装置の表示方式としては、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させた垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードや、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）モード及び縞状電界スイッチング（ＦＦＳ：Fringe Field Switching）等が挙げられる。【０００４】
例えば、ＦＦＳ駆動方式の液晶表示装置として、高速応答性及び広視野角を有する薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイであって、第１の共通電極層を有する第１の基板と、ピクセル電極層及び第２の共通電極層の両方を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた液晶と、高速な入力データ転送速度に対する高速応答性及び見る人にとっての広視野角をもたらすために、前記第１の基板にある前記第１の共通電極層と、前記第２の基板にある前記ピクセル電極層及び第２の共通電極層の両方との間に電界を発生させる手段とを含むディスプレイが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００５】
また複数の電極により横電界を印加する液晶装置として、互いに対向配置された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が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板を構成する第１の基板、第２の基板のそれぞれに前記液晶層を挟んで対峙し、該液晶層に対して縦電界を印加する電極が設けられるとともに、前記第２の基板には、前記液晶層に対して横電界を印加する複数の電極が設けられた液晶装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５２３８５０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６５６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＦＦＳ駆動方式の液晶表示装置においては、立上がり（暗状態〔黒表示〕から明状態〔白表示〕に表示状態が変化する間）は下側基板の上層スリット電極−下層面状電極間で発生するフリンジ電界（ＦＦＳ駆動）により、立下がり（明状態〔白表示〕から暗状態〔黒表示〕に表示状態が変化する間）は基板間の電位差で発生する縦電界により、それぞれ電界によって液晶分子を回転させて高速応答化できる。一方、特許文献１に記載されるように、液晶分子が垂直配向している液晶表示装置にスリット電極を用いてフリンジ電界を印加しても、スリット電極端近傍の液晶分子しか回転しないため（図６６参照。）、充分な透過率が得られない。【０００８】
なお、図６４は、下側基板上に従来のＦＦＳ駆動方式の電極構造を有する液晶表示パネルの断面模式図である。図６６は、図６４に示した液晶表示パネルにおける、ダイレクタＤの分布、電界分布及び透過率分布を示すシミュレーション結果である。図６４では、液晶表示パネルの構造を示しており、スリット電極が一定の電圧に印加され（図では１４Ｖ。例えば、対向電極３１３との電位差が閾値以上であればよい。上記閾値とは、液晶層が光学的な変化を起こし、液晶表示装置において表示状態が変化することになる電場及び／又は電界を生じる電圧値を意味する。）、スリット電極が配置された基板と、対向基板に、それぞれ対向電極３１３、３２３が配置されている。対向電極３１３、３２３は、７Ｖである。図６６は、立上がりにおけるシミュレーション結果を示しており、電圧分布、ダイレクタＤの分布、透過率分布（実線）が示されている。【０００９】
上記特許文献２は、３層電極構造を有する液晶表示装置において櫛歯駆動を用いて応答速度を向上させることを記載している。しかしながら、実質的に表示方式がツイステッドネマティック（ＴＮ）モードの液晶装置についての記載しかなく、広視野角、高コントラストの特性等を得るのに有利な方式である垂直配向型の液晶表示装置については何ら開示されていない。また、透過率の改善や、電極構造と透過率との関連性についても何ら開示されていない。【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、液晶層が電圧無印加時に基板主面に対して垂直方向に配向する液晶分子を含む液晶表示装置において、充分に高速応答化するとともに、透過率が充分に優れる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。また、これら液晶表示装置に好適に用いられる薄膜トランジスタアレイ基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、垂直配向型の液晶表示装置において高速応答化と高透過率とを両立させることを検討し、立上がり・立下がりの両方において液晶分子を電界によって配向制御させる３層電極構造に着目した。そして、電極構造について更なる検討をおこない、液晶層を挟持する第１基板及び第２基板が電極を有し、第２基板の電極を一対の櫛歯電極とすることにより、立上がりは一対の櫛歯電極間の電位差で横電界、立下がりは基板間の電位差で縦電界を発生させ、３層電極構造による縦電界オン−横電界オンのスイッチングを好適におこなうことができることを見出した。これにより、立上がり、立下がりともに電界によって液晶分子を回転させて高速応答化し、かつ櫛歯駆動の横電界により高透過率化も実現できることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。本発明では、このように、垂直配向型の３層電極構造を有する液晶表示装置において、高速応答化し、かつ高透過率化も実現できることを特徴とし、この点で先行技術文献に記載の発明と異なる。更に言えば、低温環境下では応答速度の課題が特に顕著になるところ、本発明ではこれを解決し、かつ透過率にも優れたものとすることができる。【００１２】
すなわち、本発明に関連する発明は、第１基板、第２基板、及び、両基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルであって、該第１基板及び該第２基板は、電極を有し、該第２基板の電極は、一対の櫛歯電極、及び、面状電極を含み、該液晶表示パネルは、一対の櫛歯電極間又は第１基板と第２基板との間で生じる電界により、液晶層における液晶分子が基板主面に対して水平方向に配向するように構成された液晶表示パネルである。なお、面状電極は、通常は一対の櫛歯電極と電気抵抗層を介して形成される。上記電気抵抗層は、絶縁層であることが好ましい。絶縁層とは、本発明の技術分野において、絶縁層といえるものであればよい。【００１３】
上記一対の櫛歯電極は、基板主面を平面視したときに、２つの櫛歯電極が対向するように配置されているといえるものであればよい。これら一対の櫛歯電極により櫛歯電極間で横電界を好適に発生させることができるため、液晶層が正の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときは、立上がり時の応答性能及び透過率が優れたものとなり、液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときは、立下がり時において横電界によって液晶分子を回転させて高速応答化することができる。また、上記第１基板及び上記第２基板が有する電極は、基板間に電位差を付与することができるものであればよく、これにより、液晶層が正の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときの立下がり時、並びに、液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときの立上がり時において基板間の電位差で縦電界を発生させ、電界によって液晶分子を回転させて高速応答化することができる。【００１４】
図７１及び図７２は、本発明に係る液晶表示パネルの櫛歯電極の一形態を示す断面模式図である。図７１に示されるように、一対の櫛歯電極４１７、４１９が同一の層に設けられていてもよく、また、図７２に示されるように、本発明の効果を発揮できる限り、一対の櫛歯電極５１７、５１９が異なる層に設けられていてもよいが、一対の櫛歯電極は、同一の層に設けられていることが好ましい。一対の櫛歯電極が同一の層に設けられているとは、それぞれの櫛歯電極が、その液晶層側、及び／又は、液晶層側と反対側において、共通する部材（例えば、絶縁層、液晶層等）と接していることを言う。【００１５】
上記一対の櫛歯電極は、基板主面を平面視したときに、櫛歯部分がそれぞれ沿っていることが好ましい。中でも、一対の櫛歯電極の櫛歯部分がそれぞれ略平行であること、言い換えれば、一対の櫛歯電極がそれぞれ複数の略平行なスリットを有することが好適である。また、図１９等に模式的に１つの櫛歯部分を有する櫛歯電極が示されているが、通常は、１つの櫛歯電極が２つ以上の櫛歯部分を有するものである。【００１６】
上記液晶層は、電圧無印加時に基板主面に対して垂直方向に配向する液晶分子を含むことが好ましい。なお、基板主面に対して垂直方向に配向するとは、本発明の技術分野において、基板主面に対して垂直方向に配向するといえるものであればよく、実質的に垂直方向に配向する形態を含む。上記液晶層に含まれる液晶分子は、閾値電圧未満で基板主面に対して垂直方向に配向する液晶分子から実質的に構成されるものであることが好適である。上記「電圧無印加時に」は、本発明の技術分野において実質的に電圧が印加されていないといえるものであればよい。このような垂直配向型の液晶表示パネルは、広視野角、高コントラストの特性等を得るのに有利な方式であり、その適用用途が拡大しているものである。【００１７】
上記一対の櫛歯電極は、閾値電圧以上で異なる電位とすることができることが好ましい。例えば、明状態の透過率を１００％に設定したとき、５％の透過率を与える電圧値を意味する。閾値電圧以上で異なる電位とすることができるとは、閾値電圧以上で異なる電位とする駆動操作を実現できるものであればよく、これにより液晶層に印加する電界を好適に制御することが可能となる。異なる電位の好ましい上限値は、例えば２０Ｖである。異なる電位とすることができる構成としては、例えば、一対の櫛歯電極のうち、一方の櫛歯電極をあるＴＦＴで駆動するとともに、他方の櫛歯電極を、別のＴＦＴで駆動したり、該他方の櫛歯電極の下層電極と導通させたりすることにより、一対の櫛歯電極をそれぞれ異なる電位とすることができる。上記一対の櫛歯電極における櫛歯部分の幅は、例えば２μｍ以上が好ましい。また、櫛歯部分と櫛歯部分との間の幅（本明細書中、スペースともいう。）は、例えば２μｍ〜７μｍであることが好ましい。【００１８】
上記液晶表示パネルは、一対の櫛歯電極間又は第１基板と第２基板との間で生じる電界により、液晶層における液晶分子が基板主面に対して垂直方向に配向されるように構成されたものであることが好ましい。また、上記第１基板の電極は、面状電極であることが好ましい。本明細書中、面状電極とは、複数の画素内で電気的に接続された形態を含み、例えば第１基板の面状電極としては、すべての画素内で電気的に接続された形態、画素ラインに沿って電気的に接続された形態等が好適なものとして挙げられる。また、上記第２基板は、更に、面状電極を有することが好ましい。これにより、縦電界を好適に印加して高速応答化することができる。特に、上記第１基板の電極が面状電極であり、かつ第２基板が更に面状電極を有する形態とすることにより、立下がり時に基板間の電位差で好適に縦電界を発生させることができ、高速応答化させることができる。また、横電界・縦電界を好適に印加するうえで、第２基板の液晶層側の電極（上層電極）を一対の櫛歯電極とし、第２基板の液晶層側と反対側の電極（下層電極）を面状電極とする形態が特に好ましい。例えば、第２基板の一対の櫛歯電極の下層（第２基板からみて液晶層と反対側の層）に絶縁層を介して第２基板の面状電極を設けることができる。更に、上記第２基板の面状電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されているものであることが好ましいが、各画素単位で独立であってもよい。なお、櫛歯電極をその下層電極である面状電極と導通させた場合に、当該面状電極が画素ラインに沿って電気的に接続されているときは、当該櫛歯電極も画素ラインに沿って電気的に接続されている形態となり、当該形態も本発明の好ましい形態の一つである。そして、上記第２基板の面状電極は、少なくとも、基板主面を平面視したときに第１基板が有する電極と重畳する箇所が面状であることが好ましい。画素ラインに沿って電気的に接続されているとは、画素の縦、横等の配列のいずれかの少なくとも１つに沿って複数の画素にわたって電気的に接続されるものであればよい。また、すべての画素ラインにおいてそれぞれ電極が電気的に接続されている必要はなく、液晶表示パネルにおいて実質的に画素ラインに沿って電気的に接続されているといえるものであればよい。更に、本明細書中、電極が画素ラインに沿って電気的に接続されているとは、１つの画素ラインの絵素内の電極同士が電気的に接続されているものであってもよく、複数の画素ラインにおける当該画素ラインの絵素内の電極同士が画素ライン間で順番に電気的に接続されながら、当該電気的に接続された電極の全体が当該画素ラインに沿っていると言えるものであってもよい。ここで、複数の画素ラインにおける当該画素ラインの絵素内の電極同士が画素ライン間で順番に電気的に接続されるとは、例えば、メタル配線が２つの隣接する画素ラインにおける両画素ラインの絵素内の電極と交互に電気的に接続されるもの、２つの隣接する画素ラインにおける両画素ラインの絵素内の電極間が交互に電気的に接続されるもの等が挙げられる。【００１９】
上記面状電極が同一の画素列内で電気的に接続されている形態がより好ましい。上記同一の画素列とは、例えば第２基板がアクティブマトリクス基板である場合、基板主面を平面視したときに、アクティブマトリクス基板におけるゲートバスラインに沿って配置される画素列である。このように第１基板の面状電極及び／又は第２基板の面状電極が同一の画素列内で電気的に接続されていることにより、例えば偶数のゲートバスラインに対応する画素ごと・奇数のゲートバスラインに対応する画素ごとに、電位変化が反転するように電極に電圧を印加することができ、好適に縦電界を発生させて高速応答化することができる。【００２０】
上記第１基板及び／又は第２基板の面状電極は、本発明の技術分野において面形状といえるものであればよく、その一部の領域にリブやスリット等の配向規制構造体を有していたり、基板主面を平面視したときに画素の中心部分に当該配向規制構造体を有していたりしてもよいが、実質的に配向規制構造体を有さないものが好適である。【００２１】
上記液晶層は、通常、一対の櫛歯電極又は第１基板と第２基板との間で生じる電界により、閾値電圧以上で基板主面に対して水平成分を含んで配向するものであるが、中でも、水平方向に配向する液晶分子を含むことが好ましい。水平方向に配向するとは、本発明の技術分野において水平方向に配向するといえるものであればよい。これにより透過率を向上することができる。上記液晶層に含まれる液晶分子は、閾値電圧以上で基板主面に対して水平方向に配向する液晶分子から実質的に構成されるものであることが好適である。【００２２】
上記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子（ポジ型液晶分子）を含むことが好ましい。正の誘電率異方性を有する液晶分子は、電界を印加した場合に一定方向に配向されるものであり、配向制御が容易であり、より高速応答化することができる。また、上記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子（ネガ型液晶分子）を含むこともまた好ましい。これにより、より透過率を向上することができる。すなわち、高速応答化の観点からは、上記液晶分子が正の誘電率異方性を有する液晶分子から実質的に構成されることが好適であり、透過率の観点からは、上記液晶分子が負の誘電率異方性を有する液晶分子から実質的に構成されることが好適であるといえる。【００２３】
上記第１基板及び第２基板は、少なくとも一方の液晶層側に、通常は配向膜を有する。該配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。また、該配向膜としては、有機材料、無機材料から形成された配向膜、光活性材料から形成された光配向膜等が挙げられる。なお、上記配向膜は、ラビング処理等による配向処理がなされていない配向膜であってもよい。有機材料、無機材料から形成された配向膜、光配向膜等の、配向処理が必要ない配向膜を用いることによって、プロセスの簡略化によりコストを削減するとともに、信頼性及び歩留まりを向上することができる。また、ラビング処理をおこなった場合、ラビング布などからの不純物混入による液晶汚染、異物による点欠陥不良、液晶パネル内でラビングが不均一であるために表示ムラが発生するなどのおそれがあるが、これら不利点も無いものとすることができる。また、上記第１基板及び第２基板は、少なくとも一方の液晶層側と反対側に、偏光板を有することが好ましい。該偏光板は、円偏光板が好ましい。このような構成により、透過率改善効果を更に発揮することができる。該偏光板は、直線偏光板であることもまた好ましい。このような構成により、視野角特性を優れたものとすることができる。【００２４】
本発明の液晶表示パネルは、縦電界発生時においては、通常、少なくとも第１の基板が有する電極と第２の基板が有する電極（例えば、面状電極）との間に電位差を生じさせる。好ましい形態は、第１の基板が有する電極と第２の基板が有する電極との間に、第２の基板が有する電極（例えば、一対の櫛歯電極）間よりも高い電位差を生じさせる形態である。例えば、第１の基板が有する面状電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、７．５Ｖ、０Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、ともに０Ｖとしたり、第１の基板が有する面状電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、７．５Ｖ、１５Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、ともに１５Ｖとしたり、第１の基板が有する電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、０Ｖ、１５Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、ともに１５Ｖとしたりすることができる。【００２５】
また縦電界発生後、第１の基板が有する面状電極の電位と第２の基板が有する面状電極の電位差、及び、第２の基板が有する一対の櫛歯電極間の電位差を、実質的に生じさせないものとする形態（本明細書中、初期化工程ともいう。）が好ましい。言い換えれば、第１の基板が有する電極（例えば、面状電極）、及び、第２の基板が有する電極（例えば、一対の櫛歯電極及び面状電極）の全電極間に実質的に電位差を生じさせない駆動操作を実行することが好ましい。この形態により、特に一対の櫛歯電極のエッジ付近における液晶分子の配向を好適に制御でき、全電極を等電位にしないままでは浮いてしまう透過率を、初期の黒状態まで充分に下げることができる（例えば、後述する図８の点線で囲んだ箇所）。上記初期化工程は、全電極間に実質的に電位差を生じさせない駆動操作を実行するものであればよく、例えば、ＴＦＴをオフ状態にして一対の櫛歯電極の少なくとも一方をフローティングさせておこなってもよく、その代わりに、すべてのＴＦＴをオン状態にして一対の櫛歯電極の少なくとも一方に一定電圧を印加したり、偶数ライン又は奇数ラインにおけるＴＦＴをオン状態にして一対の櫛歯電極の少なくとも一方に偶数ライン・奇数ラインごとに一定電圧を印加したりすることによりおこなってもよい。また、上記初期化工程は、縦電界発生後におこなうものであればよく、縦電界発生後にその他の電界を発生させてもよいが、縦電界発生直後におこなうものであることが好適である。【００２６】
また横電界発生時においては、通常、少なくとも第２の基板が有する電極（例えば、一対の櫛歯電極）間に、電位差を生じさせる。例えば、第２の基板が有する電極間に、第１の基板が有する電極と第２の基板が有する電極（例えば、面状電極）間よりも高い電位差を生じさせる形態とすることができ、第１の基板が有する面状電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、７．５Ｖ、０Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、それぞれ１５Ｖ、０Ｖとしたり、第１の基板が有する面状電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、７．５Ｖ、７．５Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、それぞれ１５Ｖ、０Ｖとしたり、第１の基板が有する面状電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、０Ｖ、０Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、それぞれ１５Ｖ、０Ｖとしたりすることができる。また、第２の基板が有する電極間に、第１の基板が有する電極と第２の基板が有する電極間よりも低い電位差を生じさせる形態とすることもでき、櫛歯間の横電界により低階調表示をおこなう場合、例えば、第１の基板が有する面状電極の電位及び第２の基板が有する面状電極の電位を、それぞれ、７．５Ｖ、０Ｖとし、第２の基板が有する一対の櫛歯電極の電位を、それぞれ１０Ｖ、５Ｖ（櫛歯間電位５Ｖ）とする場合等が挙げられる。【００２７】
ここで、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続された下層電極（第２基板が有する面状電極）に印加して電位変化を反転させるものとすることができる。また一定電圧で保持された電極の電位を中間電位としてもよく、この一定電圧で保持された電極の電位を０Ｖであると考えると、バスラインごとの下層電極に印加される電圧の極性が反転されているともいえる。【００２８】
本発明の液晶表示パネルが備える第１基板及び第２基板は、液晶層を挟持するための一対の基板であり、例えば、ガラス、樹脂等の絶縁基板を母体とし、絶縁基板上に配線、電極、カラーフィルタ等を作り込むことで形成される。【００２９】
なお、上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方が画素電極であること、上記一対の櫛歯電極を備える第２基板がアクティブマトリクス基板であることが好適である。また、本発明の液晶表示パネルは、透過型、反射型、半透過型のいずれであってもよい。【００３０】
本発明はまた、本発明の液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。本発明の液晶表示装置における液晶表示パネルの好ましい形態は、上述した本発明の液晶表示パネルの好ましい形態と同様である。液晶表示装置としては、パーソナルコンピュータ、テレビジョン、カーナビゲーション等の車載用の機器、携帯電話等の携帯情報端末のディスプレイ等が挙げられ、特に、カーナビゲーション等の車載用の機器等の低温環境下等で用いられる機器に適用されることが好ましい。【００３１】
本発明は、薄膜トランジスタ素子を有する薄膜トランジスタアレイ基板であって、上記薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極、及び、面状電極を含み、該一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されている薄膜トランジスタアレイ基板でもある。【００３２】
上記面状電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されていることが好ましい。より好ましくは、上記面状電極は、透明導電体及び該透明導電体と電気的に接続される金属導電体から構成されることである。これにより、電極を低抵抗化することができ、波形がなまることを充分に防止できる。大型パネルにおいて、電極の抵抗が大き過ぎて波形がなまるおそれがあるところ、これを防ぐことができる点で、大型の液晶表示装置に適用することが特に好ましい。【００３３】
上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、画素ラインに沿って電気的に接続されていることが好ましい。より好ましくは、上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、透明導電体及び該透明導電体と電気的に接続される金属導電体から構成されることである。上述したのと同様の理由のため、このような液晶駆動装置を大型の液晶表示装置に適用することが特に好ましい。
また上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、上記面状電極と電気的に接続されていることが好ましい。【００３４】
なお、本明細書中、電極が画素ラインに沿って電気的に接続されるとは、言い換えれば、電極が少なくとも同一の画素ラインごとに電気的に接続されていることを言うが、例えば、電極が１本の画素ラインごとに接続されているものであってもよく、電極がｎ本の画素ラインごとに（ｎラインずつ）接続されているものであってもよく、いずれも好ましい。なお、ｎは、２以上の整数である。電極が複数本（ｎ本）の画素ラインごとに接続されているとは、当該複数本の画素ラインに対応する電極が電気的に接続されているものであればよく、例えば、電極が奇数番目の画素ラインごと、偶数番目の画素ラインごとに電気的に接続される形態も含まれる。このように電極が複数本の画素ラインごとに接続されている場合は、通常は当該複数ラインを同時に反転させることになる。【００３５】
上記薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動用又はライン反転駆動用の薄膜トランジスタアレイ基板であり、上記一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、１本の画素ラインごとに該画素ラインの各画素間で電気的に接続されていることが本発明の１つの好ましい形態である。すなわち、上記薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動及びライン反転駆動に用いることができる。フリッカを認識されにくくし、表示品位に優れるものとする観点からは、ライン反転駆動がより好ましい。なお、１本の画素ラインごとに該画素ラインの各画素間で電気的に接続されているとは、本発明の効果を発揮できる限り、画素ラインのすべての画素間で電気的に接続されている必要はなく、実質的に画素ラインのすべての画素間で電気的に接続されていればよい。【００３６】
また上記薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動用、ライン反転駆動用又はドット反転駆動用の薄膜トランジスタアレイ基板であり、上記一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、１本の画素ラインについて１画素おきの画素間で電気的に接続されていることが本発明のもう１つの好ましい形態である。すなわち、上記薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動、ライン反転駆動及びドット反転駆動に用いることができる。フリッカを認識されにくくし、表示品位に優れるものとする観点からは、ライン反転駆動、ドット反転駆動がより好ましい。最も好ましくは、ドット反転駆動である。ここで、１本の画素ラインについて１画素おきの画素の組は２組あるところ、その一方の組の画素間が電気的に接続されていてもよく、両方の組の画素間がそれぞれ電気的に接続されていてもよい。なお、１本の画素ラインについて１画素おきの画素間で電気的に接続されているとは、本発明の効果を発揮できる限り、実質的に１画素おきの画素間で電気的に接続されていればよい。【００３７】
本発明はそして、薄膜トランジスタ素子を有する薄膜トランジスタアレイ基板であって、上記薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極及び面状電極を含み、上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、該面状電極と電気的に接続されている薄膜トランジスタアレイ基板でもある。【００３８】
本発明はまた、本発明の薄膜トランジスタアレイ基板を備えることを特徴とする液晶表示装置でもある。本発明の液晶表示装置における薄膜トランジスタアレイ基板の好ましい形態は、上述した本発明の薄膜トランジスタアレイ基板の好ましい形態と同様である。液晶表示装置としては、上述した用途に好適に適用することができる。【００３９】
本発明の液晶表示装置及び薄膜トランジスタアレイ基板の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではなく、液晶表示装置及び薄膜トランジスタアレイ基板に通常用いられるその他の構成を適宜適用することができる。【００４０】
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の液晶表示装置によれば、第１基板及び第２基板が電極を有し、第２基板の電極が一対の櫛歯電極、及び、面状電極を含むことにより、充分に高速応答化するとともに、透過率を充分に優れるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。
【図２】実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。
【図３】実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。
【図４】図３に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【図５】実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。
【図６】図５に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【図７】櫛歯駆動とＦＦＳ駆動のシミュレーションによる応答波形比較を示すグラフである。
【図８】実施形態１における駆動応答波形実測値及び各電極の印加矩形波を示すグラフである。
【図９】実施形態１における最大透過率とセル厚ｄとの関係を示すグラフである。
【図１０】実施形態１における最大透過率とスペースＳとの関係を示すグラフである。
【図１１】実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。
【図１２】実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。
【図１３】実施形態２における各電極の印加矩形波（駆動波形）を示すグラフである。
【図１４】実施形態３に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。
【図１５】実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。
【図１６】実施形態３における各電極の印加矩形波（駆動波形）を示すグラフである。
【図１７】実施形態１〜３における駆動応答波形実測値を示すグラフである。
【図１８】実施形態１に係る液晶表示パネルの断面模式図である。
【図１９】実施形態１に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。
【図２０】実施形態１に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。
【図２１】実施形態１に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
【図２２】実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図２３】実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図２４】実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図２５】実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図２６】実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図２７】実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図２８】実施形態２に係る液晶表示パネルの断面模式図である。
【図２９】実施形態２に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。
【図３０】実施形態２に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。
【図３１】実施形態２に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
【図３２】実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３３】実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３４】実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３５】実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３６】実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３７】実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３８】実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図３９】実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図４０】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの断面模式図である。
【図４１】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。
【図４２】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。
【図４３】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
【図４４】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図４５】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図４６】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図４７】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図４８】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図４９】実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図５０】実施形態３に係る液晶表示パネルの断面模式図である。
【図５１】実施形態３に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。
【図５２】実施形態３に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。
【図５３】実施形態３に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
【図５４】実施形態３に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図５５】実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図５６】実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。
【図５７】実施形態３に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図５８】実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図５９】実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【図６０】本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。
【図６１】本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。
【図６２】本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。
【図６３】本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。
【図６４】比較例１に係る液晶表示パネルのフリンジ電界発生時における断面模式図である。
【図６５】図６４に示した液晶表示パネルの平面模式図である。
【図６６】図６４に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【図６７】比較例２におけるＴＮモードを用いた櫛歯駆動のシミュレーションによる応答波形を示すグラフである。
【図６８】比較例２に係る液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【図６９】比較例２に係る液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【図７０】比較例２に係る液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【図７１】本発明に係る液晶表示パネルの櫛歯電極の一形態を示す断面模式図である。
【図７２】本発明に係る液晶表示パネルの櫛歯電極の一形態を示す断面模式図である。
【図７３】本発明に関連する発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図７４】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図７５】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図７６】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図７７】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図７８】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図７９】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図８０】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図８１】本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。
【図８２】本発明の駆動装置の極性反転の一形態を示す平面模式図である。
【図８３】本発明の駆動装置の極性反転の一形態を示す平面模式図である。
【図８４】本発明の駆動装置の極性反転の一形態を示す平面模式図である。
【図８５】本実施形態の液晶駆動方法に用いられる液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。
【図８６】本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の平面模式図である。
【図８７】本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。本明細書中、画素とは、特に明示しない限り、絵素（サブ画素）であってもよい。また、サブフレームとは、すべての画素（例えば、ＲＧＢを含む画素）による表示であるフレームに対し、一部又は全ての絵素を用いて、例えば、フィールドシーケンシャル（時分割）駆動で１フレーム内での各色の連続表示をおこなう際に、１色を表示するために費やす時間をいい、本明細書中では該表示のための期間をいう。更に、面状電極は、本発明の技術分野において面状電極であるといえる限り、例えば、点形状のリブ及び／又はスリットが形成されていてもよいが、実質的に配向規制構造体を有さないものが好ましい。そして、液晶層を挟持する一対の基板のうち、表示面側の基板を上側基板ともいい、表示面と反対側の基板を下側基板ともいう。また、基板に配置される電極のうち、表示面側の電極を上層電極ともいい、表示面と反対側の電極を下層電極ともいう。更に、本実施形態の回路基板（第２基板）を、薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）を有すること等から、ＴＦＴ基板又はアレイ基板ともいう。なお、本実施形態では、立上がり（横電界印加）・立下がり（縦電界印加）の両方において、ＴＦＴをオン状態にして一対の櫛歯電極の少なくとも一方の電極（画素電極）に電圧を印加している。
【００４４】
なお、各実施形態において、同様の機能を発揮する部材及び部分は同じ符号を付している。また、図中、特に断らない限り、（ｉ）は、下側基板の上層にある櫛歯電極の一方の電位を示し、（ｉｉ）は、下側基板の上層にある櫛歯電極の他方の電位を示し、（ｉｉｉ）は、下側基板の下層の面状電極の電位を示し、（ｉｖ）は、上側基板の面状電極の電位を示す。
【００４５】
実施形態１
図１は、実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。図２は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。図１及び図２において、点線は、発生する電界の向きを示す。実施形態１に係る液晶表示パネルは、ポジ型液晶である液晶分子３１を用いた垂直配向型の３層電極構造（ここで、第２層目に位置する下側基板の上層電極は櫛歯電極である。）を有する。立上がりは、図１に示すように、一対の櫛歯電極１６（例えば、電位０Ｖである櫛歯電極１７と電位１４Ｖである櫛歯電極１９とからなる）間の電位差１４Ｖで発生する横電界により、液晶分子を回転させる。このとき、基板間（電位７Ｖである対向電極１３と電位７Ｖである対向電極２３との間）の電位差は実質的に生じていない。
【００４６】
また、立下がりは、図２に示すように、基板間（例えば、それぞれ電位１４Ｖである対向電極１３、櫛歯電極１７、及び、櫛歯電極１９と、電位７Ｖである対向電極２３との間）の電位差７Ｖで発生する縦電界により、液晶分子を回転させる。このとき、一対の櫛歯電極１６（例えば、電位１４Ｖである櫛歯電極１７と電位１４Ｖである櫛歯電極１９とからなる）間の電位差は実質的に生じていない。
【００４７】
立上がり、立下がりともに電界によって液晶分子を回転させることにより、高速応答化する。すなわち、立上がりでは、一対の櫛歯電極間の横電界でオン状態として高透過率化し、立下がりでは、基板間の縦電界でオン状態として高速応答化する。更に、櫛歯駆動の横電界により高透過率化も実現することができる。なお、実施形態１及びこれ以降の実施形態では液晶としてポジ型液晶を用いているが、ポジ型液晶の代わりにネガ型液晶を用いてもよい。ネガ型液晶を用いた場合は、一対の基板間の電位差により、液晶分子が水平方向に配向し、一対の櫛歯電極間の電位差により、液晶分子が垂直方向に配向することになる。これにより、透過率が優れたものとなるとともに、立上がり・立下がりの両方において電界によって液晶分子を回転させて高速応答化することができる。また、初期化工程により液晶分子をより充分に垂直方向に配向させることにより、ポジ型液晶の場合と同様に黒表示時の透過率を充分に低くする効果を発揮することができる。この場合は、少なくとも上下基板のそれぞれに配置された対向電極間に電位差を生じさせる駆動操作、少なくとも一対の櫛歯電極の電極間に電位差を生じさせる駆動操作、該対向電極及び該一対の櫛歯電極間に電位差を生じさせない駆動操作の順に実行することが好適である。なお、本明細書中、一対の櫛歯電極の電位を（ｉ）、（ｉｉ）で示し、下層基板の面状電極の電位を（ｉｉｉ）で示し、上層基板の面状電極の電位を（ｉｖ）で示す。
【００４８】
実施形態１に係る液晶表示パネルは、図１及び図２に示されるように、アレイ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０（カラーフィルタ基板）が、液晶表示パネルの背面側から観察面側に向かってこの順に積層されて構成されている。実施形態１の液晶表示パネルは、図２に示されるように、閾値電圧未満では液晶分子を垂直配向させる。また、図１に示されるように、櫛歯電極間の電圧差が閾値電圧以上ではガラス基板１１（第２基板）上に形成された上層電極１７、１９（一対の櫛歯電極）間に発生する電界で、液晶分子を櫛歯電極間で水平方向に傾斜させることによって透過光量を制御する。面状の下層電極１３（対向電極１３）は、上層電極１７、１９（一対の櫛歯電極１６）との間に絶縁層１５を挟んで形成される。絶縁層１５には、例えば、酸化膜ＳｉＯ２や、窒化膜ＳｉＮや、アクリル系樹脂等が使用され、または、それらの材料の組み合わせも使用可能である。
【００４９】
図１、図２には示していないが、偏光板が、両基板の液晶層とは反対側に配置されている。偏光板としては、円偏光板又は直線偏光板のいずれも使用することが可能である。また、両基板の液晶層側にはそれぞれ配向膜が配置され、これら配向膜には、膜面に対して液晶分子を垂直に立たせるものである限り、有機配向膜又は無機配向膜のいずれであってもよい。
【００５０】
走査信号線で選択されたタイミングで、映像信号線から供給された電圧を薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）を通じて、液晶材料を駆動する櫛歯電極１９に印加する。なお、本実施形態では櫛歯電極１７と櫛歯電極１９とは同層に形成されており、同層に形成される形態が好適であるが、櫛歯電極間に電圧差を発生させて横電界を印加し、透過率を向上するという本発明の効果を発揮できる限り、別層に形成されるものであってもよい。櫛歯電極１９は、コンタクトホールを介してＴＦＴから伸びているドレイン電極と接続されている。なお、図１、図２では、対向電極１３、２３が面状形状であり、対向電極１３は、ゲートバスラインの偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されている。このような電極も本明細書では面状電極という。また、対向電極２３は、すべての画素に対応して共通接続されている。
【００５１】
本実施形態では、櫛歯電極の電極幅Ｌは２．４μｍであるが、例えば２μｍ以上が好ましい。櫛歯電極の電極間隔Ｓは、２．６μｍであるが、例えば２μｍ以上が好ましい。なお、好ましい上限値は、例えば７μｍである。
また、電極間隔Ｓと電極幅Ｌとの比（Ｌ／Ｓ）としては、例えば０．４〜３であることが好ましい。より好ましい下限値は、０．５であり、より好ましい上限値は、１．５である。
【００５２】
セルギャップｄは、５．４μｍであるが、２μｍ〜７μｍであればよく、当該範囲内であることが好適である。セルギャップｄ（液晶層の厚み）は、本明細書中、液晶表示パネルにおける液晶層の厚みの全部を平均して算出されるものであることが好ましい。
【００５３】
（シミュレーションによる応答性能及び透過率の検証）
図３は、実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。実施形態１に係る櫛歯駆動では、一対の櫛歯電極１６（例えば、電位０Ｖである櫛歯電極１７と電位１４Ｖである櫛歯電極１９とからなる）間で横電界を発生させることにより、一対の櫛歯電極間の広範囲にわたって液晶分子を回転させることが可能となる（図３及び図４参照）。
【００５４】
図４は、図３に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。図４では、ダイレクタＤ、電界、および透過率分布の、立上がり後２．２ｍｓの時点でのシミュレーション結果を示す（なお、後述する図〔グラフ〕等に示すように、最初の０．４ｍｓは駆動していない。）。実線で示されたグラフは、透過率を示す。また、ダイレクタＤは、液晶分子長軸の配向方向を示す。シミュレーション条件として、セル厚は５．４μｍとし、櫛歯間隔は２．６μｍとした。
実施形態１の液晶表示パネルにおいて櫛歯駆動による横電界を印加した場合は、櫛歯電極間の広範囲で液晶分子を回転させることができ、高透過率化を実現した（シミュレーションにおける透過率１８．６％〔図７参照〕、後述する実測透過率１７．７％〔図８等参照〕）。一方、後述する比較例１（先行資料のＦＦＳ駆動）では、充分な透過率を得ることができなかった。なお、図５は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。基板間（例えば、それぞれ電位１４Ｖである対向電極１３、櫛歯電極１７、及び櫛歯電極１９と、電位７Ｖである対向電極２３との間）の電位差７Ｖで発生する縦電界により、液晶分子を回転させる。図６は、図５に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。図６では、ダイレクタＤ、電界、および透過率分布の、立上がり期間の終点（２．８ｍｓの時点）を過ぎた後の、３．５ｍｓの時点でのシミュレーション結果を示す。
【００５５】
図７は、櫛歯駆動とＦＦＳ駆動のシミュレーションによる応答波形を比較したグラフである。最初の０．４ｍｓの期間は駆動していないため、立上がり期間（横電界印加期間）は、２．４ｍｓであり、立下がり期間（縦電界印加期間）は０．８ｍｓである。櫛歯駆動（実施形態１）と後述するＦＦＳ駆動（比較例１）とを比較している。なお、シミュレーション条件は、セル厚５．４μｍ、一対の櫛歯電極の電極間隔２．６μｍでおこなったものである。
【００５６】
応答速度については、以下のように考えられる。実施形態１に係る櫛歯駆動で得られる透過率（１８．６％）は、比較例１に係るＦＦＳ駆動の場合（３．６％）と比較して高い。そのため、実施形態１に係る櫛歯駆動で３．６％の透過率を得ようとする際には、オーバードライブ駆動を用いることにより、ＦＦＳ駆動と比較してより高速な応答を実現できる。すなわち、少なくとも櫛歯駆動で３．６％の透過率を得るために必要な定格電圧よりも大きい電圧を印加して、液晶を速く応答させておき、目的の透過率に達するタイミングで定格電圧まで印加電圧を下げることにより、立上がりの応答時間を短縮することができる。例えば、図７では、０．６ｍｓの時点４１で定格電圧まで下げて、立上がりの応答時間を短縮できる。同じ透過率からの立下がりの応答時間は同等である。
【００５７】
（実測による応答性能及び透過率の検証）
図８は、実施形態１における駆動応答波形実測値及び各電極の印加矩形波を示すグラフである。評価セルは、上述したシミュレーションと同様に、セル厚５．４μｍとし、一対の櫛歯電極の電極間隔は２．６μｍとした。なお、測定温度は、２５℃であった。
立上がり及び立下がりにおいては、図３及び図５に示したように電極に電圧を印加し、それぞれ横電界及び縦電界を液晶分子に印加した。すなわち、立上がり期間は、一対の櫛歯電極間で櫛歯駆動して（実施形態１）２．４ｍｓであり、立下がり期間は、一対の櫛歯電極、下側基板の下層電極、及び、上側基板の対向電極間（図２における対向電極１３、櫛歯電極１７、及び櫛歯電極１９と対向電極２３との間）で縦電界駆動して０．８ｍｓ（各電極の印加波形は図８参照）であった。
【００５８】
実測の結果、実施形態１では最大透過率１７．７％（シミュレーションでの透過率は１８．６％）で、後述する比較例１（シミュレーション透過率３．６％）と比較して高透過率化を実現した。また、立上がりは透過率１０％−９０％（最大透過率を１００％としたときの値）で応答速度０．９ｍｓ、立下がりは透過率９０−１０％（最大透過率を１００％としたときの値）で０．４ｍｓであり、立上がり、立下がりともに高速化を実現した。
【００５９】
実施形態１における縦電界オン−横電界オンの好ましい櫛歯電極幅（Ｌ；Line）、櫛歯電極間隔（Ｓ；Space）、セル厚（ｄ）について検討した。
（透過率とライン幅〔Ｌ〕との関係）
透過率は櫛歯電極幅Ｌの減少に比例して増大するが、櫛歯電極幅Ｌを小さくしすぎると、リーク、断線等デバイス作製上の問題が発生するため、２μｍ以上であることが望ましい。
【００６０】
（透過率とセル厚ｄ、櫛歯電極間隔Ｓの関係）
図９は、実施形態１における最大透過率とセル厚ｄとの関係を示すグラフである。図１０は、実施形態１における最大透過率とスペースＳとの関係を示すグラフである。セル厚ｄ、スペースＳともに、大きくなるにしたがって応答速度は遅くなる。よって、応答速度の観点からは、セル厚ｄ、スペースＳは小さいほどよいが、あまり小さくしすぎるとリーク、断線などデバイス作製上の問題が発生するおそれがある。このため、セル厚ｄ、スペースＳは、２μｍ以上であることが望ましい。次に、セル厚ｄ、スペースＳを変化させた際の最大透過率をＬＣＤ  ＭＡＳＴＥＲによりシミュレーションしたところ（図９、図１０、表１及び表２参照）、セル厚ｄ、スペースＳともに、２μｍから大きくなるにしたがって最大透過率は増大するが、７μｍを超えると大きく減少した。よって、セル厚ｄ、スペースＳは７μｍ以下であることが望ましい。したがって、セル厚ｄ、スペースＳともに、２μｍ以上、７μｍ以下であることが望ましい。
【００６１】
【表１】
2012128084.tif 000003
【００６２】
【表２】
2012128084.tif 000004
【００６３】
実施形態２
図１１は、実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。図１２は、実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。図１３は、実施形態２における各電極の印加矩形波（駆動波形）を示すグラフである。
実施形態１において説明した駆動方法では、横電界発生時において、対向電極１３及び対向電極２３は、一対の櫛歯電極間の電圧差（１４Ｖ）の中間電圧（７Ｖ）を印加していたが、実施形態２では、対向電極１１３を一対の櫛歯電極の片側である櫛歯電極１１７と同電位に設定するとともに、対向電極１２３を一対の櫛歯電極間の電圧差（１４Ｖ）の中間電圧（７Ｖ）とした場合（実施形態２）であり、その他の構成は実施形態１におけるものと同様である。
【００６４】
実施形態３
図１４は、実施形態３に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。図１５は、実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。図１６は、実施形態３における各電極の印加矩形波（駆動波形）を示すグラフである。
実施形態３では、対向電極２１３を一対の櫛歯電極の片側である櫛歯電極２１７と同電位に設定するとともに、対向電極２２３を０Ｖとした場合であり、その他の構成は実施形態１におけるものと同様である。
【００６５】
図１７は、実施形態１〜３における駆動応答波形実測値を示すグラフである。他の駆動法である実施形態２、実施形態３についても実施形態１と同様に応答性能及び透過率を実測した。例えば、評価セルは、セル厚５．４μｍとし、一対の櫛歯電極の電極間隔は２．６μｍとした。また、測定温度は、２５℃とした。ここで、実施形態１と同様に、実施形態２や、実施形態３においても、図１７に示すように高速応答性を維持しながら比較例１（シミュレーション透過率３．６％）と比較して高応答性能・高透過率化を実現できることを確認した。
【００６６】
（ＴＦＴ駆動方法）
実施形態１
図１８は、実施形態１に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図１９は、実施形態１に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。図２０は、実施形態１に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。図２１は、実施形態１に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。実施形態１におけるモジュールでの駆動法としては、１絵素当たり２つのＴＦＴを駆動させておこなう。図１８〜図２１では、下側基板の下層電極と電気的に接続される配線は、二点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の一方と電気的に接続される配線は、一点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の他方と電気的に接続される配線は、当該図においてより間隔の狭い点線で表す。上側基板の電極と電気的に接続される配線は、当該図においてより間隔の広い点線で表す。下層電極は、Ｃｓ電極を兼ねており、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されている。なお、図１８において、櫛歯電極とＣｓ電極との重なりで形成される補助容量をＣｓで示し、一対の櫛歯電極間で形成される液晶容量をＣｌｃ１で示し、一対の基板の電極間で形成される液晶容量をＣｌｃ２で示す。
Ｎ行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には７．５Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では１５Ｖとなり、初期化工程では７．５Ｖとなっている。また、Ｎ＋１行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には７．５Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では０Ｖとなり、初期化工程では７．５Ｖとなっている。なお、Ｎ行目が偶数ラインであり、Ｎ＋１行目が奇数ラインであってもよく、Ｎ行目が奇数ラインであり、Ｎ＋１行目が偶数ラインであってもよい。実施形態１では、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続された下層電極に印加して電位変化を反転させる。なお、一定電圧で保持された電極の電位を７．５Ｖと表記しているが、これは実質的に０Ｖともいえるため、ＮラインとＮ＋１ラインは極性反転させて駆動されるともいえる。
【００６７】
図２２は、実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図２３は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図２４は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図２５は、実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図２６は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図２７は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【００６８】
図２２及び図２５は、一対の櫛歯電極間の横電界で液晶駆動している。図２３及び図２６は、櫛歯電極と下層電極とをともに１５Ｖ又は０Ｖとして縦電界印加（ＴＦＴを偶数ライン・奇数ラインごとにオン）している。図２４及び図２７は、ＴＦＴをオフして一対の櫛歯電極をフローティング（ｆｌｏａｔ）させるか、又は、全ＴＦＴをオンして一対の櫛歯電極を７．５Ｖとして、下層電極７．５Ｖで初期配向にリフレッシュ（初期化工程）をおこなったものである。
【００６９】
なお、実施形態１の液晶表示パネルを備える液晶表示装置は、通常の液晶表示装置が備える部材（例えば、光源等）を適宜備えることができる。後述する実施形態においても同様である。
【００７０】
実施形態２
図２８は、実施形態２に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図２９は、実施形態２に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。図３０は、実施形態２に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。図３１は、実施形態２に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
実施形態２におけるモジュールでの駆動法としては、１絵素当たり１つのＴＦＴを駆動させておこなう。
図２８〜図３１では、下側基板の下層電極と電気的に接続される配線は、二点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の一方と電気的に接続される配線は、一点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の他方と電気的に接続される配線は、櫛歯電極の他方が下側基板の下層電極と電気的に接続されているので、二点鎖線で示す。上側基板の電極と電気的に接続される配線は、点線で表す。下層電極は、Ｃｓ電極を兼ねており、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されている。
Ｎ行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には０Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では初期化工程７．５Ｖ（全ＴＦＴオン）を経た後、縦電界印加時では１５Ｖとなり、縦電界印加後の初期化工程では７．５Ｖとなっている。また、Ｎ＋１行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には１５Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では初期化工程７．５Ｖ（全ＴＦＴオン）を経た後、縦電界印加時では０Ｖとなり、縦電界印加後の初期化工程では７．５Ｖとなっている。なお、Ｎ行目が偶数ラインであり、Ｎ＋１行目が奇数ラインであってもよく、Ｎ行目が奇数ラインであり、Ｎ＋１行目が偶数ラインであってもよい。実施形態２では、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続された下層電極に印加して電位変化を反転させる。なお、一定電圧で保持された電極の電位を７．５Ｖと表記しているが、これは実質的に０Ｖともいえるため、ＮラインとＮ＋１ラインは極性反転させて駆動されるといえる。
【００７１】
図３２は、実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図３３は、実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図３４は、実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図３５は、実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図３６は、実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図３７は、実施形態２に係る液晶表示パネルの横電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図３８は、実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図３９は、実施形態２に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【００７２】
図３２及び図３６は、一対の櫛歯電極間の横電界で液晶駆動している。図３３及び図３７は、すべてのＴＦＴをオンにして、一度全電極を７．５Ｖにリセットしている。図３４及び図３８は、ＴＦＴをオフして一対の櫛歯電極の一方をフローティングさせるか、又は、ＴＦＴを偶数ライン・奇数ラインごとにオンして一対の櫛歯電極の一方を１５Ｖ又は０Ｖとして、下層電極を１５Ｖ又は０Ｖとして縦電界印加している。図３５及び図３９は、ＴＦＴをオフして一対の櫛歯電極の一方をフローティングさせるか、又は、全ＴＦＴをオンして一対の櫛歯電極を７．５Ｖとして、下層電極７．５Ｖで初期配向にリフレッシュ（初期化工程）をおこなったものである。なお、実施形態２に係る図のその他の参照番号は、百の位に１を付した以外は、実施形態１に係る図に示したものと同様である。
【００７３】
実施形態２の変形例
図４０は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図４１は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。図４２は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。図４３は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
実施形態２の変形例におけるモジュールでの駆動法としては、１絵素当たり１つのＴＦＴを駆動させておこなう。
図４０〜図４３では、下側基板の下層電極と電気的に接続される配線は、二点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の一方と電気的に接続される配線は、一点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の他方と電気的に接続される配線は、櫛歯電極の他方が下側基板の下層電極と電気的に接続されているので、二点鎖線で示す。上側基板の電極と電気的に接続される配線は、点線で表す。下層電極は、Ｃｓ電極を兼ねており、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されている。
Ｎ行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には０Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では１５Ｖとなり、暗表示（黒表示）である初期化工程では７．５Ｖとなっている。また、Ｎ＋１行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には１５Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では０Ｖとなり、暗表示（黒表示）である初期化工程では７．５Ｖとなっている。なお、Ｎ行目が偶数ラインであり、Ｎ＋１行目が奇数ラインであってもよく、Ｎ行目が奇数ラインであり、Ｎ＋１行目が偶数ラインであってもよい。実施形態２の変形例では、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続された下層電極に印加して電位変化を反転させる。なお、一定電圧で保持された電極の電位を７．５Ｖと表記しているが、これは実質的に０Ｖともいえるため、ＮラインとＮ＋１ラインは極性反転させて駆動されるといえる。
【００７４】
図４４は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図４５は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図４６は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図４７は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図４８は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図４９は、実施形態２の変形例に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【００７５】
図４４及び図４７は、一対の櫛歯電極間の横電界で液晶駆動している。図４５及び図４８は、ＴＦＴを偶数ライン・奇数ラインごとにオンにして、櫛歯電極と下層電極とをともに１５Ｖ又は０Ｖとして縦電界を印加している。図４６及び図４９は、ＴＦＴをオフして一対の櫛歯電極の一方をフローティングさせるか、又は、全ＴＦＴをオンして一対の櫛歯電極を７．５Ｖとして、下層電極を７．５Ｖで初期配向にリフレッシュ（初期化工程）をおこなったものである。なお、実施形態２の変形例に係る図のその他の参照番号は、百の位に１を付して「′」を付した以外は、実施形態１に係る図に示したものと同様である。
【００７６】
実施形態３
図５０は、実施形態３に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図５１は、実施形態３に係る液晶表示パネルの絵素平面模式図である。図５２は、実施形態３に係る液晶表示パネルの絵素等価回路図である。図５３は、実施形態３に係る液晶表示パネルの各電極の電位変化を示す図である。
実施形態３におけるモジュールでの駆動法としては、１絵素当たり１つのＴＦＴを駆動させておこなう。
図５０〜図５３では、下側基板の下層電極と電気的に接続される配線は、二点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の一方と電気的に接続される配線は、一点鎖線で示す。下側基板の一対の櫛歯電極の他方に電気的に接続される配線は、当該櫛歯電極の他方が下側基板の下層電極と電気的に接続されているので、二点鎖線で示す。上側基板の電極と電気的に接続される配線は、点線で表す。下層電極は、Ｃｓ電極を兼ねており、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されている。また、実施形態３においては、対向基板側の対向電極も、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されている。
【００７７】
Ｎ行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には０Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では１５Ｖとなる。また、Ｎ＋１行目の絵素においては、下層電極に印加される電圧は、明表示時には１５Ｖであり、その後暗表示（黒表示）では０Ｖとなる。また、Ｎ行目の絵素においては、対向基板側の対向電極に印加される電圧は、明表示時には０Ｖであり、その後暗表示（黒表示）でも維持されるが、初期化工程では１５Ｖと電位変化が反転する。また、Ｎ＋１行目の絵素においては、対向基板側の対向電極に印加される電圧は、明表示時には１５Ｖであり、その後暗表示（黒表示）でも維持されるが、初期化工程では０Ｖと電位変化が反転する。なお、Ｎ行目が偶数ラインであり、Ｎ＋１行目が奇数ラインであってもよく、Ｎ行目が奇数ラインであり、Ｎ＋１行目が偶数ラインであってもよい。実施形態３では、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続された下層電極及び対向基板側の対向電極に印加して電位変化を反転される。
【００７８】
図５４は、実施形態３に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図５５は、実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図５６は、実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ行目の各電極を示す断面模式図である。図５７は、実施形態３に係る液晶表示パネルの横電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図５８は、実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生時におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。図５９は、実施形態３に係る液晶表示パネルの縦電界発生後の初期化工程におけるＮ＋１行目の各電極を示す断面模式図である。
【００７９】
図５４及び図５７は、一対の櫛歯電極間の横電界で液晶駆動している。図５５及び図５８は、ＴＦＴを偶数ライン・奇数ラインごとにオンにして、櫛歯電極と下層電極とをともに１５Ｖ又は０Ｖとするとともに、対向基板側の対向電極を０Ｖ又は１５Ｖとして縦電界を印加している。図５６及び図５９は、ＴＦＴをオフして一対の櫛歯電極の一方をフローティングさせるか、又は、ＴＦＴを偶数ライン・奇数ラインごとにオンして一対の櫛歯電極の一方を１５又は０Ｖとして、対向基板の対向電極を１５Ｖ又は０Ｖ、下層電極を１５Ｖ又は０Ｖで初期配向にリフレッシュ（初期化工程）をおこなったものである。なお、実施形態３に係る図のその他の参照番号は、百の位に２を付した以外は、実施形態１に係る図に示したものと同様である。実施形態１〜３の液晶表示パネルは、製造が容易で、高速応答化・高透過率化が達成可能なものである。
【００８０】
上述したＴＦＴ駆動方法は、液晶を変化させて初期状態に戻すまでの駆動周期であるサブフレームを含んで駆動する方法であり、サブフレームの周期中に、一対の櫛歯電極の電極間に電位差を生じさせる駆動操作、対向電極間に一対の櫛歯電極の電極間よりも高い電位差を生じさせる駆動操作、並びに、一対の櫛歯電極及び一対の対向電極の全電極間に実質的に電位差を生じさせない駆動操作を実行することを含む。上述した実施形態では、対向電極間に一対の櫛歯電極の電極間よりも高い電位差を生じさせる駆動操作の後に、一対の櫛歯電極及び一対の対向電極の全電極間に実質的に電位差を生じさせない駆動操作を実行しており、これにより上述した本発明の効果を発揮できると共に、液晶分子の配向を好適に制御して黒表示時の透過率を充分に低いものとすることができる。
【００８１】
図６０は、本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。図６０は、液晶表示パネルにおいて白表示が書き込まれていく様子を示している。ソース側は、白書き込みは、縦ライン反転のように印加する。黒書き込みは、反転しない。図６０では、ゲートバスライン側をスキャンしている（＋３５Ｖと−５Ｖとの２値）。また、下層電極もスキャンしている（７．５Ｖ、１５Ｖ、０Ｖの３値）。図６０において、一番上のバスラインに沿った画素では、白（中間調）表示がすでに書き込まれた後であり、白（中間調）表示が維持（表示維持４１）されている。下層電極は、７．５Ｖが維持されている。上から二番目のバスラインに沿った画素４２では、ゲートバスラインの電圧が３５Ｖとなっており、白（中間調）表示が書き込まれている。下層電極もスキャンされ、７．５Ｖとなっている。上から三番目のバスラインに沿った画素４３では、黒が書き込まれて保持されている。下層電極は、１５Ｖとなっている。上から四番目のバスラインに沿って画素４３′でも、黒が書き込まれて保持されている。下層電極は、０Ｖとなっている。なお、対向電極２３は、常に７．５Ｖである。
【００８２】
図６１は、本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。図６２は、本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。図６３は、本発明の液晶表示パネルの駆動形態を示す平面模式図である。図６４は、比較例１に係る液晶表示パネルのフリンジ電界発生時における断面模式図である。図６５は、図６４に示した液晶表示パネルの平面模式図である。図６６は、図６４に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
【００８３】
図６１は、図６０で示した表示書き込みされる表示パネルの全体を概念的に示している。表示維持４１では、表示書き込みによりデータ信号が印加され、これが保持されている。表示書き込み４２では、ゲートバスラインに３５Ｖが印加され、下層電極に７．５Ｖが印加されて、データ信号が印加されている。また、黒維持４３では、まだ表示書き込みがおこなわれていない。
【００８４】
図６２及び図６３は、黒書き込みされる表示パネルの全体を概念的に示している。図６２では、スキャニングすることなく、一括で黒を書き込んでいる。これにより、書き込みの速度はより速くなる。図６３では、表示書き込みと同様に、順次、スキャニングをおこない、黒を書き込んでいる。下層電極には、１５Ｖ又は０Ｖの入力を、ライン交互でおこなってもよく、フレーム交互でおこなってもよい。
【００８５】
上述した各実施形態では、液晶表示ディスプレイの製造が容易で、高透過率化が達成可能である。また、フィールドシーケンシャル方式が実施可能であり、また、車載用途、３Ｄ表示装置用途に好適である応答速度を実現できる。中でも、液晶駆動装置は、フィールドシーケンシャル駆動をおこなうものであり、かつ円偏光板を備えるものであることが好ましい。フィールドシーケンシャル駆動をおこなうとき、カラーフィルタが無いため、内部反射が大きくなる。カラーフィルタの透過率が通常は１／３で、反射光は２回カラーフィルタを通るので、カラーフィルタがある場合は内部反射が１／１０程度になるからである。このため、円偏光板を用いることでこのような内部反射を充分に低減することができる。なお、ＴＦＴ基板及び対向基板において、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等の顕微鏡観察により、本発明の液晶表示装置及び薄膜トランジスタアレイ基板に係る電極構造等を確認することができる。
【００８６】
比較例１
図６４は、比較例１に係る液晶表示パネルのフリンジ電界発生時における断面模式図である。図６５は、図６４に示した液晶表示パネルの平面模式図である。図６６は、図６４に示した液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。
比較例１に係る液晶表示パネルは、特許文献１と同様に、ＦＦＳ駆動によりフリンジ電界を発生させるものである。図６６は、ダイレクタＤ、電界、および透過率分布のシミュレーション結果（セル厚５．４μｍ、スリット間隔２．６μｍ）を示す。なお、比較例１に係る図６４の参照番号は、百の位に３を付した以外は、実施形態１に係る図に示したものと同様である。
【００８７】
なお、図６４ではスリット電極を１４Ｖとし、対向する面状電極を７Ｖとしているが、例えば、スリット電極を５Ｖとし、対向する面状電極を０Ｖとするものであってもよい。上述した特許文献１に記載のＦＦＳ駆動のディスプレイ（一対の櫛歯電極の代わりにスリット電極を用いたもの）では、下側基板の上層−下層電極間で発生するフリンジ電界で液晶分子を回転させる。この場合スリット電極端近傍の液晶分子しか回転しないため、シミュレーションにおける透過率は低く、３．６％となった。上述した実施形態のように透過率を向上させることができなかった（図６６参照）。
【００８８】
比較例２
図６７は、比較例２におけるＴＮモードを用いた櫛歯駆動のシミュレーションによる応答波形を示すグラフである。最初の０．４ｍｓの期間は駆動していないため、立上がり期間（横電界印加期間）は、２．４ｍｓであり、立下がり期間（縦電界印加期間）は１．６ｍｓである。
【００８９】
図６８〜図７０は、比較例２に係る液晶表示パネルについてのシミュレーション結果である。すなわち、図６８では、ダイレクタＤ、電界、及び、透過率分布の、２．６ｍｓの時点でのシミュレーション結果を示す。図６９では、ダイレクタＤ、電界、及び、透過率分布の、４．２ｍｓの時点でのシミュレーション結果を示す。図７０では、ダイレクタＤ、電界、及び、透過率分布の、５．６ｍｓの時点でのシミュレーション結果を示す。なお、図６７に示すように、最初の０．４ｍｓは駆動していない。実線で示されたグラフは、透過率を示す。また、ダイレクタＤは、液晶分子長軸の配向方向を示す。比較例２では、特許文献２に記載の櫛歯電極、及び、ＴＮモードを用いた。ＬＣＤ  ＭＡＳＴＥＲ  ２Ｄによるシミュレーションをおこなったところ、比較例２では高速応答化の効果が得られないことを確認した。なお、シミュレーション条件として、セル厚は５．４μｍとし、櫛歯間隔は２．６μｍとした。２．６ｍｓの時点では、図６８に示されるように縦電界により液晶分子が垂直に応答する。４．２ｍｓの時点では、図６９に示されるように横電界により櫛歯電極間の液晶分子は水平になるが、櫛歯電極上の液晶分子は下側基板と上側基板との縦電界により、垂直を向いたままで応答しない。５．６ｍｓの時点では、図７０に示されるように初期化工程を設けても横電界により配向が乱れたため、初期の配向になかなか戻らない。比較例２の結果から、特許文献２に記載の櫛歯電極、及び、ＴＮモードを用いた場合は、高速応答化の効果が得られないことが分かった。
【００９０】
以下、本発明に係る３つの電極を駆動させるための駆動装置（薄膜トランジスタアレイ基板）の基本設定パターンについて詳述する。なお、上述した実施形態１は、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いるものであり、実施形態２、その変形例、実施形態３は、１絵素当たり１つのＴＦＴを用いるものであり、このようにＴＦＴ数を削減することが開口率を高めることができる点で特に好適であるが、実施形態１における駆動方法が、例えば１絵素当たり３つのＴＦＴを用いておこなわれるものであってもよく、実施形態２、その変形例、実施形態３に係る駆動方法が、例えば１絵素当たり３つのＴＦＴを用いておこなわれるものであったり、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いておこなわれるものであったりしてもよい。以下では、１絵素当たり３つのＴＦＴを用いる設計パターンや、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いる設計パターンも含めて説明する。
【００９１】
（３電極を駆動させるための基本設計パターン）
図７３は、本発明に関連する発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。図７４〜図７８は、本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。駆動装置は、薄膜トランジスタアレイ基板を言い、以下も同様である。
ＴＦＴ側の３つの電極を別々に駆動するために、通常は１絵素当たり３つのＴＦＴが必要になる。しかし、ＴＦＴの数が多いと開口率が低くなるため、ＴＦＴの数が少なくなるように設計パターンを工夫することが望ましい。
図７３〜図７８において、（ｉ）は、上層ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウム錫）（基準電極）を表し、（ｉｉ）は、上層ＩＴＯ（階調電極）を表し、（ｉｉｉ）は、下層ＩＴＯ（下層電極）を表し、Ｓ（ｉ）、Ｓ（ｉｉ）、Ｓ（ｉｉｉ）は、それぞれ電極（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）に電圧を印加するためのソース配線を表し、Ｍは、ソース配線以外のゲート配線等のメタル配線を表し、Ｃは、コンタクトホールを表す。なお、電極材料としては、ＩＴＯの他にＩＺＯ（Indium Zinc Oxide；酸化インジウム亜鉛）等の公知の材料を用いることができる。また、図７３〜図７８における（ｉ）のような凹型の電極は、基準電極としているが、後述する例のように階調電極としてもよく、（ｉｉ）のような凸型の電極は、階調電極としているが、後述する例のように基準電極としてもよい。
【００９２】
なお、図７３〜図７８において、横向きの画素と縦向きの画素とがあるのは、ソース配線等のメタル配線が電極を構成するＩＴＯの幹（主線）に重なった方が透過率を高めることができることから、適宜調整したためであり、基本的にはどちらでも可能である。なお、画素ラインに沿って電気的に接続された電極（ＩＴＯ又はＩＺＯ等）の主線は、基板主面を平面視したときに、金属配線と重畳することが好ましい。上記金属配線は通常光が透過しないものであるため、上記したように画素ラインに沿って電気的に接続された電極の主線を配置することで開口率を高めることができる。上記金属配線は、好ましくは、ソースバスライン、ゲートバスライン及び容量低減用の金属配線からなる群より選択される少なくとも１つの配線である。
【００９３】
（Ａ）３ＴＦＴ駆動の薄膜トランジスタアレイ基板の参考例
図７３は、１絵素当たり３つのＴＦＴ（示していない）を用いて駆動する場合を示す。（Ａ）では、下側基板（アレイ基板又は第２基板）に配置された３つの電極（一対の櫛歯電極を構成する基準電極（ｉ）及び階調電極（ｉｉ）、並びに、下層電極（ｉｉｉ））を別個に駆動でき、異なる電位とすることができる。そのため、１絵素に対応する３本のソース配線と３つのＴＦＴが必要である。なお、Ｓ（ｉ）は、基準電極（ｉ）用ソース配線を表し、Ｓ（ｉｉ）は、階調電極（ｉｉ）用ソース配線を表し、Ｓ（ｉｉｉ）は、下層電極（ｉｉｉ）用ソース配線を表す。３ＴＦＴ駆動では、３つの電極をそれぞれ別個に駆動させることが可能であり、明細書に示したあらゆる駆動方法をおこなうことが可能であり、また、信号の遅延が少なく、大型の液晶駆動装置、液晶表示装置に有利なものとすることができる。
【００９４】
（Ｂ−１）２ＴＦＴ駆動、下層電極（ｉｉｉ）をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態
図７４は、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いて駆動し、下層電極（ｉｉｉ）が横ライン方向で共通する場合を示す。（Ｂ−１）では、下側基板に配置された下層電極（ｉｉｉ）は、画素ラインごとに電気的に接続される。
すなわち、基準電極（ｉ）、階調電極（ｉｉ）は、個別に駆動できるようにソース配線Ｓ（ｉ）、Ｓ（ｉｉ）からそれぞれ電圧を印加する。
下層電極（ｉｉｉ）は、横ライン方向（ゲート配線方向）をすべて同一の下層電極とすること、すなわち、下層電極（ｉｉｉ）が横ライン方向で共通接続されていることで、ＴＦＴとソース配線の数を減らして開口率を高める（縦ライン方向でもよく、同様に開口率を高める効果を発揮できる）。このとき、大型パネルでは下層電極の抵抗が大きすぎて波形がなまる可能性があるので、大型パネルにおいて下層電極等の共通接続されるＩＴＯにメタルを電気的に接続させて抵抗を低くすることが好ましい。
下層電極（ｉｉｉ）が画素ラインごとに共通の２ＴＦＴ駆動では、開口率を高めることができる。
【００９５】
（Ｂ−２）２ＴＦＴ駆動、基準電極（ｉ）（又は階調電極（ｉｉ））をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態
図７５は、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いて駆動し、基準電極（ｉ）が横ライン方向で共通する場合を示す。（Ｂ−２）では、下側基板に配置された一対の櫛歯電極の、一方の電極である基準電極（ｉ）が、画素ラインごとに電気的に接続される。
ここで、階調電極（ｉｉ）、下層電極（ｉｉｉ）は、個別に駆動できるようにソース配線から電圧を印加する。基準電極（ｉ）は、図７５に示すように横ライン方向で共通化するものであってもよく、縦ライン方向で共通化するものであってもよい。
階調電極（ｉｉ）は、横ライン方向（ゲート配線に沿う方向）をすべて同一とすることでＴＦＴとソース配線の数を減らして開口率を高める（縦ライン方向で同一とするものであってもよい）。このとき、基準電極等の共通接続されるＩＴＯにメタルを電気的に接続させることが好ましい。
基準電極（ｉ）（又は階調電極（ｉｉ））共通の２ＴＦＴ駆動では、開口率を高めることができる。
【００９６】
（Ｂ−３）２ＴＦＴ駆動、下層電極（ｉｉｉ）と基準電極（ｉ）とを共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態
図７６は、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いて駆動し、下層電極（ｉｉｉ）と基準電極（ｉ）とを共通化した場合を示す。（Ｂ−３）では、下側基板に配置された２つの電極（一対の櫛歯電極の一方の電極である基準電極（ｉ）、及び、下層電極（ｉｉｉ））は、電気的に接続される。
ここでは、階調電極（ｉｉ）は、個別に駆動できるようにソース配線Ｓ（ｉｉ）から電圧を印加する。
基準電極（ｉ）は、ソース配線Ｓ（ｉ）から別供給されるが、ＴＦＴの数を減らすため、基準電極（ｉ）と下層電極（ｉｉｉ）とをコンタクトホールでつなぐ（電気的に接続する）ことで下層電極（ｉｉｉ）用のＴＦＴとソース配線が必要なくなる。
下層電極（ｉｉｉ）と基準電極（ｉ）とを共通化した２ＴＦＴ駆動では、開口率を高めることができるとともに、他の２ＴＦＴ駆動方法（Ｂ−１）、（Ｂ−２）よりも共通接続される電極の抵抗を少なくすることができる。
【００９７】
（Ｃ−１）１ＴＦＴ駆動、下層電極（ｉｉｉ）と基準電極（ｉ）とを共通化し、下層電極（ｉｉｉ）をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態
図７７は、１絵素当たり１つのＴＦＴを用いて駆動し、下層電極（ｉｉｉ）と基準電極（ｉ）とを共通化した場合を示す。（Ｃ−１）では、下層電極（ｉｉｉ）は、画素ラインごとに電気的に接続され、かつ第２基板に配置された２つの電極（一対の櫛歯電極の一方の電極である基準電極（ｉ）、及び、下層電極（ｉｉｉ））は、電気的に接続される。この形態も本発明に好適に適用できる形態の１つである。
ここでは、階調電極（ｉｉ）は、個別に駆動できるようにソース配線Ｓ（ｉｉ）から電圧を印加する。
下層電極（ｉｉｉ）を横方向（縦方向でもよい）で共通化し、１ラインごとに入力することでＴＦＴとソース配線とを削減することができる。また、基準電極（ｉ）と下層電極（ｉｉｉ）とをコンタクトホールでつなぐことで１絵素当たり１ＴＦＴによる駆動装置を実現する。
下層電極（ｉｉｉ）と基準電極（ｉ）とを共通化した１ＴＦＴ駆動では、開口率を最大とすることができ、小型及び中型の液晶駆動装置、液晶表示装置に好適なものとすることができる。
【００９８】
（Ｃ−２）１ＴＦＴ駆動、下層電極（ｉｉｉ）をライン方向で共通化し、基準電極（ｉ）をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態
図７８は、１絵素当たり１つのＴＦＴを用いて駆動し、下層電極（ｉｉｉ）を画素ラインに沿って共通化するとともに、基準電極（ｉ）も画素ラインに沿って共通化した場合を示す。
ここでは、階調電極（ｉｉ）は、個別に駆動できるようにソース配線Ｓ（ｉｉ）から電圧を印加する。
下層電極（ｉｉｉ）を横方向（縦方向でもよい）で共通化し、基準電極（ｉ）も横方向（縦方向でもよい）で共通化し、１ラインごとに入力することでＴＦＴとソースを削減することができる。基準電極（ｉ）と下層電極（ｉｉｉ）とをそれぞれ画素ラインごとに電気的に接続することで１絵素当たり１ＴＦＴによる駆動装置を実現する。また、低抵抗化の観点からは、共通接続されるＩＴＯ等の基準電極及び／又は共通接続されるＩＴＯ等の下層電極にメタルを電気的に接続させることが好ましい。
下層電極（ｉｉｉ）を画素ラインに沿って共通化し、基準電極（ｉ）を画素ラインに沿って共通化した１ＴＦＴ駆動では、開口率を最大とすることができ、小型及び中型の液晶駆動装置、液晶表示装置に好適なものとすることができる。
【００９９】
なお、本明細書中、小型の液晶表示パネルとは、１０型以下の携帯用ディスプレイをいう。中型の液晶表示パネルとは、２０型以下のパーソナルコンピュータ用等のディスプレイをいう。大型パネルは、それより大きなテレビ用等のディスプレイをいう。
【０１００】
実施形態１〜３の駆動方法と設計パターン（Ａ）、（Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）、（Ｃ−１）、（Ｃ−２）（計６パターン）の組み合わせにより、様々な駆動方法をおこなうことができる。それぞれの駆動方法に長所があるのでパネル設計によって最適な駆動方法をおこなうことが可能である。また、実施形態１は、（Ｂ−１）のＴＦＴ駆動方法をおこなうものであり、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いることを説明し、（Ｂ−１）のパターンが開口率の点から好適であるが、実施形態１における駆動方法を駆動可能な設計パターンは、（Ｂ−１）のパターンの他に１絵素当たり３つのＴＦＴを用いる（Ａ）のパターンも挙げられる。更に、実施形態２、実施形態２の変形例、実施形態３は、（Ｃ−１）のＴＦＴ駆動方法をおこなうものであり、１絵素当たり１つのＴＦＴを用いることを説明したが、これら実施形態における駆動方法を駆動可能な設計パターンは、（Ｃ−１）のパターンの他に同様に１絵素当たり１つのＴＦＴを用いる（Ｃ−２）のパターン、１絵素当たり３つのＴＦＴを用いる（Ａ）のパターン、１絵素当たり２つのＴＦＴを用いる（Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）のパターンも挙げられる。すなわち、（Ａ）、（Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）、（Ｃ−１）、（Ｃ−２）のすべてのパターンを適用することができる。
【０１０１】
また上述した実施形態においては、電極が奇数の画素ラインごと、偶数の画素ラインごとに電気的に接続されているものについて説明し、このような形態のものがライン反転駆動をおこなううえで好ましいが、電極が画素ラインに沿って電気的に接続されているものであればよく、例えば、電極が１本の画素ラインごとに接続されているものであってもよく、電極が上述した以外の複数本の画素ラインごと（ｎラインずつ〔ｎは、２以上の整数である。〕）に接続されているものであってもよい。
【０１０２】
なお、上述した電極が奇数の画素ラインごと、偶数の画素ラインごとに電気的に接続されている設計パターン（Ａ）、（Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）、（Ｃ−１）、（Ｃ−２）は、フレーム反転でも駆動可能である。ただし、ライン反転駆動の方が、後述するように、表示品位としてはより好ましい。
【０１０３】
上述した各実施形態では、ライン反転駆動をおこなう液晶表示装置に好適に適用できる薄膜トランジスタアレイ基板であって、１絵素当たりのＴＦＴ数を減らすため、１つの横ライン方向（又は縦ライン方向）の絵素内の電極間を電気的に接続して同時に駆動するものを主に説明した。この場合は、上述したライン反転駆動をおこなう液晶表示装置に好適に適用することができる。一方、表示品位の向上のためにはドット反転駆動が求められることが多い。本発明の薄膜トランジスタアレイ基板は、ドット（dot）反転駆動をおこなう液晶表示装置にも好適に適用することができ、１絵素当たりのＴＦＴ数を好適に削減できるので、その具体的な形態について以下の図７９〜図８１を参照しながら詳述する。このようなドット反転駆動用の薄膜トランジスタアレイ基板及びこれを備える液晶表示装置も、本発明の範囲内である。
図７９〜図８１において、（ｉ）は、上層ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウム錫）（階調電極）を表し、（ｉｉ）は、上層ＩＴＯ（基準電極）を表し、（ｉｉｉ）は、下層ＩＴＯ（下層電極）を表し、Ｍは、ソース配線以外のゲート配線等のメタル配線を表し、Ｃは、コンタクトホールを表す。なお、コンタクトホールＣの位置は、本発明の作用効果を発揮できる限り、図示したものに特に限定されない。
【０１０４】
（Ｄ−１）ドット反転駆動の薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態
図７９は、本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。図７９では、隣同士の絵素間で極性が違う表示方式を好適に実現するように、１行の画素ラインに２本ずつメタル配線（メタル配線Ｍ、Ｍ′）を引いて、メタル配線Ｍ、Ｍ′のそれぞれが、１絵素ずつずれて、１絵素おきに上層ＩＴＯ（基準電極（ｉｉ）等）、及び／又は、下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））とコンタクトホールＣにおいて電気的に接続される。以下にライン方向で共通化する電極の好適な形態（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｃ−１）、（ｃ−２）を詳しく説明する。
【０１０５】
（ｂ−１）の形態
メタル配線Ｍ、Ｍ′のそれぞれが、１絵素ずつずれて、１絵素おきに下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））だけとコンタクトホールＣにおいて電気的に接続されるものであってもよい。この場合は、メタル配線と下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））だけとを接続するために、コンタクトホールＣの位置を図７９に示した位置から適宜変更すればよい。このつなぎ方は、上述した（Ｂ−１）における、２ＴＦＴ駆動の、下層電極（ｉｉｉ）をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の電極のつなぎ方と、ドット（dot）反転駆動をおこなうように１絵素おきの接続をおこなった以外は同様のものであるとも言える。
【０１０６】
（ｂ−２）の形態
メタル配線Ｍ、Ｍ′のそれぞれが、１絵素ずつずれて、１絵素おきに上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））だけとコンタクトホールＣにおいて電気的に接続されるものであってもよい。このつなぎ方は、上述した（Ｂ−２）における、２ＴＦＴ駆動の、基準電極（又は階調電極）をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の電極のつなぎ方と、ドット（dot）反転駆動をおこなうように１絵素おきの接続をおこなった以外は同様のものであるとも言える。
【０１０７】
（ｃ−１）の形態
上層ＩＴＯ（基準電極（ｉｉ））と下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））とがコンタクトホールで電気的に接続されるとともに、メタル配線Ｍ、Ｍ′のそれぞれが、１絵素ずつずれて、１絵素おきに上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（若しくは階調電極（ｉ））又は下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））のいずれかとコンタクトホールＣにおいて電気的に接続されるものであってもよい。なお、上層ＩＴＯ（基準電極（ｉｉ））と下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））とを電気的に接続するコンタクトホールとしては、コンタクトホールＣと一体化してもよいし、コンタクトホールＣとは別個に設けてもよい。このつなぎ方は、上述した（Ｃ−１）における、１ＴＦＴ駆動の、下層電極と基準電極とを共通化し、下層電極をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の電極のつなぎ方と、ドット（dot）反転駆動をおこなうように１絵素おきの接続をおこなった以外は同様のものであるとも言える。
【０１０８】
（ｃ−２）の形態
メタル配線Ｍ、Ｍ′のそれぞれが、１絵素ずつずれて、１絵素おきに上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））とコンタクトホールＣにおいて電気的に接続されるとともに、図７９に示したメタル配線から更に１画素ライン当たりもう一組のメタル配線（２本のメタル配線）を追加して設けて、当該もう一組のメタル配線のそれぞれが、１絵素ずつずれて、１絵素おきに下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））と、コンタクトホールＣとは異なる位置に設けたコンタクトホールにおいて電気的に接続されるものであってもよい。このつなぎ方は、上述した（Ｃ−２）における、１ＴＦＴ駆動の、下層電極をライン方向で共通化し、基準電極をライン方向で共通化した薄膜トランジスタアレイ基板の電極のつなぎ方と、ドット（dot）反転駆動をおこなうように１絵素おきの接続をおこなった以外は同様のものであるとも言える。
【０１０９】
上述したように、メタル配線と上層電極（上層ＩＴＯ等）とを接続する場合も、メタル配線と下層電極（下層ＩＴＯ等）とを接続する場合も、いずれの場合も同様に１絵素おきに交互につなぐつなぎ方を適用することが可能である。
【０１１０】
図７９では、例えば、メタル配線Ｍと接続された電極が正極性（＋）となり、メタル配線Ｍ′と接続された電極が負極性（−）となる様子を示している。このような形態により、隣り合う絵素の上層電極間、及び／又は、下層電極間で、逆極性の電位を印加可能であるため、ドット反転駆動をおこなうことができる。後述する図８０、図８１においても同様である。
【０１１１】
なお、図７９に示した設計パターンは、ドット反転駆動の他、フレーム反転駆動、ライン反転駆動にも適用することができる。すなわち、上記（Ｄ−１）の形態についてはフレーム反転駆動、ライン反転駆動、ドット反転駆動のすべてが可能である。
【０１１２】
（Ｄ−２）ドット反転駆動の薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態の変形例
図８０は、本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。図８０では、１行の画素ライン当たり１本のメタル配線Ｍ又はＭ′を引いているが、このような画素ライン方向に沿うメタル配線Ｍ又はＭ′が、２行の画素ラインにおける上下の絵素内の電極に交互に、画素ライン方向に１絵素ずつずれて、各画素ラインについて１絵素おきにコンタクトホールＣにおいて電気的に接続される。すなわち、２行の画素ラインに対応する１本のメタル配線が、奇数列の絵素においては、２行の画素ラインにおける上下の絵素の一方の絵素内の電極と電気的に接続され、偶数列の絵素においては、２行の画素ラインにおける上下の絵素の他方の絵素内の電極と電気的に接続される。これにより、ドット反転駆動が可能になる。また、メタル配線が２行の画素ラインにおける上下の絵素内の電極に順番に電気的に接続することで、上記（Ｄ−１）の実施形態と比較して１行の画素ライン当たり１本のメタル配線が削減され、開口率をその分向上することができる。また、図８０では横ライン方向に沿うメタル配線が、２行の画素ラインにおける上下の絵素内の電極に交互に接続する形態を示したが、その代わりに、１本の縦ライン方向に沿うメタル配線が、２列の画素ラインにおける左右の絵素内の電極に交互に接続する形態であってもよい。なお、図８０中、一番上の行の画素ラインよりも上側のメタル配線を記載していないことから、当該画素ラインにおける左から２番目、４番目の絵素におけるコンタクトホールの記載も省略している。
【０１１３】
メタル配線Ｍ又はＭ′が電気的に接続される上下の絵素内の電極とは、下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））だけであってもよく（（ｂ−１）の形態）、図８０に示したように上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））だけであってもよく（（ｂ−２）の形態）、互いに電気的に接続された、上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））及び下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））の一方であってもよい（（ｃ−１）の形態）。また、メタル配線Ｍ又はＭ′が電気的に接続される上下の絵素内の電極が、図８０に示したように上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））だけであるとともに、更に、図８０に示したメタル配線から２画素ライン当たりもう一組のメタル配線（２本のメタル配線）を追加して設けて、当該もう一組のメタル配線のそれぞれが、１絵素おきに下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））と、コンタクトホールＣとは異なる位置に設けたコンタクトホールにおいて電気的に接続されるものであってもよい（（ｃ−２）の形態）。
【０１１４】
（Ｄ−３）ドット反転駆動の薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態のもう１つの変形例
図８１は、本発明の駆動装置の設計パターンの一形態を示す平面模式図である。ドット反転駆動において、同極性の絵素同士を電気的に接続するため、絵素内の上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））を当該絵素の斜め方向の絵素内の基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））と電気的に接続する。すなわち、図８１に示したように画素ライン方向に沿って、２行の画素ラインにおける上下の絵素内の基準電極（ｉｉ）間が互いに、画素ライン方向に１絵素ずつずれて、各画素ラインについて１絵素おきに電気的に接続される。更に言い換えれば、２行の画素ラインにおいて、奇数列の絵素における上下の絵素の一方の絵素内の電極と、偶数列の絵素における上下の絵素の他方の絵素内の電極とが、画素ライン方向に沿って電気的に接続される。
【０１１５】
画素間で電気的に接続した画素内の電極とは、下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））だけであってもよく（（ｂ−１）の形態）、図８１に示したように上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））だけであってもよく（（ｂ−２）の形態）、互いに電気的に接続された、上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））及び下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））の一方であってもよい（（ｃ−１）の形態）。また、画素間で電気的に接続した画素内の電極が、図８１に示したように上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））だけであるとともに、更に、図８１に示した形態から、２行の画素ラインにおける上下の絵素内の下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））間が互いに、画素ライン方向に１絵素ずつずれて、各画素ラインについて１絵素おきに電気的に接続される形態であってもよい（（ｃ−２）の形態）。
【０１１６】
また、図８１では２行の画素ラインにおける上下の絵素内の電極間が交互に電気的に接続される形態を示したが、その代わりに、２列の画素ラインにおける左右の絵素内の電極間が交互に電気的に接続される形態であってもよい。
【０１１７】
ここで、（Ｄ−３）のような画素内の電極を画素間で電気的に接続した形態においては、図８１に示したメタル配線Ｍ、Ｍ′は、無くてもよい。図８１では、基準電極（ｉｉ）の抵抗を低減するために、メタル配線Ｍ又はＭ′を基準電極（ｉｉ）と接続する。このように、メタル配線が接続する電極の抵抗を低減する目的のために、必要に応じて図８１に示したようにメタル配線を設けることができる。
【０１１８】
（Ｄ−３）においてメタル配線を設ける場合は、メタル配線Ｍ又はＭ′と接続される電極は、下層電極（ｉｉｉ）だけであってもよく（（ｂ−１）の形態）、基準電極（ｉｉ）だけであってもよく（（ｂ−２）の形態）、互いに電気的に接続された基準電極（ｉｉ）及び下層電極（ｉｉｉ）の一方であってもよい（（ｃ−１）の形態）。また、メタル配線Ｍ又はＭ′と接続される電極は、図８１に示したように上層ＩＴＯである基準電極（ｉｉ）（又は階調電極（ｉ））だけであるとともに、更に、図８１に示したメタル配線から２画素ライン当たりもう一組のメタル配線（２本のメタル配線）を追加して設けて、当該もう一組のメタル配線のそれぞれが、１絵素おきに下層ＩＴＯ（下層電極（ｉｉｉ））と、コンタクトホールＣとは異なる位置に設けたコンタクトホールにおいて電気的に接続されるものであってもよい（（ｃ−２）の形態）。
【０１１９】
なお、図８１では、２ライン構成（２行の画素ラインに対して、異なる極性の電位を電極に印加するための１組のメタル配線（２本のメタル配線）を配置し、結果として１行の画素ラインに１本ずつメタル配線を引く構成）となっているため、メタル配線の数が上述した（Ｄ−１）の場合の半分となり、開口率をその分向上することができる。
【０１２０】
なお、図８０、図８１に示した設計パターンでは、ドット反転駆動の他、フレーム反転駆動にも適用することができる。すなわち、上記（Ｄ−２）、（Ｄ−３）の形態についてはフレーム反転駆動、ドット反転駆動が可能である。
【０１２１】
上述した各実施形態では、上層電極として、基準電極を主として述べ、このように基準電極を他の電極等と共通化する形態が好適であるが、基準電極の代わりに階調電極を用いてもよい。
【０１２２】
（駆動方法とフリッカについて）
ドット反転をおこなったときの優位性について、下記に説明する。
液晶ディスプレイは、信頼性向上のため、交流駆動をおこなうことが必須である。交流駆動をおこなうとき、正極性と負極性で印加電圧を完全に一致させることは困難であり、この違いが輝度の違いとなり、フリッカとして認識され表示品位を低下させてしまう。この影響を少しでも軽減するために、極性反転の駆動方法を、フレーム反転よりもライン反転とすること、ライン反転よりもドット反転とすることでフリッカが認識されにくくなる。すなわち、フリッカが認識されにくい順は、（１）ドット反転が最も認識されにくく、次いで、（２）ライン反転が認識されにくく、次いで、（３）フレーム反転が認識されにくい。
【０１２３】
例えば、図８２〜図８４は、本発明の駆動装置の極性反転の一形態を示す平面模式図である。図中、符号＋は、正極性を示し、符号−は、負極性を示す。図８２は、フレーム反転を示す。フレーム反転駆動は、正極性と負極性の輝度差が面全体で現れるので、フリッカを比較的視認しやすい。図８３は、ライン反転を示す。ライン反転駆動は、正極性と負極性が隣り合って表示されるため、フリッカがわかりにくい。図８４は、ドット反転を示す。ドット反転駆動は、ライン反転よりさらに細かく分けられているので、フリッカがよりわかりにくい。
【０１２４】
本発明の各実施形態においては、酸化物半導体ＴＦＴ（ＩＧＺＯ等）が好適に用いられる。この酸化物半導体ＴＦＴについて、以下に詳細に説明する。
【０１２５】
上記上下基板の少なくとも一方は、通常は薄膜トランジスタ素子を備える。上記薄膜トランジスタ素子は、酸化物半導体を含むことが好ましい。すなわち、薄膜トランジスタ素子においては、シリコン半導体膜の代わりに、酸化亜鉛等の酸化物半導体膜を用いてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ）の活性層を形成することが好ましい。このようなＴＦＴを「酸化物半導体ＴＦＴ」と称する。 酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高いキャリア移動度を示し、特性バラつきも小さいという特徴を有している。このため、酸化物半導体ＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴよりも高速で動作でき、駆動周波数が高く、より高精細である次世代表示装置の駆動に好適である。また、酸化物半導体膜は、多結晶シリコン膜よりも簡便なプロセスで形成されるため、大面積が必要とされる装置にも適用できるという利点を奏する。
【０１２６】
本実施形態の液晶駆動方法を、特にＦＳＤ（フィールドシーケンシャル表示装置）で使用する場合に、以下の特徴が顕著なものとなる。  
（１）画素容量が通常のＶＡ（垂直配向）モードよりも大きい（図８５は、本実施形態の液晶駆動方法に用いられる液晶表示装置の一例を示す断面模式図であるところ、図８５中、矢印で示される箇所において、上層電極と下層電極との間に大きな容量が発生するため、画素容量が通常の垂直配向〔ＶＡ：Vertical Alignment〕モードの液晶表示装置より大きい。）。（２）ＲＧＢの３画素が１画素になるため、１画素の容量が３倍である。（３）更に、２４０Ｈｚ以上の駆動が必要のためゲートオン時間が非常に短い。
【０１２７】
更に、酸化物半導体ＴＦＴ（ＩＧＺＯ等）を適用した場合のメリットは、以下の通りである。
上記（１）と（２）の理由より、５２型で画素容量がＵＶ２Ａの２４０Ｈｚ駆動の機種の約２０倍ある。
故に、従来のａ−Ｓｉでトランジスタを作製するとトランジスタが約２０倍以上大きくなり、開口率が十分にとれない課題があった。
ＩＧＺＯの移動度はａ−Ｓｉの約１０倍であるため、トランジスタの大きさが約１／１０になる。
カラーフィルタＲＧＢを用いる液晶表示装置にあった３つのトランジスタが１つになっているので、ａ−Ｓｉとほぼ同等か小さいくらいで作製可能である。
上記のようにトランジスタが小さくなると、Ｃｇｄの容量も小さくなるので、その分ソースバスラインに対する負担も小さくなる。
【０１２８】
（具体例）
酸化物半導体ＴＦＴの構成図（例示）を、図８６、図８７に示す。図８６は、本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の平面模式図である。図８７は、本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の断面模式図である。なお、符号Ｔは、ゲート・ソース端子を示す。符号Ｃｓは、補助容量を示す。
酸化物半導体ＴＦＴの作製工程の一例（当該部）を、以下に説明する。  
酸化物半導体膜を用いたアクティブ駆動素子（ＴＦＴ）の活性層酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂは、以下のようにして形成できる。
まず、スパッタリング法を用いて、例えば厚さが３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）膜を絶縁膜６１３ｉの上に形成する。この後、フォトリソグラフィにより、ＩＧＺＯ膜の所定の領域を覆うレジストマスクを形成する。次いで、ＩＧＺＯ膜のうちレジストマスクで覆われていない部分をウェットエッチングにより除去する。この後、レジストマスクを剥離する。このようにして、島状の酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂを得る。なお、ＩＧＺＯ膜の代わりに、他の酸化物半導体膜を用いて酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂを形成してもよい。
【０１２９】
次いで、基板６１１ｇの表面全体に絶縁膜６０７を堆積させた後、絶縁膜６０７をパターニングする。
具体的には、まず、絶縁膜６１３ｉ及び酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂの上に、絶縁膜６０７として例えばＳｉＯ２膜（厚さ：例えば約１５０ｎｍ）をＣＶＤ法によって形成する。
絶縁膜６０７は、ＳｉＯｙ等の酸化物膜を含むことが好ましい。
【０１３０】
酸化物膜を用いると、酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂに酸素欠損が生じた場合に、酸化物膜に含まれる酸素によって酸素欠損を回復することが可能となるので、酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂの酸化欠損をより効果的に低減できる。ここでは、絶縁膜６０７としてＳｉＯ２膜からなる単層を用いているが、絶縁膜６０７は、ＳｉＯ２膜を下層とし、ＳｉＮｘ膜を上層とする積層構造を有していてもよい。
絶縁膜６０７の厚さ（積層構造を有する場合には各層の合計厚さ）は、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましい。５０ｎｍ以上であれば、ソース・ドレイン電極のパターニング工程等において、酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂの表面をより確実に保護できる。一方、２００ｎｍを超えると、ソース電極やドレイン電極により大きい段差が生じるので、断線等を引き起こすおそれがある。
【０１３１】
また本実施形態における酸化物半導体層６０５ａ、６０５ｂは、例えばＺｎ−Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＺＯ）、又は、Ｚｎ−Ｔｉ−Ｏ系半導体（ＺＴＯ）等からなる層であることが好ましい。中でも、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）がより好ましい。
【０１３２】
なお、本モードは上記の酸化物半導体ＴＦＴとの組み合わせで一定の作用効果を奏するが、アモルファスＳｉＴＦＴや多結晶ＳｉＴＦＴ等公知のＴＦＴ素子を用いて駆動させることも可能である。
【０１３３】
なお、上述した薄膜トランジスタアレイ基板を備える液晶表示装置は、通常の液晶表示装置が備える部材（例えば、光源等）を適宜備えることができる。
【０１３４】
上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【０１３５】
なお、本願は、２０１１年３月１８日に出願された日本国特許出願２０１１−０６１６６２号及び２０１１年６月２７日に出願された日本国特許出願２０１１−１４２３５１号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
【符号の説明】
【０１３６】
１０、１１０、１１０′、２１０、４１０、５１０：アレイ基板
１１、２１、４１１、４２１、５１１、５２１：ガラス基板
１３、２３、１１３、１１３′、１２３、２１３、２２３、３１３、３２３、４１３、４２３、５１３、５２３：対向電極
１５、４１５、５１５：絶縁層
１６：一対の櫛歯電極
１７、１９、１１７、１１７′、１１９、１１９′、２１７、２１９、４１７、４１９、５１７、５１９：櫛歯電極
２０ 、１２０、１２０′、２２０、４２０、５２０：対向基板
３０、１３０、１３０′、２３０、４３０、５３０：液晶層
３１：液晶（液晶分子）
４１、６３：表示維持
４２：表示書き込み
４３、４３′、６１、６１′：黒維持
５１、６２：黒書き込み
６０１ａ：ゲート配線
６０１ｂ：補助容量配線
６０１ｃ：接続部
６１１ｇ：基板
６１３ｉ：絶縁膜（ゲート絶縁膜）
６０５ａ、６０５ｂ：酸化物半導体層（活性層）
６０７：絶縁層（エッチングストッパ、保護膜）
６０９ａｓ、６０９ａｄ、６０９ｂ、６１５ｂ：開口部
６１１ａｓ：ソース配線
６１１ａｄ：ドレイン配線
６１１ｃ、６１７ｃ：接続部
６１３ｐ：保護膜
６１７ｐｉｘ：画素電極
６０１：画素部
６０２：端子配置領域
Ｃｓ：補助容量
Ｔ：ゲート・ソース端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６７】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図４】
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【図６】
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【図６６】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月11日(2013.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ素子を有する薄膜トランジスタアレイ基板であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極、及び、面状電極を含み、
該薄膜トランジスタアレイ基板は、フレーム反転駆動用、ライン反転駆動用又はドット反転駆動用の薄膜トランジスタアレイ基板であり、
該一対の櫛歯電極及び面状電極からなる群より選択される少なくとも１つの電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されており、１本の画素ラインについて１画素おきの画素間で電気的に接続されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項２】
前記面状電極は、画素ラインに沿って電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３】
前記面状電極は、透明導電体及び該透明導電体と電気的に接続される金属導電体から構成される
ことを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項４】
前記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、画素ラインに沿って電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項５】
前記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、前記面状電極と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項６】
薄膜トランジスタ素子を有する薄膜トランジスタアレイ基板であって、
該薄膜トランジスタアレイ基板の電極は、一対の櫛歯電極及び面状電極を含み、
該一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、該面状電極と電気的に接続されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項７】
前記薄膜トランジスタ素子は、酸化物半導体を含む
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項８】
前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ基板、及び、対向基板を備え、該対向基板は、面状電極を有することを特徴とする液晶表示装置。
【国際調査報告】
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