(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、透明な導電体電極が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、前記スリットパターンの長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲（ただし交差角θは０度≦θ≦９０度に限定する）にあり、且つ負の誘電率異方性液晶の配向方向が映像信号配線とほぼ平行であること特徴とする、横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置。
【請求項２】
薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、透明な導電体電極が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、前記スリットパターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ、１画素内で負の誘電率異方性液晶分子の回転運動方向が左回り右回りの異なる２方向への回転運動が可能で、負の誘電率異方性液晶分子が左回りに回転運動する領域と、前記負の誘電率異方性液晶分子が右回りに回転運動する領域との面積が１画素内でほぼ等しく、且つ負の誘電率異方性液晶の配向方向が映像信号配線とほぼ平行であること特徴とする、横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置。
【請求項３】
薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な導電体電極（共通電極）が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面にも、同様に複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、これら上下基板に形成された複数本のスリット状パターンは、お互いにほぼ平行に配置され、対向側基板に形成された共通電極の電極間スペースの中央部に対応する位置に、薄膜トランジスタ側基板の画素電極の電極部が負の誘電率異方性液晶をかいして配置され、前記お互いに平行に対向しているスリット状パターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、且つ負の誘電率異方性液晶の配向方向が映像信号配線とほぼ平行であること特徴とする、横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置。
【請求項４】
薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板との前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な導電体電極（共通電極）が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面にも、同様に複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、これら上下基板に形成された複数本のスリット状パターンは、お互いにほぼ平行に配置され、対向側基板に形成された共通電極の電極間スペースの中央部に対応する位置に、薄膜トランジスタ側基板の画素電極の電極部が負の誘電率異方性液晶をかいして配置され、前記お互いに平行に対向しているスリット状のパターンの長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が、９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ１画素内で負の誘電率異方性液晶分子の回転運動方向が左回り右回りの異なる２方向の回転運動が可能で、負の誘電率異方性液晶分子が左回りに回転運動する領域と、前記負の誘電率異方性液晶分子が右回りに回転運動する領域との面積が１画素内でほぼ等しく、且つ負の誘電率異方性液晶の配向方向が映像信号配線とほぼ平行であること特徴とする、横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置において、薄膜トランジスタ側基板に形成された複数本のスリット状パターンを有する透明な画素電極の下層に透明金属酸化物絶縁層または透明金属酸窒化物絶縁層を形成したことを特徴とする横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置
【請求項６】
請求項３または４に記載の横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置において、薄膜トランジスタ側基板に対向する対向基板に形成された複数本のスリット状パターンを有する透明な共通電極の下層に透明金属酸化物絶縁層または透明金属酸窒化物絶縁層を形成したことを特徴とする横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置
【請求項７】
請求項１または２に記載の横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置において、スリットの幅をＷ，電極間スペースをＳ，液晶セルギャップをｄ，負の誘電率異方性液晶の屈折率異方性をΔｎとしたとき、Ｗ≦ｄ かつ ｄ≦Ｓ＜４×ｄ かつ １.０μｍ＜ｄ＜５.０μｍかつ２００ｎｍ≦Δｎ×ｄ≦４６０ｎｍの条件を満足していることを特徴とする横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置。
【請求項８】
請求項３または４に記載の横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置において、スリットの幅をＷ，電極間スペースをＳ，液晶セルギャップをｄ，負の誘電率異方性液晶の屈折率異方性をΔｎとしたとき、Ｗ≦ｄ かつ １／３×ｄ≦Ｓ＜７×ｄ かつ １.０μｍ＜ｄ＜５.０μｍかつ ２００ｎｍ≦Δｎ×ｄ≦４６０ｎｍの条件を満足していることを特徴とする横電界液晶駆動方式アクティブマトリックス型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低コストで広視野角、高画質、高信頼性、高歩留りを実現できるアクティブマトリックス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置の一方の基板上に形成した櫛歯状電極対を用いて液晶組成物層に横方向から基板に水平な方向に電界を印加する方式（ＩＰＳ方式）が、特開平７−３６０５８号や特開平７−１５９７８６号公報により提案されている。図３２がＩＰＳ方式（インプレーン  スイッチング方式）の櫛歯状電極対の断面図である電極対が互いにショートしないように形成する層を変えており絶縁膜により層分離されている。一般的には、走査線と映像信号配線を形成する時にそれぞれ異なる櫛歯状電極を同時に形成することで製造工程数を大幅に削減している。そのため櫛歯状電極は光の透過しない金属が用いられている。走査線は抵抗を低減するために膜厚が厚く櫛歯状電極の膜厚も同様に厚く形成されていた。
【０００３】
ＩＰＳ方式とは異なるフリンジフィールド駆動方式が特開２０００−０８９２５５や特開２０００−３４７２２０や特開２００１−０５６４７６により提案されている。図１と図３がフリンジフィールド駆動方式液晶パネルの平面図と断面図である。図３の断面図にあるように透明導電体からなる共通電極の上に絶縁層をかいして液晶駆動電極が形成されている。光の透過率を向上させるには、液晶駆動電極も透明導電体で形成しなければならない。アクティブマトリックス基板に対向するカラーフィルター基板の液晶層と接する面にはＩＰＳ方式と同様に透明導電膜はない。外部電界に対するシールド効果を持たせるためにカラーフィルター基板の裏面に透明導電膜を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＩＰＳ型液晶表示装置では図３２にあるように櫛歯電極の厚みが厚く従来のラビング布を用いるラビング配向処理では均一なラビング処理をおこなうことが難かしく表示ムラや光ぬけが生じやすく歩留りが非常に悪るかった。さらに櫛歯電極が非透明であるため、光の透過率が低く、明るい表示画面を得るためには、バックライトのパワーを大きくして輝度をかせがなければならずシステム全体の消費電力が増大してしまうという問題をかかえていた。
【０００５】
従来のフリンジフィールド駆動方式液晶表示装置では、図３にあるように上下の画素電極に透明導電体を用いることで、透過率を向上できるが、薄膜トランジスタ製造工程が複雑になり歩留りが低下してしまい大幅なコストアップになってしまうという問題があった。
【０００６】
さらに従来のフリンジフィールド駆動方式では、図３０にあるようにＢの領域の電界を利用して液晶分子を駆動するために図３１にあるように駆動電圧がＩＰＳ方式とくらべて増大してしまう欠点があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、従来のＴＮモードの液晶パネルとほぼ同じ構造と電極材料を用いることができるため、対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板の画素電極を透明導電体で形成し透過率を向上させることができると共に、横電界方式の液晶表示装置と同一の動作をすることができる液晶表示装置を安価に歩留り良く製造することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明は、下記の手段を用いる。
【０００９】
〔手段１〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には透明な導電体電極が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、前記スリットパターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲（ただし交差角θは０度≦θ≦９０度に限定する）にあるように配置した。
【００１０】
〔手段２〕手段１において、負の誘電率異方性液晶の配向方向が、薄膜トランジスタ基板の映像信号配線と、ほぼ平行になるようにした。
【００１１】
〔手段３〕手段１において、負の誘電率異方性液晶の配向方向が、薄膜トランジスタ基板の走査線と、ほぼ平行になるようにした。
【００１２】
〔手段４〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、透明な画素電極が形成され、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板の透明画素電極と対向する面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な共通電極があり、前記共通電極のスリットパターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあるようにした。
【００１３】
〔手段５〕手段４において、負の誘電率異方性液晶の配向方向が映像信号配線と、ほぼ平行になるようにした。
【００１４】
〔手段６〕手段４において、負の誘電率異方性液晶の配向方向が走査線とほぼ平行になるようにした。
【００１５】
〔手段７〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には透明な導電体電極が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、複数本の直線状スリットパターンが形成された透明な画素電極があり、前記スリットパターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向との交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ１画素内で負の誘電率異方性液晶分子の回転運動方向が左回り右回りの異なる２方向の回転運動が可能で、異なる回転運動するそれぞれの領域の面積が１画素内でほぼ等しくなるようにした。
【００１６】
〔手段８〕薄膜トランジスタ側基板とこの薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には透明な導電体電極が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、複数本の屈曲したスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、前記スリットパターンの長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向との交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ１画素内でスリットパターンが、１回以上屈曲している構造を用いる。
【００１７】
〔手段９〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向基板と前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、透明な画素電極が形成され、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板の透明画素電極と対向する面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な共通電極があり、前記スリット状のパターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ薄膜トランジスタ側基板の１画素内で負の誘電率異方性液晶分子の回転運動方向が、左回り、右回りの異なる２方向の回転運動が可能で、異なる回転運動するそれぞれの領域の面積が、１画素内でほぼ等しくなるようにした。
【００１８】
〔手段１０〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面には、透明な画素電極が形成され、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板の透明画素電極と対向する面には、複数本の屈曲したスリット状のパターンが形成された透明な共通電極があり、前記スリット状のパターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ薄膜トランジスタ側基板の１画素に対応する対向側基板の共通電極内のスリット状パターンが、１回以上屈曲している構造とした。
【００１９】
〔手段１１〕手段７，８，９，１０に関して、負の誘電率異方性液晶の配向方向が、薄膜トランジスタ側基板に形成された映像信号配線とほぼ平行になるようにした。
【００２０】
〔手段１２〕手段７，８，９，１０に関して、負の誘電率異方性液晶の配向方向が、薄膜トランジスタ側基板に形成された走査線と、ほぼ平行になるようにした。
【００２１】
〔手段１３〕手段８，１０，１２に関して、１画素内で１回以上屈曲しているスリット状パターンと、ほぼ同じ角度で映像信号配線と色フィルターと色フィルターのブラックマスク（遮光膜）が１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００２２】
〔手段１４〕手段８，１０，１１に関して、１画素内で、１回以上屈曲しているスリット状パターンとほぼ同じ角度で、走査線と色フィルターと、色フィルターのブラックマスク（遮光膜）が１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００２３】
〔手段１５〕手段１，２，３，７，８，１１，１２，１３，１４に関して、薄膜トランジスタ側基板に形成された複数本のスリット状パターンを有する透明な画素電極の下層に比誘電率の大きな透明金属酸化物絶縁層または、透明金属酸窒化物絶縁層を形成した。
【００２４】
〔手段１６〕手段４，５，６，９，１０，１１，１２，１３，１４に関して、薄膜トランジスタ側基板に対向する対向基板に形成された複数本のスリット状パターンを有する透明な共通電極下層に、比誘電率の大きな透明金属酸化物絶縁層または透明金属酸窒化物絶縁層を形成した。
【００２５】
〔手段１７〕手段１から１６に関して、スリットの電極幅をＷスリットの電極間スペースをＳ，液晶セルギャップをｄ，負の誘電率異方性液晶の屈折率異方性をΔｎとしたとき、
Ｗ≦ｄ  かつ  ｄ≦Ｓ＜４×ｄ  かつ  １、０μｍ＜ｄ＜５、０μｍかつ  ２００ｎｍ≦Δｎ×ｄ≦４６０ｎｍ
の条件を満足するようにした。
【００２６】
〔手段１８〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な導電体電極（共通電極）が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面にも、同様に複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、これら上下基板に形成された複数本のスリット状パターンは、お互いにほぼ平行に配置され、対向側基板に形成されたスリット電極の電極間スペースの中央部に対応する位置に、薄膜トランジスタ側基板の画素電極のスリット電極の電極部が負の誘電率異方性液晶をかいして配置され、前記お互いに平行に対向しているスリット状パターンの長軸方向と、負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあるようにした。
【００２７】
〔手段１９〕薄膜トランジスタ側基板とこの薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、複数本のスリット状のパターンが形成された透明な導電体電極（共通電極）が形成され、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面にも、同様に複数本のスリット状のパターンが形成された透明な画素電極があり、これら上下基板に形成された複数本のスリット状パターンは、お互いにほぼ平行に配置され、対向側基板に形成されたスリット電極の電極間スペースの中央部に対応する位置に、薄膜トランジスタ側基板の画素電極のスリット電極の電極部が、負の誘電率異方性液晶をかいして配置され、前記お互いに平行に対向しているスリット状のパターンの長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ１画素内での負の誘電率異方性液晶分子の回転運動方向が左回り右回りの異なる２方向の回転運動が可能で、異なる回転運動するそれぞれの領域の面積が、１画素内でほぼ等しくなるようにした。
【００２８】
〔手段２０〕薄膜トランジスタ側基板と、この薄膜トランジスタ側基板に対向する対向側基板と、前記対向側基板及び薄膜トランジスタ側基板との間に挟持された負の誘電率異方性液晶とを有し、前記対向側基板の薄膜トランジスタ側基板との対向面には、複数本の屈曲したスリット状のパターンが形成された透明な導電体電極（共通電極）があり、前記薄膜トランジスタ側基板の対向側基板との対向面にも、同様に複数本の屈曲したスリット状のパターンが形成された透明電極があり、これら上下基板に形成された複数本の屈曲したスリット状パターンは、お互いに、ほぼ平行に配置され、対向側基板に形成されたスリット電極の電極間スペースの中央部に対応する位置に、薄膜トランジスタ側基板の画素電極のスリット電極の電極部が負の誘電率異方性液晶をかいして配置され、前記お互いに平行に対向しているスリット状のパターンの長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向の交差角が９０度をのぞく６０度から９０度の範囲にあり、かつ１画素内でスリットパターンが１回以上屈曲している構造を用いる。
【００２９】
〔手段２１〕手段１８，１９，２０に関して、負の誘電率異方性液晶の配向方向が、薄膜トランジスタ側基板に形成された映像信号配線とほぼ平行になるようにした。
【００３０】
〔手段２２〕手段１８，１９，２０に関して負の誘電率異方性液晶の配向方向が、薄膜トランジスタ側基板に形成された走査線とほぼ平行になるようにした。
【００３１】
〔手段２３〕手段２０，２２に関して、１画素内で１回以上屈曲しているスリット状パターンとほぼ同じ角度で映像信号配線と色フィルターと色フィルターのブラックマスク（遮光膜）が１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００３２】
〔手段２４〕手段２０，２１に関して、１画素内で１回以上屈曲しているスリット状パターンとほぼ同じ角度で、走査線と色フィルターと色フィルターのブラックマスク（遮光膜）が、１画素内で１回以上屈曲している構造とした。
【００３３】
〔手段２５〕手段１８から２４に関して、スリットの電極幅をＷ、スリットの電極間スペースをＳ、液晶セルギャップをｄ，負の誘電率異方性液晶の屈折率異方性をΔｎとしたとき、
Ｗ≦ｄかつ１／３×ｄ≦Ｓ＜７×ｄかつ１．０μｍ＜ｄ＜５．０μｍかつ２００ｎｍ≦Δｎ×ｄ≦４６０ｎｍ
の条件を満足するようにした。
【００３４】
【作用】
アクティブマトリックス基板の透明画素電極と、この画素電極に対向する対向基板側の透明共通電極のどちらか一方に複数のスリット状パターンを形成し、残されたもう一方の電極を平面電極としているため、上下基板の位置あわせ精度が悪るくても、液晶セルの透過率特性の変化が生じない。このため光学特性のバラツキが生じにくい。
【００３５】
本発明の液晶表示方式では、画素電極と対向基板の対向電極（共通電極）との間に電圧を印加した場合、負の誘電率異方性液晶を用いているため、ＴＮ（ツイストネマティック）方式のように、液晶分子が基板面からはずれて立ち上がったりしない。基板に平行な方向の電界成分により基板に平行な面内で回転運動をするので、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）方式と同じような横電界方式の液晶表示モードと同一の動作をすることができる。このために、どこから見ても階調反転のない良好な画像を得ることができる。
【００３６】
スリットを屈曲させた構造を採用することで負の誘電率異方性液晶分子の回転運動方向が図２２にあるように左回転と右回転の２通りの異なる方向への回転運動が発生する。これにより見る方向による色彩の変化（カラーシフト）がほとんど解決できる。
【００３７】
図４，図５，図１６，図２４，図３３にあるようにどのようなタイプでも本発明の場合には、画素電極領域の凹凸は、透明導電体の膜厚によって決定される。アクティブマトリックス基板側にスリットを形成した場合、画素透明導電体の膜厚は３００オングストロームから５００オングストローム程度で十分なので、５００オングストロームから７００オングストロームのポリイミド配向膜をスリット電極上に塗布するだけで画素領域の平担化は十分にはかれる。従来のＩＰＳ方式とくらべて、安定したラビング処理がおこなえるので、均一な配向処理面を形成できる。ラビングムラがなくなるので歩留りの高い安定した生産をおこなえるようになる。
【００３８】
アクティブマトリックス基板側の画素電極にスリットを形成したタイプでは、アクティブマトリックス基板の製造工程とカラーフィルターの製造工程ならびに液晶セル工程が、使用する液晶材料と、ラビング方向以外は、ほぼすべて従来のＴＮ（ツイストネマティック）モードの製造工程と同じ工程を用いることができるので、ＴＮモードから本発明の横電界液晶モードへの製造ラインの変更がたやすくおこなえ、液晶モードの変更にともなうトラブルの発生を最少におさえることができる。
【００３９】
本発明は、負の誘電率異方性液晶を上下から透明導電体電極ではさみこみ、上下の２つの電極間に電圧を印加して、すくなくとも一方の透明導電体電極に形成された複数本のスリットのエッジ部分に発生する基板に平行な横電界をもちいて、負の誘電率異方性液晶分子を基板に平行な平面内で回転運動させる方式である。上下の透明導電体電極はセルギャップの距離ｄだけはなれているので従来のＩＰＳモードや図１，図３にあるような従来のフリンジフィールド方式の横電界方式液晶表示装置と異なり画素電極が共通電極とショートして欠陥になる確率は非常に小さい。従来のＴＮモードとほぼ構造が同じなために、従来のＴＮモードとほぼ同じ高い歩留りを得ることができる。上下電極ともに従来のＴＮモードと同じ透明導電体電極を用いているので、従来のＴＮモードと同等の明るい画像が得られる。
【００４０】
本発明のうち、映像信号配線に平行に負の誘電率異方性液晶を配向させたタイプでは図２９にあるように映像信号配線と画素電極の間に平行に配向された液晶分子は、映像信号配線と画素電極の間に電界が印加されても回転運動が発生しないので、この領域からの光もれは発生しない。本発明のこのタイプの構造を採用した場合、映像信号配線をおおうように対向基板に形成される遮光膜（ＢＭ…ブラックマスク）を省略することも可能である。対向基板に遮光膜（ＢＭ）を形成した場合でも上下基板の走査線方向の合着精度が悪るくても、光ぬけが生じないので液晶セル工程での歩留りを大幅に向上できる。
【００４１】
図２４，図３３にあるようにスリット電極の下層に比誘電率の高い透明絶縁層を形成することで、スリット電極のスペース部分に電界を集中させることができるので、スリット電極のエッジ部分の領域の横方向電界を強く発生させることができる。わずかな電圧を印加しただけで、負の誘電率異方性液晶を回転運動させることができるので、液晶駆動用ＩＣの出力電圧を低下させることができる。
【００４２】
図３４にあるようにスリットパターンの長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向との交差角を９０度をのぞく６０度から９０度とすることで、低い駆動電圧で液晶を回転運動させることが可能である。
【００４３】
図３５，図３６，図４０，図４１，図４２，図４３にあるような互いに対向しあった２つの電極にスリット状のパターンが形成されていて、スリットのスペースＳがセルギャップｄよりも広く、かつ電極の幅Ｗがセルギャップｄよりも小さい場合、上下電極の縦電界成分よりも横方向電界成分の方が大きくなるので正の誘電率異方性液晶も用いることができるようになり、液晶の材料の選択の自由度が広くなる。正の誘電率異方性液晶の場合、低粘度で高誘電率液晶を採用することで、高速応答を実実できる。
【００４４】
図２３，図２７や図４０，図４１のように映像信号配線や走査線に平行に液晶分子を配向させることで偏光板の偏光軸は、図１７や図１８のような配置となり偏光板の有効利用効率が向上する。
【００４５】
図１２，図１４，図１５のように屈曲したスリットパターンを形成した画素電極と、図２０，図２１のような屈曲した遮光膜（ＢＭ）とカラーフィルター層を組みあわせることで開口率の高いカラーシフトのない高品質の画像が得られる。
【００４６】
【実施例】
〔実施例１〕図２，図４は、薄膜トランジスタ側基板の画素電極にスリット状のパターンが映像信号配線とほぼ平行になるように形成された場合の単位画素の平面図と断面図である。負の誘電率異方性液晶の配向方向▲６▼とスリットパターンの電極の長軸方向との交差角▲７▼は９０度をのぞく６０度から９０度の範囲に設定してある。本発明の液晶セル内部での電界分布は図３０にあるようにスリット電極のエッジ周辺に横電成分圧ｘが集中して発生する特徴を有している。スリット電極とスリット電極との間のスペースＳがセルギャップｄよりも広くなると横電界成分圧ｘが大きくなり小さな電圧で液晶分子を駆動できるようになる。従来の図１，図３にあるようなフリンジフィールドスイッチングモードの液晶パネルでは図３０にあるＢの領域での横電界成分圧ｘを利用しているが、本発明の場合、Ａの領域での横電界成分圧ｘを利用している。スリットのスペースＳがセルギャップｄよりも大きくなると図３１にあるように従来のフリンジフィールドスイッチングモードでの駆動電圧よりも低い電圧で駆動できるようになる。
【００４７】
スリット電極の長軸方向と負の誘電率異方性液晶の配向方向との交差角θが、図３４にあるように６０度よりも小さくなると急激に駆動電圧が高くなってしまう。最適値は７５度±１０度の範囲にある。従来のフィールドスイッチングモードでは、図３にあるようにスリット画素電極▲５▼と透明共通電極▲４▼とが形成する結合容量が、大きくなりすぎる問題が発生する。このため１画素が大きなテレビ用液晶パネルには、従来のフィールドフィッチングモードを適用できない。本発明の場合には、図４にあるように１画素の面積が大きくなってもカラーフィルター側基板に形成された透明共通電極と、薄膜トランジスタ側基板のスリット画素電極とで形成する結合容量は増しない。これにより１画素の面積が大きな液晶テレビ用にも本発明は適用しやすい。薄膜トランジスタ素子とカラーフィルターの構造は従来のＴＮモードと同じプロセスを用いることができるので生産ラインの変更がたやすい。
【００４８】
〔実施例２〕図６，図４は本発明の第２の実施例の単位画素の平面図と断面図である。負の誘電率異方性液晶分子の配向方向▲６▼は映像信号配線▲２▼とほぼ平行な関係にある。本発明の場合、上下の偏光板の偏光軸は図１７のような配置となる。ラビング処理により負の誘電率異方性液晶を配向する場合薄膜トランジスタ基板のラビング処理方法は、図１９にあるような方法となる。映像信号配線に平行に液晶分子を配向させた場合には図２９にあるように画素電極▲５▼と映像信号配線▲２▼に電界が発生しても、画素電極と映像信号配線のすき間▲２７▼に存在する負の誘電率異方性液晶▲２２▼は回転運動することができない。この配向方向の場合には、カラーフィルターの遮光膜がなくてもこのすきま▲２７▼から光がもれることはないので薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板との合着アライメント精度が良くなくても歩留りは、低下しない。
【００４９】
〔実施例３〕図７，図４は本発明の第３の実施例の単位画素の平面図と断面図である。負の誘電率異方性液晶分子の配向方向▲６▼は、走査線▲１▼と、ほぼ平行な関係にある。本発明の場合、上下の偏光板の偏光軸は図１８のような配置となる。本発明の場合薄膜トランジスタ基板の映像信号配線の膜厚が、スリット画素電極よりもかなりあついのでラビング処理時に問題が発生しやすい。この問題を解決するには、図５にあるように平担化層▲１９▼を形成した後にスリット画素電極▲５▼を形成すると良い。
【００５０】
〔実施例４〕図８，図１０，図１２は、本発明の第４の実施例の単位画素の平面図である。負の誘電率異方性液晶分子の配向方向▲６▼は、映像信号配線▲２▼とほぼ平行な関係にある。本発明の場合、上下の偏光板の偏光軸は図１７のような配置となる。図２７は本実施例図１０の斜視図である。本発明の場合、図２２にあるように負の誘電率異方性液晶分子は、１画素内で左回りと右回りの異なる２方向の回転運動をおこなう。この現象によりどの方向から見ても色彩が変化しないのと、中間調領域での階調反転が発生しないので最もすぐれた画像を表現することができる。
【００５１】
さらに、実施例４では、実施例２と同じようにラビング処理が映像信号配線と平行な方向でおこなわれるために、映像信号配線の膜厚が厚い場合でも平担化処理をおこなわなくても良好なラビング処理をおこなえる。カラーフィルター側基板も同様に、カラーフィルターの表面の凹凸の平担化処理をおこなわなくても、カラーフィルターの溝と平行な方向に配向処理するために、良好なラビング処理がおこなえる。薄膜トランジスタ基板に形成されるスリット画素電極は、膜厚が３００〜５００オングストロームなので５００〜８００オングストロームのポリイミド配向膜を塗布するだけで、十分な平担面がえられる。
【００５２】
図２２，図３０にあるように、本発明ではスリット電極のエッジ部分に発生する横電界圧ｘを利用して負の誘電率異方性液晶分子を回転運動させている。スリット電極▲５▼の中央部やスリット電極とスリット電極の間のスペースの中央部には横電界圧ｘは発生しないためこの領域の液晶分子は自分自身では回転運動をすることができない。しかし印加電圧が大きくなり強い電界が発生してくると電極のエッジ部分から回転運動をはじめた液晶分子の影響をうけて横電界圧ｘの発生していない領域の液晶分子も回じ回転方向の運動をしてしまう。この現象のため本発明の液晶表示装置は、従来のＩＰＳモードとくらべて画素電極と共通電極に透明導電体電極を用いているので透過率の高い、明るい画像を低コストで得ることができる。共通電極は対向側基板に設置してあるため、ショートの発生する確率もほとんどないので、従来のフリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モードの液晶パネルとくらべて、高歩留りが得られ、プロセスが簡単なために低コストが実現できる。スリット電素電極と共通電極との容量結合も小さいために１画素が大きくなっても薄膜トランジスタ素子への負担は、急増しない。そのため従来のアモルファスシリコン薄膜トランジスタ素子でも十分に、大型の液晶ＴＶを実現できる。
【００５３】
図１２では、スリット画素電極の屈曲形状にあわせて走査線▲１▼も屈曲している。この薄膜トランジスタ基板に対向するカラーフィルター基板は、図２１にあるように走査線に対応する遮光層（ＢＭ）が同じように屈曲している形状のものがよい。このようなカラーフィルターを用いることで開口率を向上することができる。
【００５４】
〔実施例５〕図９，図１１，図１３，図１４，図１５，は本発明の第５の実施例の単位画素の平面図である。負の誘電率異方性液晶分子の配向方向▲６▼は、走査線▲１▼とほぼ平行な関係にある。本発明の場合、上下の偏光板の偏光軸は図１８のような配置となる。本発明の場合、図２２にあるように負の誘電率異方性液晶分子は、１画素内で左回りと右回りの異なる２方向の回転運動をおこなう。この現象によりどの方向から見ても色彩が変化しないのと、中間調領域での階調反転が発生しないので最もすぐれた画像を表現することができる。
【００５５】
本発明の場合実施例５と異なり、映像信号配線▲２▼とスリット画素電極の間の液晶分子は、映像信号配線に平行に配向されていないために、電界が発生すると回転運動をしてしまう。このためカラーフィルター側の遮光膜（ＢＭ）と映像信号配線とのアライメント精度が悪るいとこのすき間から光がもれてしまう。この問題を解決するために図１３では、映像信号配線▲２▼とスリット画素電極▲５▼のすき間に光の透過しない金属電極を配置している。この光の透過しない金属電極▲２０▼は、対向基板側の共通電極と同じ電位に設定してある。この金属電極は、走査線を形成する時に同時に形成することができ、図１６にあるように、スリット画素電極とゲート絶縁膜▲１６▼とパッシベーション膜▲１５▼をかいしてオーバーラップしている。このオーバーラップにより保持容量を形成している。
【００５６】
図１４，図１５では、スリット画素電極の屈曲形状にあわせて映像信号配線▲２▼も屈曲している。この薄膜トランジスタ基板に対向するカラーフィルター基板は、図２０にあるように映像信号配線に対応する遮光層（ＢＭ）が同じように屈曲している形状のものが良い。このようなカラーフィルターを用いることで開口率を向上することができる。
【００５７】
実施例３と同様に実施例５では、薄膜トランジスタ基板の映像信号配線の膜厚が、スリット画素電極の膜厚よりも厚いので、ラビング処理を用いて液晶分子を配向させる場合、ラビング不良が多発しやすい。この問題を解決するには、図５にあるように平担化層▲１９▼を形成した後に、スリット画素電極▲５▼を形成すると良い。スリット画素電極▲５▼の膜厚は、３００〜５００オングストロームと薄いので、ポリイミド配向膜▲１４▼を５００〜８００オングストロームの膜厚で塗布するだけでスリット画素電極の平担化を十分におこなうことができる。
【００５８】
〔実施例６〕図２５，図２６，図２８，図２４は、本発明の第６の実施例のカラーフィルター側基板の単位画素の平面図と液晶セルの断面図である。図２３は、第６の実施例の斜視図である。実施例４や実施例５とは異なりスリット電極をカラーフィルター側基板に形成して、薄膜トランジスタ側基板には、スリット状パターンのない画素電極▲２３▼を形成している。この構造ではカラーフィルター側基板の透明導電膜にスリット状パターンを形成するために、ホトリソグラフィー工程をさらに１回追加しなければならないというという欠点が発生するが、図２５，図２６，図２８にあるように走査線や映像信号配線に対応する領域の透明導電膜をエッチングしてとりのぞいてしまうことで走査線や映像信号配線がカラーフィルター側基板の透明導電膜と形成する結合容量を大幅に低減することができ、信号波形の遅延と変形を大幅に改善することができる。３０インチ以上の大型液晶ＴＶ用パネルでは大きな効果をはっきすることができる。
【００５９】
本実施例では、図３０にあるようにＢの領域がカラーフィルター基板側となるため、画素電極からの電界がカラーフィルター層の内部にまで作用する。そのため図２４にあるように平担化層▲３３▼によりカラーフィルター層▲１１▼からの不純物イオン性物質が液晶層にまで溶出しないようにしなければ信頼性をかくほしにくい。
【００６０】
実施例４や５と同様にスリット電極が負の誘電率異方性液晶分子の配向方向に対して９０度をのぞく６０度から９０度の範囲で交差しているために１画素内で左回りと右回りの異なる方向への液晶分子の回転運動が発生する。このため見る方向によって色けが変化するカラーシフトの現象や中間調領域での階調反転現象が生じないので自然な画像を得ることができる。
【００６１】
図２４，図３３にあるように平担化膜に比誘電率の大きな透明金属酸化物を用いることでスリット電極のスペース領域Ｓに効率よく電界を集中することができるようになるので負の誘電率異方性液晶の駆動電圧を低減することができる。ＴｉＯｘやＴａＯｘなどの金属酸化物やＴｉＯｘＮｙ，ＴａＯｘＮｙなどの金属酸窒化物がコストも安く効果的である。
【００６２】
〔実施例７〕図３５，図３６，図３７，図３８，図３９，図４０，図４１，図４２，図４３は、本発明の第７の実施例の液晶セルの断面図と斜視図と単位画素の平面図である。本実施例は薄膜トランジスタ側基板とカラーフィルター側基板の両方の互いに対向する透明導電性電極に負の誘電率異方性液晶分子の配向方向に対して９０度をのぞく６０度から９０度の範囲で交差しているスリット状パターンを形成している。図３５や図３６のようにスリットのスペースＳがスリット電極の幅Ｗの３倍以上大きい場合、正の誘電率異方性液晶を用いることが可能である。この場合には、スリット電極と正の誘電率異方性液晶分子の配向方向との交差角は０度をのぞく０度から３０度の範囲が最も適している。図３７や図３８，図３９のように片側の電極のスリットのスペースＳがスリット電極の幅Ｗと同等かそれよりも狭まい場合には、正の誘電率異方性液晶を用いるこはできない。横電界成分圧ｘよりも縦電界成分圧ｙの方が大きくなってしまい正の誘電率異方性液晶では液晶分子が立ち上がってしまい、視野角が小さくなってしまうからである。図３５，図３６，図３７の場合には、上下のスリット電極はほぼ同じスリットのスペースＳとスリット電極幅Ｗを用いることができるので上下基板のバランスをとることができるのでフリッカーや残像の問題の発生が少ない。
【００６３】
図４０，図４２にあるような、スリットパターンの場合、負の誘電率異方性液晶分子の配向方向は、映像信号配線と平行な方向となる。図４１，図４３にあるようなスリットパターンの場合、負の誘電率異方性液晶分子の配向方向は、走査線と平行な方向となる。実施例６と同様に実施例７ではカラーフィルター側基板の透明導電膜にスリット状パターンを形成するために、ホトリソグラフィー工程をされに１回追加しなければならないのでコストアップになる欠点があるが、図２５，図２６，図２８にあるように、走査線や映像信号配線に対応する領域の透明導電膜をエッチングしてとりのぞいてしまうことで、走査線や映像信号配線がカラーフィルター側基板の透明導電膜と形成する結合容量を大幅に低減することができ、信号波形の遅延と変形を大幅に改善することができる。本実施例は３０インチ以上の大型液晶ＴＶ用パネルでは、最もすぐれた画像を得ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明により従来のＩＰＳモードでは実現することのできなかった明るい視野角の広いカラーシフトの生じない液晶パネルを従来のＴＮモードのプロセスをほとんど変更することなしに実現できる。負の誘電率異方性液晶分子の配向方向を映像信号配線と平行にすることでカラーフィルター側基板と薄膜トランジスタ側基板のアライメント精度が非常にゆるくても光もれの問題が発生しないので液晶セルアセンブリ工程の歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図２】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図３】従来の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス液晶表示パネルの断面図
【図４】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス液晶表示パネルの断面図
【図５】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス液晶表示パネルの断面図
【図６】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図７】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図８】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図９】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１０】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１１】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１２】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１３】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１４】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１５】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の平面図
【図１６】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス液晶パネルの断面図
【図１７】本発明の偏光板の偏光軸と液晶パネルの関係図
【図１８】本発明の偏光板の偏光軸と液晶パネルの関係図
【図１９】本発明のラビング配向処理時のラビングロールと基板の関係図
【図２０】本発明で用いられるカラーフィルターの平面図
【図２１】本発明で用いられるカラーフィルターの平面図
【図２２】本発明の液晶セルの内部の電界ベクトルと負の誘電率異方性液晶分子の動作方向を示す説明図
【図２３】本発明のアクティブマトリックス液晶パネルの斜視図
【図２４】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス液晶パネルの断面図
【図２５】本発明で用いられるカラーフィルターの平面図
【図２６】本発明で用いられるカラーフィルターの平面図
【図２７】本発明のアクティブマトリックス液晶パネルの斜視図
【図２８】本発明で用いられるカラーフィルターの平面図
【図２９】本発明の映像信号配線付近の負の誘電率異方性液晶分子の動作方向を示す説明図
【図３０】フリンジフィールド電界ベクトルの説明図
【図３１】横電界駆動方式液晶パネルの駆動電圧と透過率の関係図
【図３２】従来の横電界液晶駆動方式（ＩＰＳ…インプレーンスイッチング方式）の駆動電極構造の断面図
【図３３】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のアクティブマトリックス基板の断面図
【図３４】本発明の横電界液晶駆動方式（フリンジフィールドスイッチング方式）のスリット電極と液晶配向方向との交差角と駆動電圧の関係
【図３５】本発明の上下透明電極にスリットが形成してある時の電極の断面配置図
【図３６】本発明の上下透明電極にスリットが形成してあるタイプの画素電極の断面配置図
【図３７】本発明の上下透明電極にスリットが形成してあるタイプの画素電極の断面配置図
【図３８】本発明の上下透明電極にスリットが形成してあるタイプの画素電極の断面配置図
【図３９】本発明の上下透明電極にスリットが形成してあるタイプの画素電極の断面配置図
【図４０】本発明のアクティブマトリックス液晶パネルの斜視図
【図４１】本発明のアクティブマトリックス液晶パネルの斜視図
【図４２】本発明の上下透明電極にスリットが形成してあるタイプの上下電極をはりあわせた後の平面図
【図４３】本発明の上下透明電極にスリットが形成してあるタイプの上下電極をはりあわせた後の平面図
【符号の説明】
１‥‥走査線
２‥‥映像信号配線
３‥‥薄膜トランジスタ素子
４‥‥薄膜トランジスタ側基板に形成された透明共通電極
５‥‥スリット状パターンを有する透明画素電極
６‥‥負の誘電率異方性液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸方向
７‥‥負の誘電率異方性液晶分子の配向方向とスリット画素電極の交差角θ
８‥‥対向側基板（カラーフィルター側基板）
９‥‥静電気シールド用透明導電膜
１０‥‥遮光膜（ブラックマスク）
１１‥‥カラーフィルター層
１２‥‥カラーフィルター側平担化層
１３‥‥対向基板側配向膜
１４‥‥薄膜トランジスタ基板側配向膜
１５‥‥パッシベーション（保護膜）
１６‥‥ゲート絶縁膜
１７‥‥薄膜トランジスタ側基板
１８‥‥対向側基板（カラーフィルター側基板）に形成された透明共通電極
１９‥‥薄膜トランジスタ基板側平担化層
２０‥‥薄膜トランジスタ側共通電極
２１‥‥偏光板の偏光軸方向
２２‥‥負の誘電率異方性液晶分子
２３‥‥薄膜トランジスタ側基板に形成された透明画素電極
２４‥‥対向側基板（カラーフィルター側基板）に形成された透明スリット共通電極
２５‥‥薄膜トランジスタ側基板の液晶分子の配向方向
２６‥‥対向側基板（カラーフィルター側基板）の液晶分子の配向方向
２７‥‥映像信号配線と画素電極との間のスペース
２８‥‥従来のＩＰＳモード液晶パネルの光の透過率特性
２９‥‥従来のフリンジフィールドスイッチングモードの液晶パネルの光の透過率特性
３０‥‥本発明の横電界駆動方式液晶パネルの光の透過率特性
３１‥‥ＩＰＳモードの液晶駆動電極
３２‥‥ＩＰＳモードの画素共通電極
３３‥‥高誘電率オーバーコート平担化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004373052.tif 000004
【図４】
0004373052.tif 000005
【図５】
0004373052.tif 000006
【図６】
0004373052.tif 000007
【図７】
0004373052.tif 000008
【図８】
0004373052.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004373052.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004373052.tif 000013
【図１３】
0004373052.tif 000014
【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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