(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、
前記一対の基板の間に挟持される液晶とを有し、
前記一対の基板の一方の基板上には、
複数の走査線と、
前記走査線と交差するように配置された複数のデータ線と、
前記走査線及び前記データ線で区分けされたマトリクス状に配置された複数のサブ画素の夫々に対応して開口している領域に配置された透明で平面状の第１電極と、
前記液晶に向かって前記第１電極上に絶縁膜を介し正面視で交互に配置された少なくとも一つの第２電極及び少なくとも一つの第３電極とを含む液晶表示装置であって、
前記第２電極と前記第３電極とが独立に駆動され、
前記第２電極と前記第１電極との間、及び前記第３電極と前記第１電極との間に、個別に前記液晶を駆動するための電圧が印加され、
前記サブ画素での階調の変化に対して、前記第２電極及び前記第３電極に与えられる電位は互いに異なる変化をし、前記サブ画素での階調が最小の階調から特定の階調までである場合に、階調の変化に応じて変化する電位が前記第２電極に与えられ、前記サブ画素での階調が前記特定の階調から最大の階調までである場合に、階調の変化に応じて変化する電位が前記第３電極に与えられることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記サブ画素の領域には、二本の走査線が含まれており、該二本の走査線の各々にアクティブ素子が設けられ、前記第２電極及び前記第３電極は前記アクティブ素子によりそれぞれ駆動されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記サブ画素の領域内にある前記アクティブ素子の各々に寄生する容量が略同じであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１電極には、基準電位が与えられ、
前記第２電極には、前記サブ画素での階調が最小の階調から特定の階調までである場合に階調駆動されるための電位が与えられ、
前記第３電極には、前記サブ画素での階調が最小の階調から前記特定の階調までである場合に前記基準電位が与えられ、階調が前記特定の階調より一つ大きい階調から最大の階調までである場合に階調駆動されるための電位が与えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１電極には、基準電位が与えられ、
前記第２電極には、前記サブ画素での階調が最小の階調から特定の階調までである場合に階調駆動されるための電位が与えられ、
前記第３電極には、階調が最小の階調から前記特定の階調より一つ小さい階調までである場合に前記基準電位が与えられ、階調が前記特定の階調から最大の階調までである場合に階調駆動されるための電位が与えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
階調が前記特定の階調から前記最大の階調までである場合に前記第２電極に与えられる電位は一定であることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
階調が前記特定の階調から前記最大の階調までである場合に前記第２電極に与えられる電位は、階調が前記最大の階調である場合に前記第３電極に与えられる電位と同じであることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記特定の階調より一つ大きい階調での前記液晶の光の透過率が、前記特定の階調での前記透過率よりも大きくなるように、前記第３電極に階調駆動されるための電位が与えられることを特徴とする請求項４から７のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１電極及び前記第２電極で形成する蓄積容量と、前記第１電極及び前記第３電極で形成する蓄積容量とが略同じであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第２電極及び前記第３電極は同一の絶縁膜上に設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第２電極と前記第３電極とは異なる絶縁膜上に設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する液晶表示装置に関し、より詳しくは、視野角の拡大が可能な横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の表示方式として、視野角特性に優れたＦＦＳ（Fringe-Field-Switching）方式又はＩＰＳ（In-Plane Switching）方式に代表される横方向電界方式が広く適用されている。また、テレビジョン受像機においては、現在の主流である画面解像度がＦＨＤ（Full High Definition，１９２０×１０８０ピクセル）のものに加えて、画面解像度が４Ｋ２Ｋ（３８４０×２１６０ピクセル）のものが普及しつつある。また、近い将来には、画面解像度が８Ｋ４Ｋ（７６８０×４３２０ピクセル）のものの台頭が予想されている。解像度の増加につれ画面サイズの拡大も進むことが予測されるので、液晶表示装置の視野角特性の向上への要求が今後益々高くなることが考えられる。
【０００３】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、正面方向から見て、櫛歯状の２種類の電極（画素電極及び共通電極）が間隔をおいて配置されている。画素電極と共通電極との間に電界が印加され、液晶分子が駆動される。液晶分子の配列が視野角を変えても大きく変化するように見えないので、観察者が見る方向を変えても表示に大きな変化が無く、良好な視野角特性が示される。一方、ＦＦＳ方式の液晶表示装置では、面状の共通電極とより小サイズの画素電極とが絶縁層を挟んで配置されている。画素電極と共通電極との間に印加されるフリンジ電界と呼ばれる電界を利用して、液晶分子が駆動される。ＦＦＳ方式では、フリンジ電界に基板に直交する方向の成分を持った電界がＩＰＳ方式よりも多く含まれるので、液晶分子が意図しない縦方向に変形を起こす割合が増す。このため、視野角特性が悪化し、ＩＰＳ方式ほど優れた視野角特性が発揮できなくなる。この点が、同じ横電界方式のＩＰＳ方式とＦＦＳ方式との異なる点である。
【０００４】
特許文献１には、ＦＦＳ方式の性質を兼ね備えたＩＰＳ方式の液晶表示装置が提案されている。図２３は、特許文献１に記載された液晶表示装置のカラーフィルタ基板を除いて表した一サブ画素分の正面概略図である。同様の図は特許文献１中の図１に示されている。図２４は、図２３中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。同様の図は特許文献１中の図３に示されている。アレイ基板ＡＲとカラーフィルタ基板ＣＦとの間に液晶層１３０が配置されている。アレイ基板ＡＲ、カラーフィルタ基板ＣＦ及び液晶層１３０は、第１の偏光板１３１と第２の偏光板１３２との間に挟まれている。アレイ基板ＡＲは、第１の透明基板１１１を含み、第１の透明基板１１１上にゲート絶縁膜１１４が形成され、ゲート絶縁膜１１４上にデータ線（信号線）１１３及びパッシベーション膜１１５が形成されている。パッシベーション膜１１５上には平坦化膜１１６が形成されている。平坦化膜１１６上に第３電極１１８がベタ状に配置され、第３電極１１８上に絶縁膜１１９が形成されている。絶縁膜１１９上には、櫛歯状の第１電極１２１及び第２電極１２２が離間領域１２０を間に置いて配置されている。第１電極１２１及び第２電極１２２は、第１の配向膜１２４で覆われている。カラーフィルタ基板ＣＦは、第２の透明基板１２５、遮光膜１２６、カラーフィルタ膜１２７、オーバーコート膜１２８及び第２の配向膜１２９を含んでいる。
【０００５】
第１電極１２１は、絶縁膜１１９、平坦化膜１１６及びパッシベーション膜１１５に形成された第１のコンタクトホール１１７を経て、ＴＦＴ１３４のドレイン電極１３３に電気的に接続されている。第２電極１２２は、絶縁膜１１９に形成された第２のコンタクトホール１２３を経て第３電極１１８に電気的に接続されている。第１電極１２１と第２電極１２２との間に電界Ｅ１が印加され、第１電極１２１と第３電極１１８との間に電界Ｅ２が印加される。第１電極１２１及び第２電極１２２が同一平面に存在しているので、電界Ｅ１による液晶分子の動作は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置と同様である。また、第１電極１２１と第３電極１１８とは絶縁膜１１９を介して互いに正面視で重なっているので、電界Ｅ２による液晶分子の動作は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置と同様である。特許文献１には、ＩＰＳ方式の機能とＦＦＳ方式の機能とを兼ね備えているので、高開口率で高輝度、更に焼き付き現象及びフリッカが改善される両者の利点を持った明るい表示の液晶表示装置が得られことが述べられている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＦＦＳ方式の高階調での視野角特性を改善する技術が提案されている。図２５は、特許文献２に記載された液晶表示装置の一画素分の正面図である。図２６は、図２５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。基板３０１上に、第１共通電極３２１、第２共通電極３２２及びゲート絶縁膜３０４が形成されており、ゲート絶縁膜３０４上に、容量電極３０７及び層間絶縁膜３０８が形成されている。層間絶縁膜３０８上には、面状の画素電極３１０が形成されている。画素電極３１０には、スリット３１０１と櫛歯電極３１０２とが形成されている。画素電極３１０は配向膜３１１で覆われている。画素電極３１０、第１共通電極３２１及び第２共通電極３２２は透明電極で形成されている。カラーフィルタ基板３１３には、カラーフィルタ３１４及び配向膜３１１が積層されている。二つの配向膜３１１の間に、液晶層３１２１が配置されている。走査線（ゲート線）３０３上にはゲート絶縁膜３０４を介してアモルファスＳｉ膜３０５が形成されており、アモルファスＳｉ膜３０５に接続したドレイン電極３５１及びソース電極３５２が設けられている。画素電極３１０は、スルーホール３０９を介してドレイン電極３５１に接続されている。ソース電極３５２はデータ線（ソース線）３０６と一体になっている。第１共通電極３２１は共通配線３２３に接続されている。
【０００７】
第１共通電極３２１には、共通配線３２３から一定電圧である共通電圧が印加される。第２共通電極３２２は、フロートではあるものの、容量電極３０７を介して第１共通電極３２１と容量結合している。図２６に示すように、容量電極３０７は、第１共通電極３２１及び第２共通電極３２２と平面的にオーバーラップして、ゲート絶縁膜３０４上に形成されている。容量電極３０７の電位はフロート電位である。容量電極３０７と第１共通電極３２１との間に容量Ｃｂ１が形成され、容量電極３０７と第２共通電極３２２との間に容量Ｃｂ２が形成される。
【０００８】
図２６に示すように、画素電極３１０の櫛歯電極３１０２上面からの電気力線は液晶層３１２１に浸透して第１共通電極３２１又は第２共通電極３２２に向かう。液晶を動作させる第２共通電極３２２の電位は、液晶を介した第２共通電極３２２及び画素電極３１０の間の容量と、容量電極３０７を介した第２共通電極３２２及び第１共通電極３２１の間の容量とによって、画素電極３１０の電位と共通電位とが容量分割された電位となる。従って、同一画素内において、液晶を駆動する二つの電界が存在することになる。即ち、図２６に示すように、画素中央付近の第２共通電極３２２上の液晶に作用する電界Ｅｃと、その両側に存在する第１共通電極３２１上の液晶に作用するより大きな電界Ｅｐとが存在する。特許文献２では、これら二つの異なる電界Ｅｃ及びＥｐ（Ｅｃ＜Ｅｐ）が生じることによって、視野角特性が改善すると述べられており、主にその要因は、電界Ｅｐよりも小さくなる電界Ｅｃによるものであるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１８６８６９号公報
【特許文献２】特開２００８−３９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の素子の電圧と光の透過率との特性をシミュレーションすると、必ずしも高輝度化すると言えるような挙動は見られない。図２７は、特許文献１に記載の液晶表示装置の構造を想定したモデルの断面図である。図２７には、第１電極２２１、第２電極２２２、第３電極２１８、絶縁膜２１９、第１の配向膜２２４、第２の配向膜２２９及び液晶層２３０を示している。図中の２３４は液晶層の厚さ、２３５は第１電極２２１の幅、２３６は第２電極２２２の幅である。ここで、絶縁膜２１９を膜厚２０００Åのシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）とし、離間領域２２０を５μｍとし、液晶層２３０の厚さ２３４を３．５μｍ、第１電極２２１の幅２３５及び第２電極２２２の幅２３６を３μｍとした。第１の配向膜２２４の下側と第２の配向膜２２９の上側とはガラス基板とする。液晶層２３０の両側の夫々には偏光板が貼り付けられクロスニコルの関係をなしている。ガラス基板及び偏光板の図示は省略している。液晶の初期配向は、第１電極２２１及び第２電極２２２が延在する方向に対して７°とし、下側に位置する偏光板の吸収軸に合わせた。また液晶パラメータは一般的な値を用いている。液晶パラメータの詳細説明は省略する。
【００１１】
次に、シミュレーションするにあたっての第１電極２２１、第２電極２２２及び第３電極２１８の条件を示す。まず、特許文献１に記載の液晶表示装置の構造を想定し、第２電極２２２及び第３電極２１８の電位を基準電位に固定し、第１電極２２１の電位を基準電位から＋４Ｖまで変化させて光の透過率の電圧依存性を計算した。これを（１）とする。次に、ＦＦＳ方式を想定し、第３電極２１８の電位を基準電位に固定し、第１電極２２１及び第２電極２２２の電位を同時に基準電位から＋４Ｖまで変化させて光の透過率の電圧依存性を計算した。これを（２）とする。更に、第３電極２１８の電位を基準電位に固定し、第２電極２２２は電気的にフローティングにし、第１電極２２１の電位を基準電位から＋４Ｖまで変化させて光の透過率の電圧依存性を計算した。この条件は、（１）の第２電極２２２に電位を与えず、第１電極２２１と第２電極２２２との間に電界が生じず、いわゆるＩＰＳ方式の効果が無い場合を想定したものである。これを（３）とする。
【００１２】
図２８は、図２７に示す断面モデルの光の透過率を計算した結果を示す特性図である。（１）、（２）及び（３）の夫々の条件で光の透過率を計算した結果を示している。図中の横軸は第３電極２１８と第１電極２２１との間の電圧を示し、縦軸は光の透過率を任意単位（ａ．ｕ．）で示している。また、（１）の条件での計算結果を白丸のマーカで示し、（２）の条件での計算結果を黒丸のマーカで示し、（３）の条件での計算結果を三角形のマーカで示している。今回のモデルでは、（１）の条件での計算結果と（３）の条件での計算結果とはほぼ同一となっている。電圧４Ｖで比較すると、（２）の条件での透過率が最も大きく、（１）及び（３）の条件での透過率は略同一で（２）の条件での透過率に比べて約６５％にとどまる結果となっている。この計算結果は、（１）の条件で期待されたＩＰＳ方式の効果はほとんど無く、液晶はほぼフリンジ電界で駆動していることを意味している。つまり、特許文献１に記載の液晶表示装置は、少なくとも前述の条件では、ほぼＦＦＳ方式と同様の動作を行い、光の透過率が低下する。しかし、（１）の条件と（２）の条件とを比較すると、（１）の条件はフリンジ電界の発生領域が減少したということであり、ひいては基板に直交する方向の成分を持った電界の発生領域も減少することになる。その結果、電圧４Ｖの状態で液晶分子が縦方向に変形する領域が減少するので、視野角特性の悪化は抑えられることになる。
【００１３】
以上のように、特許文献１に記載の液晶表示装置では、フリンジ電界の発生領域が減少するので、液晶分子の縦方向に変形する領域が減少し、視野角特性の悪化は抑えられる。一方で、前述したシミュレーション結果が示す通り、光の透過率が低下するという課題がある。
【００１４】
また、特許文献２に記載の液晶表示装置では、黒表示から中間調表示において、大小関係はあるものの電界Ｅｃ及びＥｐが発生するので、容量結合構造の有無に関わらず、画素内のフリンジ電界が発生する領域は同一のままである。従って、液晶分子がフリンジ電界の縦成分によって変形する領域も同一である。つまり、視野角特性の改善は、液晶分子のフリンジ電界の縦成分による変形領域が減少してなされるものではなく、画素内の一部のフリンジ電界が小さくなるためになされるものであって、その効果は限定的なものである。更に、画素内の一部のフリンジ電界が小さくなることにより、光の透過率が低下する。
【００１５】
本発明の目的は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置において、基板に直交する方向の成分を持つフリンジ電界が発生する領域を抑制することにより、視野角特性を改善すると共に、光の透過率の低下も起こらないようにした液晶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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本願の第１の発明の液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶とを有し、前記一対の基板の一方の基板上には、複数の走査線と、前記走査線と交差するように配置された複数のデータ線と、前記走査線及び前記データ線で区分けされたマトリクス状に配置された複数のサブ画素の夫々に対応して開口している領域に配置された透明で平面状の第１電極と、前記液晶に向かって前記第１電極上に絶縁膜を介し正面視で交互に配置された少なくとも一つの第２電極及び少なくとも一つの第３電極とを含む液晶表示装置であって、前記第２電極と前記第３電極とが独立に駆動され、前記第２電極と前記第１電極との間、及び前記第３電極と前記第１電極との間に、個別に前記液晶を駆動するための電圧が印加され、前記サブ画素での階調の変化に対して、前記第２電極及び前記第３電極に与えられる電位は互いに異なる変化をし、前記サブ画素での階調が最小の階調から特定の階調までである場合に、階調の変化に応じて変化する電位が前記第２電極に与えられ、前記サブ画素での階調が前記特定の階調から最大の階調までである場合に、階調の変化に応じて変化する電位が前記第３電極に与えられることを特徴とする。
【００１７】
また、液晶表示装置は、前記サブ画素の領域には、二本の走査線が含まれており、該二本の走査線の各々にアクティブ素子が設けられ、前記第２電極及び前記第３電極は前記アクティブ素子によりそれぞれ駆動されることを特徴とする。
【００１８】
また、液晶表示装置は、前記第１電極には、基準電位が与えられ、前記第２電極には、前記サブ画素での階調が最小の階調から特定の階調までである場合に階調駆動されるための電位が与えられ、前記第３電極には、前記サブ画素での階調が最小の階調から前記特定の階調までである場合に前記基準電位が与えられ、階調が前記特定の階調より一つ大きい階調から最大の階調までである場合に階調駆動されるための電位が与えられることを特徴とする。
【００１９】
この場合、最小の階調から特定の階調までは、第１電極及び第２電極の間の電位差で生じるフリンジ電界で液晶分子を駆動させることになるので、第１電極及び第３電極の間にはフリンジ電界が生じない。従って、全体的にフリンジ電界を発生させる領域が少なくなり、基板に直交する方向の成分の電界も少なくなる。このため、液晶分子の縦方向への変形も小さくなるので、視野角特性の悪化を抑制させることが可能となる。
【００２０】
また、特定の階調より１つ大きい階調から最大の階調に向けては、第３電極にも階調駆動のための電位が徐々に与えられるので、基板に直交する方向の成分の電界も徐々に大きくなる。最終的には、最大の階調で基板に直交する方向の成分の電界は最大となる。このときの基板に直交する方向の成分の電界は、従来のＦＦＳ方式と同様に第２電極及び第３電極を同時に同電位の階調駆動をさせ、最大の階調になったときの基板に直交する方向の成分の電界と同じであり、それ以上に増加することはない。
【００２１】
本願の第２の発明の液晶表示装置は、前記第１電極及び前記第２電極で形成する蓄積容量と、前記第１電極及び前記第３電極で形成する蓄積容量とが略同じであることを特徴とする。
【００２２】
また、液晶表示装置は、望ましくは、前記サブ画素の領域内にある前記アクティブ素子の各々に寄生する容量が略同じであることを特徴とする。
【００２３】
この場合、第２電極及び第３電極が受けるフィードスルー電圧が同じとなるので、第２電極及び第３電極の電気特性も同じとなり、サブ画素は安定した表示特性を示す。
【００２４】
本願の第３の発明の液晶表示装置は、前記第２電極と前記第３電極とは異なる絶縁膜上に設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この場合、第２電極と第３電極との短絡を回避することが可能となる。また、同一の絶縁膜上に第２電極及び第３電極が設けられている場合に比べて、第２電極と第３電極との距離の確保の制約が緩和される。
【発明の効果】
【００２６】
本願発明により、ＦＦＳ方式の液晶表示装置において、光の透過率を低下させずに、より視野角特性を改善させ、表示画面に対して斜め方向から見ても画質の劣化が小さく高画質を保った表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面に対応するシミュレーションのモデルの断面図である。
【図４】第２電極及び第３電極に同時に同じ大きさの駆動電位が印加された場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図５】第２電極に０からＶｗまでの駆動電位が印加され、第３電極に基準固定電位Ｖｃｏｍが印加された場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図６】第２電極にＶｗの駆動電位が固定して印加され、第３電極に０からＶｗまでの駆動電位が印加された場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図７】第２電極及び第３電極の駆動条件を最適化させた場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図８】第２電極及び第３電極の駆動条件を示した図表である。
【図９】第２電極及び第３電極の駆動条件の他の例を示した図表である。
【図１０Ａ】方位角を０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１０Ｂ】方位角を０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１１Ａ】方位角を９０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１１Ｂ】方位角を９０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１２Ａ】第２電極及び第３電極に同時に同一の大きさの駆動電位を印加した場合の電界の状態を示す断面概略図である。
【図１２Ｂ】第２電極及び第３電極に同時に同一の大きさの駆動電位を印加した場合の電位の状態を示す断面概略図である。
【図１３Ａ】図８に示した駆動条件Ｖａ〜Ｖｅで液晶表示装置が駆動した場合の電界の状態を示す断面概略図である。
【図１３Ｂ】図８に示した駆動条件Ｖａ〜Ｖｅで液晶表示装置が駆動した場合の電位の状態を示す断面概略図である。
【図１４】本発明の実施例１に係る液晶表示装置の構成を表すブロック図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。
【図１６】図１５に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１７】本発明の実施例３に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。
【図１８】本発明の実施例３に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。
【図１９】図１７に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図２０】図１８に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図２１】本発明の実施例５に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。
【図２２】本発明の実施例５に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。
【図２３】特許文献１に記載された液晶表示装置のカラーフィルタ基板を除いて表した一サブ画素分の正面概略図である。
【図２４】図２３中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図２５】特許文献２に記載された液晶表示装置の一画素分の正面図である。
【図２６】図２５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図２７】特許文献１に記載の液晶表示装置の構造を想定したモデルの断面図である。
【図２８】図２７に示す断面モデルの光の透過率を計算した結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施例１＞
図１は本発明の実施例１に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。図２は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図２には、アクティブ素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いた回路を含んだＴＦＴ基板と、液晶層と、ＴＦＴ基板に対向する対向基板とを示している。図１及び図２に示す実施例１を以下詳細に説明する。
【００２９】
液晶表示装置は、複数の走査線と、走査線に交差した複数のデータ線とを含んでいる。液晶表示装置が表示する画像を構成する複数のサブ画素は、走査線及びデータ線で区分けされたマトリクス状に配置されている。ＴＦＴ基板には、第１の透明絶縁性基板１１上に、複数のサブ画素に対応するサブ画素領域がマトリクス状に設けられている。夫々のサブ画素領域は、隣接する二本のデータ線１２と第１の走査線１３及び第２の走査線１４とで囲まれている。第１の透明絶縁性基板１１上に、第１の走査線１３、第２の走査線１４及び共通配線１５が同層に配置されている。
【００３０】
第１の絶縁膜１６上に、第１の半導体層１７が第１の走査線１３の上にアイランド状に配置され、第２の半導体層１８が第２の走査線１４の上にアイランド状に配置されている。更に、データ線１２、第１のソース電極１９、第１のドレイン電極２０、第２のソース電極２１及び第２のドレイン電極２２が配置されている。第１のドレイン電極２０及び第２のドレイン電極２２は、データ線１２の一部である。第１の走査線１３をゲート電極とし、第１の半導体層１７、第１のソース電極１９、第１のドレイン電極２０を含んだ第１のアクティブ素子２３が構成されている。また、第２の走査線１４をゲート電極とし、第２の半導体層１８、第２のソース電極２１、第２のドレイン電極２２を含んだ第２のアクティブ素子２４が構成されている。第１のアクティブ素子２３及び第２のアクティブ素子２４は、ＴＦＴである。
【００３１】
第２の絶縁膜２５上に、第１電極２６が、第１のアクティブ素子２３のチャネル部及びその周辺、第２のアクティブ素子２４のチャネル部及びその周辺、第１のソース電極１９の一部、第２のソース電極２１の一部を除く領域にベタ状（平面状）に配置されている。また、第１電極２６は、第１の絶縁膜１６及び第２の絶縁膜２５に開口された第１のコンタクトホール２７を介して共通配線１５と電気的に接続されている。第１電極２６は図１には図示していない。第１電極２６は、複数のサブ画素領域に亘ってつながって設けられている。
【００３２】
第３の絶縁膜２８上に、複数の第２電極２９及び第３電極３０が同層に配置されている。第２電極２９及び第３電極３０は線状であり、正面視で互いに並列に交互に配置されている。第２電極２９と第３電極３０とは正面視で互いに離隔している。複数の第２電極２９は、サブ画素領域内の一方の端部で電極２９ａに接続されている。複数の第３電極３０は、サブ画素領域内の他方の端部で電極３０ａに接続されている。電極２９ａは、第２の絶縁膜２５及び第３の絶縁膜２８に開口された第２のコンタクトホール３１を介して、第１のソース電極１９に電気的に接続されている。また、電極３０ａは、第２の絶縁膜２５及び第３の絶縁膜２８に開口された第３のコンタクトホール３２を介して、第２のソース電極２１に電気的に接続されている。
【００３３】
以上のように、一つのサブ画素領域は、一本のデータ線１２及び二本の走査線に接続されている。このため、本実施例に係る液晶表示装置では、従来に比べて走査線の数が二倍になっている。第２電極２９は第１のアクティブ素子２３で駆動され、第３電極３０は第２のアクティブ素子２４で駆動されることになる。
【００３４】
次に、本実施例の液晶表示装置の製造方法について説明する。まず、第１の透明絶縁性基板１１としてガラス基板上に、例えばアルミ合金からなる第１金属層をスパッタにより３００ｎｍの厚さで形成し、第１の走査線１３、第２の走査線１４、共通配線１５のパタンに加工する。次に、ゲート絶縁膜として第１の絶縁膜１６、例えば酸化シリコンを１００ｎｍ成膜した後、ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法により、窒化シリコン３００ｎｍ、ｉ−ａ−Ｓｉ（intrinsic amorphous Silicon ）１７０ｎｍ及びｎ−ａ−Ｓｉ（n-type amorphous Silicon）３０ｎｍを連続的に成膜する。ｉ−ａ−Ｓｉとｎ−ａ−Ｓｉとの積層膜は、第１の半導体層１７及び第２の半導体層１８となる部分をアイランド状に残して、エッチング除去する。
【００３５】
次に、例えばアルミ合金からなる第２金属層をスパッタにより３００ｎｍの厚さで形成させ、データ線１２、第１のソース電極１９、第１のドレイン電極２０、第２のソース電極２１及び第２のドレイン電極２２のパタンに加工する。ここで、二つのＴＦＴが一つのサブ画素領域内に形成される。第１の走査線１３の一部と第１の絶縁膜１６と第１の半導体層１７と第１のソース電極１９と第１のドレイン電極２０とを含んで構成されるＴＦＴを第１のアクティブ素子２３とする。第２の走査線１４の一部と第１の絶縁膜１６と第２の半導体層１８と第２のソース電極２１と第２のドレイン電極２２とを含んで構成されるＴＦＴを第２のアクティブ素子２４とする。第１のアクティブ素子２３及び第２のアクティブ素子２４は、同じ寸法で設計され、各々のスイッチング特性が略同じとなることが望ましい。
【００３６】
次に、第２金属層をマスクとして、ＴＦＴとなる第１の半導体層１７及び第２の半導体層１８の不要なｎ−ａ−Ｓｉ層をエッチングによって除去する。次に、パッシベーション膜として第２の絶縁膜２５、例えば窒化シリコンを５００ｎｍ成膜する。なお、第２の絶縁膜２５として、窒化シリコンを３００ｎｍ形成し、ポリイミド膜を１５００ｎｍ形成してもよい。この場合、ポリイミド膜はサブ画素領域内の平坦化、及びサブ画素を駆動する上での不要な容量を低減させる役割を担う。
【００３７】
次に、第１のコンタクトホール２７を、第１の絶縁膜１６及び第２の絶縁膜２５越しにエッチング除去して形成する。次に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の第１の透明導電膜をスパッタにより４０ｎｍの厚さで形成させ、第１電極２６を、後述する第２のコンタクトホール３１及び第３のコンタクトホール３２の周辺に配置させないように、パタン加工する。少なくともこのとき、サブ画素に対応して開口した領域となる、金属層が形成されない領域において、第１電極２６はベタ状に配置される。第１の走査線１３及び第２の走査線１４を覆うように配置されている第１電極２６は、ＴＦＴのチャネル部の直上は配置させないようにパタン加工してもよい。この工程により、第１電極２６は、第１のコンタクトホール２７を介して共通配線１５と電気的に接続される。
【００３８】
次に、層間絶縁膜として第３の絶縁膜２８、例えば窒化シリコンを２００ｎｍ成膜する。次に、第２のコンタクトホール３１及び第３のコンタクトホール３２を、第２の絶縁膜２５及び第３の絶縁膜２８越しにエッチング除去して形成する。また、この工程では同時に、表示画面周辺に引き出された第１の走査線１３、第２の走査線１４及びデータ線１２の端子部で金属層を露出させるために、第１の絶縁膜１６、第２の絶縁膜２５及び第３の絶縁膜２８の必要部分をエッチング除去する。エッチング除去した部分の図示は省略している。
【００３９】
次に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の第２の透明導電膜をスパッタにより４０ｎｍの厚さで形成させ、第２電極２９、電極２９ａ、第３電極３０及び電極３０ａのパタンに加工する。この工程で、第１のソース電極１９と電極２９ａとが電気的に接続され、第２のソース電極２１と電極３０ａとが電気的に接続される。以上のようにして作製したＴＦＴ基板に、表示画面周辺に引き出された端子部を除き、配向膜３３を塗布、焼成する。第２電極２９及び第３電極３０が同一の絶縁膜上に形成されるので、異なる絶縁膜上に形成される場合に比べて、工程数が少ない。
【００４０】
一方、第二の透明絶縁性基板３４に、ブラックマトリクス３５、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の三色からなるカラーフィルタとなる色層３６、オーバーコート３７、及びＴＦＴ基板と対向基板との間に空間を確保させるための柱状スペーサ（図示せず）を配置する。更にその上に、配向膜３８を塗布、焼成する。
【００４１】
次に、両基板の配向膜３３及び３８に対し、第２電極２９及び第３電極３０が延在する方向に対して適度な角度をつけて傾けた方向にラビング処理をし、液晶配向方位３９をとる。例えば、液晶配向方位３９を第２電極２９及び第３電極３０の延在方向に対して７°とする。なお、液晶配向方位３９をとる方法はラビング処理に限るものでは無く、偏光された光による光配向処理で行なうことも可能である。
【００４２】
次に、配向膜３３及び３８が対向するように両基板を貼り合せ、周辺をシールで固め、両基板間に液晶４０を充注入し、封孔する。一例として、液晶セルギャップは３．５μｍになるようにし、液晶４０には屈折率異方性Δｎ＝０．０８５、誘電率異方性Δε＝６．９のものを用いた。液晶４０の注入に際しては、十分に液晶４０が両基板内に入るように、注入時間を十分とって実施する。また、液晶セル内が所定の圧力となるように、加圧を行いながら、封孔を実施する。なお、液晶滴下工法によって、両基板のラビング処理後に液晶４０の充填、両基板の貼り合せ、周辺のシール固めの工程順で行うことも可能である。以上のようにして、ＴＦＴ基板、液晶層及び対向基板を含んだ液晶表示パネルが作製される。
【００４３】
液晶表示パネルに含まれるＴＦＴ基板に、液晶のラビング方向となる液晶配向方位３９に偏光軸が一致する偏光板４１を貼り付け、対向基板にはクロスニコルとなるように偏光板４２を貼り付ける。この状態はいわゆるノーマリーブラックモードと呼ばれる。最後に、周辺に必要な駆動ドライバを実装し、バックライト及び信号処理基板を適切な形に組み立てて、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する。
【００４４】
この液晶表示装置は、ＦＦＳ方式であり、第１電極２６及び第２電極２９の間で生じる電位差、並びに第１電極２６及び第３電極３０間で生じる電位差により基板に平行な成分を持った電界を発生させ、液晶配向方位３９にホモジニアス配向させた液晶を面内にツイスト変形させることで、各サブ画素ごとの透過光量を制御する。
【００４５】
本実施例１では、解像度を、６４０×４８０のＶＧＡとした。画素サイズを１５０μｍとし、データ線１２の幅を５μｍとし、第２電極２９及び第３電極３０の幅を３μｍとし、第２電極２９と第３電極３０との間隔を５μｍとした。また、図１に示すように、第２電極２９の本数を三本、第３電極３０の本数を二本とし、第２電極２９と第３電極３０とが交互に配置するようにした。ここでは、第２電極２９の本数は第３電極３０の本数より一本多いが、これには特に制約は無く、第２電極２９と第３電極３０とが交互に配置されていればよい。
【００４６】
次に、本実施例の液晶表示装置の駆動方法について説明する。まず、バックライトからの光の透過率の電圧依存性をシミュレーションした結果について説明する。図３は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面に対応するシミュレーションのモデルの断面図である。図３では、ＴＦＴ基板の中で第３の絶縁膜２８よりも液晶４０から離れた部分と、対向基板の中で配向膜３８よりも液晶４０から離れた部分とを省略している。第１電極２６は共通配線１５から基準固定電位Ｖｃｏｍが供給され、第２電極２９は第１のアクティブ素子２３で駆動され、第３電極３０は第２のアクティブ素子２４で駆動される。以下では、第２電極２９及び第３電極３０の夫々に与えられる駆動電位を、基準固定電位Ｖｃｏｍからの変動値の絶対値として説明する。０を超過する駆動電位は、第１電極２６と第２電極２９又は第３電極３０との間に印加される電圧に対応する。
【００４７】
図４は、第２電極２９及び第３電極３０に同時に同じ大きさの駆動電位が印加された場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。横軸は第２電極２９及び第３電極３０に同時に印加される駆動電位を示し、縦軸は液晶表示パネルでの光の透過率を示す。透過率は駆動電位に対して単純に上昇する。このような駆動は、一般的なＦＦＳ方式の駆動と同じであると想定できる。光の透過率は、おおよそ駆動電位４Ｖで極大値をとる。実使用上は、光の透過率が極大値をとる駆動電位から０．数Ｖ小さい駆動電位Ｖｗを最も大きい階調電位に設定するのが一般的である。ここで、駆動電位Ｖｗの時の透過率をＴ（Ｖｗ）とする。
【００４８】
図５は、第２電極２９に０からＶｗまでの駆動電位が印加され、第３電極３０に基準固定電位Ｖｃｏｍが印加された場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。横軸は、第２電極２９に印加される駆動電位を示す。この場合、第１電極２６と第３電極３０との間には、電位差が無く、フリンジ電界が発生しない。駆動電位Ｖｗのときの透過率はＴ（Ｖｗ）の６０％強となる。このときの光の透過率をＴ１とする。
【００４９】
図６は、第２電極２９にＶｗの駆動電位が固定して印加され、第３電極３０に０からＶｗまでの駆動電位が印加された場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。横軸は、第３電極３０に印加される駆動電位を示す。第３電極３０に印加される駆動電位が０から増加するのに従って、光の透過率はＴ１から一旦低下した後、上昇に転じ、駆動電位がＶ１（＝１．７Ｖ）となるところで透過率がＴ１となる。そして、更に駆動電位が増加するのに従って透過率は上昇し、駆動電位がＶｗとなるところで透過率がＴ（Ｖｗ）となる。
【００５０】
「第２電極２９に０からＶｗまでの駆動電位が印加され、第３電極３０にＶｃｏｍが印加された場合」（Ａ）と「第２電極２９にＶｗの駆動電位が固定して印加され、第３電極３０にＶ１より大きい駆動電位からＶｗの駆動電位が供給された場合」（Ｂ）とを足し合わせ、電位−透過率特性が図４に示した特性と略同じになるように、第２電極２９及び第３電極３０の駆動条件を最適化させた。図７は、第２電極２９及び第３電極３０の駆動条件を最適化させた場合の電位−透過率特性をシミュレーションした結果を示す特性図である。図８は、第２電極２９及び第３電極３０の駆動条件を示した図表である。図７の横軸は、図８に示された夫々の駆動条件に対応する。
【００５１】
前述の（Ａ）の条件は、駆動条件０〜Ｖｅの範囲に対応する。駆動条件０〜Ｖｅでは、第３電極３０に基準固定電位Ｖｃｏｍが印加され、第２電極２９に印加される駆動電位は０からＶｗまで徐々に増加する。このとき、光の透過率は、０からＴ１まで徐々に上昇する。前述の（Ｂ）の条件は、駆動条件Ｖｅ〜Ｖｈの範囲に対応する。駆動条件Ｖｅ〜Ｖｈでは、第２電極２９に印加される駆動電位はＶｗで固定され、第３電極３０に印加される駆動電位は０からＶｗまで徐々に増加する。このとき、光の透過率は、Ｔ１からＴ（Ｖｗ）まで徐々に上昇する。光の透過率の上昇に応じて、サブ画素の輝度が増大する。
【００５２】
従って、図８に示した条件で液晶表示装置を駆動すれば、従来技術の課題の一つである光の透過率の低下を無くすることが可能となる。また、この駆動条件に基づき、サブ画素の階調表示を実現させるために最適な第２電極２９及び第３電極３０の駆動電位を確定させることができる。即ち、透過率０〜Ｔ（Ｖｗ）の夫々に対応する階調と、図８に示す如き駆動条件０〜Ｖｈの夫々とを対応させておき、各駆動条件に従った電位を第２電極２９及び第３電極３０に印加することにより、サブ画素は各階調の輝度で表示される。具体的には、最小の階調では、第２電極２９及び第３電極３０に基準固定電位Ｖｃｏｍが印加され、透過率Ｔ１に対応する特定の階調までは、第２電極２９に０からＶｗまでの階調に応じて異なる駆動電位が印加され、第３電極３０には基準固定電位Ｖｃｏｍが印加される。また、特定の階調より一つ大きい階調から透過率Ｔ（Ｖｗ）に対応する最大の階調までは、第２電極２９にＶｗの駆動電位が印加され、第３電極３０には０より大きくＶｗまでの階調に応じて異なる駆動電位が印加される。第２電極２９及び第３電極３０に印加される駆動電位に応じて、サブ画素の階調が定まる。
【００５３】
図９は、第２電極２９及び第３電極３０の駆動条件の他の例を示した図表である。図６に示すように、第３電極３０の駆動電位を０とした場合と同様に、第３電極３０の駆動電位をＶ１とした場合でも、光の透過率はＴ１となる。従って、図９に示すように、透過率Ｔ１に対応する階調を実現するための駆動条件Ｖｅとして、第３電極３０の駆動電位をＶ１とすることも可能である。図９に示した駆動条件では、第２電極２９には、最小の階調から透過率Ｔ１に対応する特定の階調までは、０からＶｗまでの駆動電位が印加される。第３電極３０には、最小の階調から特定の階調より一つ小さい階調までは、基準固定電位Ｖｃｏｍが印加される。また、透過率Ｔ１に対応する特定の階調から最大の階調までは、第２電極２９にＶｗの駆動電位が印加され、第３電極３０にはＶ１からＶｗまでの駆動電位が印加される。図８に示した駆動条件の場合と同様に、第２電極２９及び第３電極３０に印加される駆動電位に応じてサブ画素の階調が定まり、サブ画素の階調表示が実現される。
【００５４】
次に、液晶表示装置の視野角特性について説明する。液晶表示装置では、前述のように定義した透過率Ｔ（Ｖｗ）の６０％程度までは、第３電極３０にフリンジ電界が発生しないので、一サブ画素内におけるフリンジ電界の発生領域が小さく、基板に直交する方向の成分を持った電界の発生領域も小さい。この結果、液晶分子が縦方向に変形する領域も小さくなり、液晶表示装置の視野角特性の悪化が抑制される。補足すると、一般的なテレビジョンの番組が視聴されている場合の表示画面の輝度を平均した値は、全白の場合の輝度の３０％程度であると言われており、前述した６０％よりかなり小さいことになる。つまり、液晶表示装置が前述した駆動条件でテレビジョンの画像を表示した場合は、観察者は非常に良好な視野角特性で画像を観察することができることになる。
【００５５】
そこで、本発明に係る液晶表示装置に関して、視野角特性のシミュレーションを行った。液晶表示装置の表示画面に対して、方位角を０°又は９０°とし、極角を夫々０°、２０°、４０°、６０°又は８０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした。ここで、方位角０°の方向は、表示画面を垂直にした場合の水平方向であり、方位角９０°の方向は、表示画面を垂直にした場合の垂直方向である。また、ここでは、＋７°及び−７°の液晶配向方位が同一サブ画素に混在している、いわゆるマルチドメイン構造と言われる、斜め方向から見たときの色づき、及び黒表示と暗めの中間調表示との間で生じる階調反転を抑制し、より良好な視野角特性を得ることができる条件で、視野角特性をシミュレーションしている。
【００５６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、方位角を０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした結果を示す特性図である。図１０Ａは、第２電極２９及び第３電極３０に同時に同一の大きさの駆動電位を印加した場合の電位−透過率特性を示し、横軸は駆動電位を示す。図１０Ｂは、図８又は図９に示す如き駆動条件で第２電極２９及び第３電極３０に駆動電位を印加した場合の電位−透過率特性を示し、横軸は駆動条件を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂの縦軸は、最大値が１となるように透過率を規格化した規格化透過率を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂには、極角を０°、２０°、４０°、６０°又は８０°とした場合の規格化透過率を、夫々菱形、正方形、三角形、クロス形及び丸型のマーカで示している。極角の変化に応じて、光の透過率が少しずつ変化しており、極角の変化に応じた透過率の変化は、液晶表示装置の視野角特性を示している。図１０Ａに示した視野角特性は、一般的なＦＦＳ方式での視野角特性に対応し、図１０Ｂに示した視野角特性は、本発明における視野角特性に対応する。図１０Ａと図１０Ｂとを比較すれば、一般的なＦＦＳ方式に比べて、本発明では、極角の変化に応じた透過率の変化が小さいことが明らかである。
【００５７】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、方位角を９０°とした場合の光の透過率をシミュレーションした結果を示す特性図である。図１１Ａは、第２電極２９及び第３電極３０に同時に同一の大きさの駆動電位を印加した場合の電位−透過率特性を示し、横軸は駆動電位を示す。図１１Ｂは、図８又は図９に示す如き駆動条件で第２電極２９及び第３電極３０に駆動電位を印加した場合の電位−透過率特性を示し、横軸は駆動条件を示す。図１１Ａ及び図１１Ｂの縦軸は、規格化透過率を示す。図１１Ａ及び図１１Ｂには、極角を０°、２０°、４０°、６０°又は８０°とした場合の規格化透過率を、夫々菱形、正方形、三角形、クロス形及び丸型のマーカで示している。図１１Ａと図１１Ｂとを比較すれば、方位角９０°の場合においても、方位角０°の場合と同様に、一般的なＦＦＳ方式に比べて、本発明では、極角の変化に応じた透過率の変化が小さいことが明らかである。即ち、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、本願で提案する構造及び駆動方法を適用した液晶表示装置は、一般的なＦＦＳ方式の液晶表示装置に比べて、視野角特性が良好である。
【００５８】
図１２Ａは、第２電極２９及び第３電極３０に同時に同一の大きさの駆動電位を印加した場合の電界の状態を示す断面概略図であり、図１２Ｂは、第２電極２９及び第３電極３０に同時に同一の大きさの駆動電位を印加した場合の電位の状態を示す断面概略図である。図１２Ａはフリンジ電界４３の様子を示し、図１２Ｂは等電位線４４を示している。図１３Ａは、図８に示した駆動条件Ｖａ〜Ｖｅで液晶表示装置が駆動した場合の電界の状態を示す断面概略図であり、図１３Ｂは、図８に示した駆動条件Ｖａ〜Ｖｅで液晶表示装置が駆動した場合の電位の状態を示す断面概略図である。図１３Ａはフリンジ電界４３の様子を示し、図１３Ｂは等電位線４４を示している。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ及び図１３Ｂは図３と同様の断面を示している。図１２Ａに示した電界及び図１２Ｂに示した電位は、一般的なＦＦＳ方式での電界及び電位に対応し、図１３Ａに示した電界及び図１３Ｂに示した電位は、本発明における電界及び電位に対応する。図１２Ａと図１３Ａとを比較すれば、図１３Ａの方がフリンジ電界の発生領域が小さいので、基板に直交する方向の縦電界も全体的に少なくなる。また、図１２Ｂと図１３Ｂとを比較すれば、図１３Ｂの方が電位の起伏が緩やかになるので、縦電界は全体的に小さくなる。これらの差が、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂに示した視野角特性の差の原因となっていることが推測される。
【００５９】
図１４は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置の構成を表すブロック図である。図１４では、バックライトとバックライトを動作させるための機構とを省略してある。液晶表示装置は、液晶表示パネル５７と、画像処理部５１と、信号変換部５２と、タイミングコントロール部５３と、ゲートドライバ５４と、データドライバ５５と、階調電圧生成部５６とを備えている。液晶表示パネル５７は、前述したＴＦＴ基板、対向基板及び液晶４０を含んで構成されている。液晶表示パネル５７の表示画面はマトリクス状に配置された複数の画素で構成されており、一つの画素は、ＲＧＢの三色のサブ画素を含んで構成されている。夫々のサブ画素に対応するＴＦＴ基板内のサブ画素領域５７１は、前述のように、二個のアクティブ素子（ＴＦＴ）を有し、二本の走査線と一本のデータ線１２に接続されている。複数の走査線はゲートドライバ５４に接続されており、複数のデータ線１２はデータドライバ５５に接続されている。
【００６０】
画像処理部５１は、外部から入力された映像信号に対して所定の画像処理を行って映像信号Ｄｎを作成し、映像信号Ｄｎを信号変換部５２へ供給する。信号変換部５２は、画像処理部５１から供給された映像信号Ｄｎを、図７、図８又は図９に示した駆動条件に基づいて予め作成され記憶されているルックアップテーブルを用いて、各サブ画素用の二つの映像信号Ｄｎ＿１及びＤｎ＿２へ変換する。信号変換部５２は、映像信号をタイミングコントロール部５３へ供給する。
【００６１】
第１電極２６には、共通配線１５を通じて、図示しない電源部から基準固定電位Ｖｃｏｍが印加される。タイミングコントロール部５３は、ゲートドライバ５４及びデータドライバ５５の駆動タイミングを制御し、映像信号Ｄｎ＿１及びＤｎ＿２をデータドライバ５５へ供給する。ゲートドライバ５４は、タイミングコントロール部５３によるタイミング制御に従って、走査線に順次信号を供給することで、走査線に接続されたサブ画素領域を順次駆動する。
【００６２】
階調電圧生成部５６は、データドライバ５５に対し、デジタル／アナログ変換を行う際に用いる階調電圧を供給する。データドライバ５５は、タイミングコントロール部５３から供給される映像信号Ｄｎ＿１及びＤｎ＿２に基づく駆動信号を、階調電圧生成部５６から供給される階調電圧を用いて作成し、作成した駆動信号を、映像信号に対応するデータ線１２へ供給する。このとき、データドライバ５５は、ゲートドライバ５４がサブ画素領域５７１に接続された二本の走査線の内の第１の走査線１３へ信号を供給するタイミングで、データ線１２へ映像信号Ｄｎ＿１に応じた駆動信号を供給し、ゲートドライバ５４が第２の走査線１４へ信号を供給するタイミングで、データ線１２へ映像信号Ｄｎ＿２に応じた駆動信号を供給する。映像信号Ｄｎについて、映像信号Ｄｎ＿１及びＤｎ＿２に基づく駆動信号を順次データ線１２へ供給するので、データドライバ５５は、従来の液晶表示装置に比べて、二倍の頻度で駆動信号をデータ線１２へ供給することになる。
【００６３】
サブ画素領域５７１では、第１の走査線１３に信号が供給されたときに、第１のアクティブ素子２３がオン状態となり、映像信号Ｄｎ＿１に基づいた駆動信号がデータ線１２を通じて第１のアクティブ素子２３へ供給され、映像信号Ｄｎ＿１に応じた駆動電位が第２電極２９に印加される。また、第２の走査線１４に信号が供給されたときに、第２のアクティブ素子２４がオン状態となり、映像信号Ｄｎ＿２に基づいた駆動信号がデータ線１２を通じて第２のアクティブ素子２４へ供給され、映像信号Ｄｎ＿２に応じた駆動電位が第３電極３０に印加される。このようにして、ほぼ同時に第２電極２９及び第３電極３０に駆動電位が印加され、バックライトからの光の透過率が制御され、サブ画素が表示される。
【００６４】
以上により、本発明に係る液晶表示装置においては、透過率を低下させずにより視野角特性を改善させることができる。表示画面に対して斜め方向から見ても画質の劣化が小さく、高画質を保った表示が可能となる。また、前述した駆動電位等の各種の設定値は、本実施例１で適用している設定値であり、特に限定されるものではなく、適宜設定されるべき値である。
【００６５】
なお、本実施例においては、液晶表示装置は第１金属層で形成された共通配線１５を備えているが、液晶表示装置は共通配線１５を備えていない形態であってもよい。より詳しくは、第１電極２６は隣接するサブ画素領域間で電気的に接続されているので、ＴＦＴ基板の周辺から第１電極２６へ基準電位が与えられるような構成であれば、共通配線１５が無い構成にすることが可能である。
【００６６】
＜実施例２＞
実施例１では、コンタクトホールを開ける工程が２回あり、また、絶縁膜を形成する工程が３回存在する。実施例２では、コンタクトホールを開ける工程が１回であり、また、絶縁膜を形成する工程が２回であることを特徴としている。
【００６７】
図１５は、本発明の実施例２に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。図１６は、図１５に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図１６には、液晶層及び対向基板の図示は省略している。図１５及び図１６に示す実施例２を以下詳細に説明する。
【００６８】
第１の透明絶縁性基板１１上に、複数のサブ画素に対応するサブ画素領域がマトリクス状に設けられており、夫々のサブ画素領域は、隣接する二本のデータ線１２と第１の走査線１３及び第２の走査線１４とで囲まれている。第１の透明絶縁性基板１１上に、第１の走査線１３、第２の走査線１４及び共通配線１５が同層に配置されている。第１電極２６は、サブ画素領域の開口領域内に納まるようにベタ状に配置されており、更に共通配線１５と一部が重なり、共通配線１５と電気的に接続されている。第１電極２６はＩＴＯ等の透明導電膜で形成されている。
【００６９】
第１の絶縁膜１６上に、第１の半導体層１７が第１の走査線１３の上にアイランド状に配置され、第２の半導体層１８が第２の走査線１４上にアイランド状に配置されている。更に、データ線１２、第１のソース電極１９、第１のドレイン電極２０、第２のソース電極２１、及び第２のドレイン電極２２が配置されている。第１のドレイン電極２０及び第２のドレイン電極２２は、データ線１２の一部である。第１の走査線１３をゲート電極とし、第１の半導体層１７、第１のソース電極１９及び第１のドレイン電極２０を含んだ第１のアクティブ素子２３が構成されている。また、第２の走査線１４をゲート電極とし、第２の半導体層１８、第２のソース電極２１及び第２のドレイン電極２２を含んだ第２のアクティブ素子２４が構成されている。
【００７０】
第２の絶縁膜２５上に、複数の第２電極２９及び第３電極３０が同層に配置されている。第２電極２９及び第３電極３０は線状であり、正面視で互いに並列に交互に配置されている。複数の第２電極２９は、サブ画素領域内の一方の端部で電極２９ａに接続されている。複数の第３電極３０は、サブ画素領域内の他方の端部で電極３０ａに接続されている。ここでは第２電極２９の本数と第３電極３０の本数とは同じにしたが、これには特に制約は無く第２電極２９と第３電極３０とが交互に配置されていればよい。電極２９ａは、第２の絶縁膜２５に開口された第２のコンタクトホール３１を介して、第１のソース電極１９と電気的に接続されている。電極３０ａは、第２の絶縁膜２５に開口された第３のコンタクトホール３２を介して、第２のソース電極２１と電気的に接続されている。
【００７１】
また、図１５に示すように、実施例２では、第２電極２９及び第３電極３０の延在方向を走査線の延在方向に対して７°傾け、更に液晶配向方位３９を走査線の延在方向と略同一にしてある。実施例１では、データ線１２上は、第２の絶縁膜２５を介し、基準固定電位Ｖｃｏｍが印加される第１電極２６によってベタ状に覆われているので、データ線１２は第１電極２６によってシールドされ、データ線１２から発せられる電界が液晶４０に漏れることは無かった。一方、実施例２では、データ線１２上には電界をシールドする電極が存在しない。そこで、前述のように第２電極２９及び第３電極３０の延在方向と液晶配向方位３９とを定めてあることにより、データ線１２と第１電極２６、第２電極２９及び第３電極３０との間で生じる電界の方向と液晶配向方位３９とを一致させて、データ線１２周辺の液晶４０が回転（ツイスト変形）しないようにさせる。
【００７２】
以上により、実施例２では、実施例１で説明した第１のコンタクトホール２７及び第３の絶縁膜２８の工程を省略することが可能となり、製造工程が削減されコスト低減の効果が得られる。実施例２に係る液晶表示装置は、実施例１に係る液晶表示装置と同様の動作を行い、同様の効果を奏する。また、本実施例では、第１の走査線１３、第２の走査線１４、及び共通配線１５が同層で配置された後に第１電極２６が配置される形態を示しているが、この順を逆にすることも可能である。
【００７３】
＜実施例３＞
実施例１及び実施例２では、第２電極２９及び第３電極３０を同じ工程で、同一の絶縁膜上に配置させている。実施例３では、第２電極２９を配置させるまでは、実施例１及び実施例２のどちらの工程でも良く、その後、第２電極２９を配置させたあと、第４の絶縁膜４５を形成し、第４のコンタクトホール４６を開口した後に第３電極３０を配置させることを特徴としている。
【００７４】
図１７及び図１８は、本発明の実施例３に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。図１７は、液晶表示装置を製造する工程が途中まで実施例１と同様である場合の構造を示し、図１８は、液晶表示装置を製造する工程が途中まで実施例２と同様である場合の構造を示す。図１９は、図１７に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、図２０は、図１８に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１９及び図２０では、液晶層及び対向基板の図示は省略している。第２電極２９と第３電極３０とは異なる絶縁膜上に配置されており、互いの間は第４の絶縁膜４５で分離されている。
【００７５】
第４のコンタクトホール４６を開口する工程では、ＴＦＴ基板の周辺に引き出された第１の走査線１３、第２の走査線１４及びデータ線１２の端子部で金属層を露出させるために、絶縁膜の必要部分をエッチング除去する。液晶表示装置を製造する工程が途中まで実施例１と同様である場合は、第１の絶縁膜１６、第２の絶縁膜２５、第３の絶縁膜２８及び第４の絶縁膜４５の必要部分をエッチング除去する。また、液晶表示装置を製造する工程が途中まで実施例２と同様である場合は、第１の絶縁膜１６、第２の絶縁膜２５及び第４の絶縁膜４５の必要部分をエッチング除去する。
【００７６】
以上により、実施例３では、第２電極２９と第３電極３０との短絡を防ぐことが可能となり、液晶表示装置の製造時に歩留りが向上する。また、短絡の懸念が無くなるので、第２電極２９と第３電極３０との間隔を保つための設計制約が緩和される。
【００７７】
なお、本実施例では、第３の絶縁膜２８又は第２の絶縁膜２５上に第２電極２９が形成され第４の絶縁膜４５上に第３電極３０が形成された例を示したが、液晶表示装置は、第３の絶縁膜２８又は第２の絶縁膜２５上に第３電極３０が形成され第４の絶縁膜４５上に第２電極２９が形成された形態であってもよい。
【００７８】
＜実施例４＞
実施例４では、ＴＦＴ基板のサブ画素領域内において、第１電極２６並びに第２電極２９及び電極２９ａで形成される蓄積容量と、第１電極２６並びに第３電極３０及び電極３０ａで形成される蓄積容量とが略同一であることを特徴としている。更に望ましくは、第１アクティブ素子２３に寄生する容量と第２アクティブ素子２４に寄生する容量とも略同一である。
【００７９】
例えば、実施例１の場合、図１で示されるように、第１電極２６上に重なるように配置される第２電極２９及び電極２９ａの合計の面積と第３電極３０及び電極３０ａの合計の面積とを略同一に設計することにより、蓄積容量を略同一にすることができる。また、実施例２の場合、図１５で示されるように、第１電極２６及び共通配線１５の上に重なるように配置される第２電極２９及び電極２９ａの合計の面積と第３電極３０及び電極３０ａの合計の面積とを略同一に設計することにより、蓄積容量を略同一にすることができる。更に、実施例３の場合は、第１電極２６から第２電極２及び電極２９ａまでの距離と、第１電極２６から第３電極３０及び電極３０ａまでの間の距離とが異なるので、夫々の面積に対し夫々の距離で割った値を略同一に設計することにより、蓄積容量を略同一にすることができる。
【００８０】
また、第１のアクティブ素子２３及び第２のアクティブ素子２４が略同一の寸法で形成され、更に第１の走査線１３及び第１のソース電極１９が重なる面積と第２の走査線１４及び第２のソース電極２１が重なる面積とが略同一となるように配置されることにより、寄生容量を略同一にすることができる。
【００８１】
前述の蓄積容量又は寄生容量が異なっている場合、第２電極２９と第３電極３０とに生じるフィードスルー電圧が互いに異なるので、夫々の最適な基準電位が異なることになる。この場合、第２電極２９と第３電極３０とは同一の電位に応じて液晶４０に異なった動作を行わせることになり、画質の悪化を引き起こす。実施例４では、蓄積容量又は寄生容量が略同一であることにより、同一サブ画素領域内にある第２電極２９と第３電極３０とのフィードスルー電圧は、ほとんど同一となるので、液晶４０の意図しない駆動がサブ画素内で起こることは無く、表示画質を損なうことが無い。
【００８２】
＜実施例５＞
実施例５では、サブ画素領域内で第２電極２９及び第３電極３０の延在方向が二つ存在する、所謂マルチドメイン構造であることを特徴としている。図２１及び図２２は、本発明の実施例５に係る液晶表示装置の一サブ画素分の構成を示す正面図である。図２１は、実施例１と同様の構成において、液晶配向方位３９を走査線に直交する方向とし、第２電極２９、第３電極３０及びデータ線１２の延在方向が走査線に直交する方向に対して±７°となるように、サブ画素領域を屈曲させた構成例を示す。また、図２２は、実施例２と同様の構成において、液晶配向方位３９を走査線の延在方向と同じ方向とし、第２電極２９及び第３電極３０の延在方向が走査線に対して±７°となるように、第２電極２９及び第３電極３０を配置させた構成例を示す。なお、実施例５に係る液晶表示装置は、実施例３と同様に、第４の絶縁膜４５を備え、第３のコンタクトホール３２の代わりに第４のコンタクトホール４６を備えた形態であってもよい。
【００８３】
以上により、実施例５に係る液晶表示装置では、一つのサブ画素領域内で、第２電極２９及び第３電極３０の延在方向が液晶配向方位３９に対して＋７°である領域と−７°である領域とが互いに光学的に補償し合う。このため、表示画面に対して斜め方向から見たときの色づき、及び黒表示と暗めの中間調表示との間で生じる階調反転を抑制し、より良好な視野角特性を得ることが可能となる。
【００８４】
なお、実施例１〜５では、一つのサブ画素領域内に複数の第２電極２９及び第３電極３０を備える形態を示したが、液晶表示装置は、一つのサブ画素領域内で第２電極２９又は第３電極３０のいずれか一方が単数である形態であってもよい。また、実施例１〜５では、アクティブ素子がＴＦＴである例を示したが、液晶表示装置は、ＴＦＴ以外のアクティブ素子を備えた形態であってもよい。
【００８５】
以上、各実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、各実施例の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、ＦＦＳ方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置、及び当該液晶表示装置を表示装置として利用する任意の機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１１  第１の透明絶縁性基板
１２  データ線
１３  第１の走査線
１４  第２の走査線
１５  共通配線
１６  第１の絶縁膜
２３  第１のアクティブ素子
２４  第２のアクティブ素子
２５  第２の絶縁膜
２６  第１電極
２８  第３の絶縁膜
２９  第２電極
３０  第３電極
３４  第２の透明絶縁性基板
４０  液晶
４５  第４の絶縁膜
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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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