(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板、
前記絶縁基板の上に形成されており切欠き部を有する画素電極、
前記絶縁基板の上に形成されており、４角形の形状を有する中心部と、前記４角形の各頂点から前記４角形の対角線に沿って前記中心部から遠ざかる方向へと延びる４つの延部と、によって構成されたＸ字形の突起、
を備え、
前記Ｘ字形突起と前記切欠き部及び前記画素電極の外郭線によって分割される小領域は、前記画素電極が前記絶縁基板と直接接触している部分であって、略台形形状である、液晶表示装置用基板。
【請求項２】
前記小領域を構成する各辺のうち、前記Ｘ字形の突起における前記中心部に隣接する辺の対向辺は凸形曲線である、請求項１に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項３】
前記Ｘ字形の突起一つに接している４つの前記小領域の前記凸形曲線である辺を、その曲率半径を維持しながら延長すれば、一つの円をなす、請求項２に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項４】
絶縁基板、
前記絶縁基板の上に形成されており切欠き部を有する画素電極、
前記絶縁基板の上に形成されているＸ字形の突起、
を備え、
前記Ｘ字形の突起と前記切欠き部及び前記画素電極の外郭線によって分割される小領域は、前記画素電極が前記絶縁基板と直接接触している部分であり、かつ鋭角三角形であって、
前記Ｘ字形の突起は、その先端に向かって幅が広くなっている、液晶表示装置用基板。
【請求項５】
前記Ｘ字形突起は前記画素電極の下部に位置して、前記画素電極の表面を突出させている、請求項１又は４に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項６】
第１基板、
前記第１基板に形成されている画素電極、
前記第１基板と対向している第２基板、
前記第２基板に形成されている共通電極、
前記第１基板と前記第２基板のうちの少なくともいずれか一側に形成されており、４角形の形状を有する中心部と、前記４角形の各頂点から前記４角形の対角線に沿って前記中心部から遠ざかる方向へと延びる４つの延部と、によって構成された略Ｘ字形である第１小領域分割手段、
前記第１基板と前記第２基板のうちの少なくともいずれか一側に形成されている第２小領域分割手段を含み、
前記第１及び第２小領域分割手段と前記画素電極の外郭線とによって分割される小領域は、前記画素電極が前記第１基板と直接接触している部分であって、略台形形状である、液晶表示装置。
【請求項７】
第１基板、
前記第１基板に形成されている画素電極、
前記第１基板と対向している第２基板、
前記第２基板に形成されている共通電極、
前記第１基板と前記第２基板のうちの少なくともいずれか一側に形成されており、Ｘ字形である第１小領域分割手段、
前記第１基板と前記第２基板のうちの少なくともいずれか一側に形成されている第２小領域分割手段を含み、
前記第１及び第２小領域分割手段と前記画素電極の外郭線とによって分割される小領域は、前記画素電極が前記第1基板と直接接触している部分であり、かつ鋭角三角形であって、
Ｘ字形である前記第１小領域分割手段は、その先端に向かって幅が広くなっている、液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１小領域分割手段は突起であって前記第２基板に形成されており、前記第２小領域分割手段は前記第１基板の前記画素電極が有する切欠き部である、請求項６又は７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１及び第２小領域分割手段は、各々前記第１基板の前記画素電極と前記第２基板の前記共通電極が有する切欠き部である、請求項６又は７に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２小領域分割手段は前記第１基板に形成されており、前記第１小領域分割手段は前記画素電極下部に形成されている突起であり、前記第２小領域分割手段は前記画素電極が有する切欠き部である、請求項６又は７に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は一般に、共通電極及びカラーフィルターなどが形成されている上部基板と薄膜トランジスタ及び画素電極などが形成されている下部基板との間に液晶物質を注入して、画素電極と共通電極に互いに異なる電位を印加し、電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これにより光の透過率を調節することによって画像を表現する装置である。
【０００３】
ところが、液晶表示装置は視野角の狭いことが重要な短所である。このような短所を克服しようと視野角を広くするための様々な方案が開発されているが、その中でも液晶分子を上下基板に対して垂直に配向し、画素電極とその対向電極の共通電極に一定の切欠きパターンを形成したり突起を形成する方法が有力視されている。切欠きパターンを形成する方法は、画素電極と共通電極に各々切欠きパターンを形成し、これら切欠きパターンによって形成されるフリンジフィールド（fringe field）を用いて液晶分子が横になる方向を調節することによって視野角を広くする方法である。突起を形成する方法は、突起によって歪曲される電気場を用いて液晶分子の横になる方向を調節する方法である。ヨーロッパ特許公開番号ＥＰ８８４６２６号（日本国特開平１１−２５８６０６対応の最先公開公報）には、様々な突起模様が開示されている。
【０００４】
しかし、このような液晶表示装置では視野角は改善されるが、応答速度は改善されない。応答速度が遅くなると残像によって動映像の表示が難しくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が目的とする技術的課題は、液晶表示装置の視野角と共に応答速度を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明は、絶縁基板、前記絶縁基板の上に形成されており切欠き部を有する画素電極、前記絶縁基板の上に形成されており、４角形の形状を有する中心部と、前記４角形の各頂点から前記４角形の対角線に沿って前記中心部から遠ざかる方向へと延びる４つの延部と、によって構成されたＸ字形の突起、前記Ｘ字形突起と前記切欠き部及び前記画素電極の外郭線によって分割される小領域が、前記画素電極が前記絶縁基板と直接接触している部分であって、略台形形状である、液晶表示装置用基板を備える。
【０００７】
この時、前記小領域を構成する各辺のうち、前記Ｘ字形の突起における前記中心部に隣接する辺の対向辺は凸形曲線であり、Ｘ字形の突起一つに接している４つの前記小領域の凸形曲線である辺を、その曲率半径を維持しながら延長すれば、一つの円をなすようにすることもできる。
【０００８】
または、絶縁基板、前記絶縁基板の上に形成されており、切欠き部を有する画素電極、前記絶縁基板の上に形成されているＸ字形の突起、前記Ｘ字形突起と前記切欠き部及び前記画素電極の外郭線によって分割される小領域は、前記画素電極が前記絶縁基板と直接接触している部分であり、かつ鋭角三角形であって、前記Ｘ字形の突起は、その先端に向かって幅が広くなっている、液晶表示装置用基板を備える。
【０００９】
または、第１基板、前記第１基板に形成されている画素電極、前記第１基板と対向している第２基板、前記第２基板に形成されている共通電極、前記第１基板と前記第２基板のうちの少なくともいずれか一側に形成されており、４角形の形状を有する中心部と、前記４角形の各頂点から前記４角形の対角線に沿って前記中心部から遠ざかる方向へと延びる４つの延部と、によって構成された略Ｘ字形である第１小領域分割手段、前記第１基板と前記第２基板のうちの少なくともいずれか一側に形成されている第２小領域分割手段を含み、 前記第１及び第２小領域分割手段と前記画素電極の外郭線とによって分割される小領域は、前記画素電極が前記第１基板と直接接触している部分であって、略台形形状である、液晶表示装置を備える。
【００１０】
前記第１小領域分割手段は突起であって前記第２基板に形成されており、前記第２小領域分割手段は前記第１基板の前記画素電極が有する切欠き部であることができ、または、前記第１及び第２小領域分割手段は、各々前記第１基板の前記画素電極と前記第２基板の前記共通電極が有する切欠き部であることができ、前記第１及び第２小領域分割手段は前記第１基板に形成されており、前記第１小領域分割手段は前記画素電極下部に形成されている突起であり、前記第２小領域分割手段は前記画素電極が有する切欠き部であることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参考として本発明の実施例による液晶表示装置用基板について説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施例による液晶表示装置用基板の配置図であり、図２は図１のII−II'線による断面図である。
【００１３】
絶縁基板１０上に横方向にゲート線２０が形成されており、ゲート線２０と同一導電物質からなるＸ字形の突起パターン２１が形成されている。ゲート線２０とＸ字形の突起パターン２１の上にはゲート絶縁膜３０が形成されており、ゲート絶縁膜３０上には縦方向にデータ線６０が形成されている。データ線６０の上には保護膜７０が形成されており、保護膜７０上には画素電極８０が形成されている。
【００１４】
この時、一つの画素電極８０は二つのゲート線２０と二つのデータ線６０とが互いに交差して成す一つの画素領域に形成されている。また、画素電極８０は横方向に長く形成されている切欠き部８１とＸ字形の突出部７１を有する。Ｘ字形の突出部７１は、画素電極８０下部に形成されているＸ字形の突起パターン２１と突起パターン２１上に形成されているゲート絶縁膜３０及び保護膜７０によって形成される。ここで、切欠き部８１は画素電極８０を３個の部分に分割するように形成されており、Ｘ字形の突出部７１は、切欠き部８１によって分割された３個の部分を各々再び４つの領域に分割する形態で形成されている。画素領域を定義するゲート線２０とデータ線６０の上部にもゲート絶縁膜３０と保護膜７０が形成されていて、画素電極８０の外郭突起として作用する。Ｘ字形の突出部７１と切欠き部８１及び外郭突起によって分割された各小領域は等辺台形をなしている。小領域は、画素電極８０が基板１０と直接接触している部分に定義することもできる。各小領域が等辺台形をなすのは、Ｘ字形の突起の中心部が四角形をなすように幅広く形成されているからである。つまり、三角形模様の小領域の三頂点のうちで突起のＸ字形の中心と接している頂点が面取りされている。
【００１５】
このようにすると、各小領域における液晶分子の広がった（splay）構造や曲がった（bend）構造が強化されることによって応答速度が向上する。透過度１０％である状態から９０％の状態に変わるのにかかる応答時間τonと、これとは反対に透過度９０％である状態から１０％の状態に変わるかかる応答時間τoffとに対する数学式は次のようである。
【００１６】
【数１】
0004860850.tif 000002
ここで、Δεは液晶の誘電体異方性、γは回転粘性係数、ｄはセルギャップ、Ｅは印加された電圧の強さ、Ｋは弾性関連係数を各々示す。係数Ｋは次の数学式で定義される。
【００１７】
【数２】
0004860850.tif 000003
ここで、Ｋ11は液晶の広がりの弾性係数であり、Ｋ22は液晶のねじれ弾性係数であり、Ｋ33は液晶の曲りの弾性係数である。
【００１８】
前記数学式１及び２を参照すれば、応答時間τon又はτoffは係数Ｋが増加するほど、つまりＫ11又はＫ33が増加するほど短くなり、これによって応答時間も改善されることが分かる。以上のように、液晶の広がる構造や曲がる構造は応答時間を示す数式の分母項に入るＫ値がねじれ（twist）構造の場合より大きい「Ｋ2（ｔｗｉｓｔ）≦Ｋ1（ｓｐｌａｙ）、Ｋ2（ｔｗｉｓｔ）≦Ｋ3（ｂｅｎｄ）」。従って、応答時間は、広がる構造や曲がる構造がねじれ構造に比べて短く、応答速度は速い。
【００１９】
図３は本発明の第２実施例による液晶表示装置用基板の配置図であり、図４は図３のIV−IV'線による断面図である。
【００２０】
絶縁基板１０上に横方向にゲート線２０が形成されており、ゲート線２０と同一導電物質からなるＸ字形の突起パターン２１が形成されている。ゲート線２０とＸ字形の突起パターン２１の上にはゲート絶縁膜３０が形成されており、ゲート絶縁膜３０上には縦方向にデータ線６０が形成されている。データ線６０の上には保護膜７０が形成されており、保護膜７０上には画素電極８０が形成されている。
【００２１】
この時、一つの画素電極８０は二つのゲート線２０と二つのデータ線６０とが互いに交差して成す一つの画素領域に形成されている。また、画素電極８０は、横方向に長く形成されている切欠き部８１とＸ字形の突出部７１を有する。Ｘ字形の突出部７１は、画素電極８０下部に形成されているＸ字形の突起パターン２１と突起パターン２１上に形成されているゲート絶縁膜３０及び保護膜７０によって形成される。ここで、切欠き部８１は画素電極８０を３個の部分に分割するように形成されており、Ｘ字形の突出部７１は、切欠き部８１によって分割された３個の部分を各々再び４つの領域に分割する形態で形成されている。また、Ｘ字形の突出部７１を構成するゲート絶縁膜３０と保護膜７０は、Ｘ字形の中心から遠くなるほど幅が広くなるように形成されている。画素領域を定義するゲート線２０とデータ線６０の上部にもゲート絶縁膜３０と保護膜７０が形成されていて、画素電極８０の外郭突起として作用する。小領域を画素電極８０が基板１０と直接接触している部分に定義すれば、第２実施例においては小領域は鋭角三角形になる。
【００２２】
このように小領域が鋭角三角形に形成されれば、突起周辺領域での曲がる構造や広がる構造が強化される。
【００２３】
図５は本発明の第３実施例による液晶表示装置用基板の配置図である。
【００２４】
第３実施例による液晶表示装置用基板１０の層配列は第１実施例の配列と同一である。
【００２５】
第３実施例ではＸ字形の突起パターン２１と連結される共通線２２が形成されている点と、画素電極８０の外郭線が曲線になっていて小領域の外郭の境界が曲線で形成されるという点とが第１実施例とは異なる。薄膜トランジスタを構成するゲート電極２６、ソース電極６５、ドレーン電極６６などが示されている点も第１実施例を示す図１とは異なる点であるが、図１でも図示が省略されただけであり、第１実施例でも薄膜トランジスタが形成されている。
【００２６】
このように小領域の外郭境界が曲線化されれば、外郭境界の周辺領域における曲がる構造や広がる構造が強化される。
【００２７】
図６は本発明の第４実施例による液晶表示装置用基板の配置図である。
【００２８】
第４実施例は画素電極８０の外郭線の曲がる程度が第３実施例よりさらに激しく、一つのＸ字形のパターンによって分割される４つの小領域の外郭境界が円をなすように形成されている。
【００２９】
以上の実施例では突起と切欠きパターンを全て薄膜トランジスタが形成されている下部基板に形成する場合に対してのみ説明したが、これとは異なって、突起は薄膜トランジスタ基板と対向する色フィルターが形成されている上部基板に形成し、切欠き部だけを薄膜トランジスタ基板に形成することもできる。また、上下基板の全てに切欠き部のみを形成して小領域を分割することもできる。前記の二つの場合は全て小領域を分割する手段である突起や切欠き部は、第１乃至第４実施例のような平面的模様を有する。
【００３０】
図７は、従来の技術による液晶表示装置用基板と本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置用基板とを用いて製作した液晶表示装置における印加電圧Ｖと光透過率Ｔの関係を示すＶ−Ｔ曲線グラフであり、図８は、従来の技術による液晶表示装置用基板と本発明の第１及び第２実施例による薄膜トランジスタ基板とを用いて製作した液晶表示装置の電圧印加に対する応答曲線（光透過率の時間的変化）である。
【００３１】
図７において、曲線（Ａ）が従来の技術、曲線（Ｂ）が第１実施例、曲線（Ｃ）が第２実施例に対するものであり、曲線（Ｄ）は第２実施例でＸ字形の中心と接した三角形小領域の角度をさらに小さくした場合に対するものである。従来の技術によるものが多少高い透過率を示しているが、本発明の実施例によるものもＳ字型Ｖ−Ｔ曲線を示していて、階調表示に無理が無いことが分かる。
【００３２】
図８では曲線（Ｅ）が従来の技術、曲線（Ｆ）が第１実施例、曲線（Ｇ）が第２実施例、曲線（Ｈ）が第２実施例でＸ字形の中心と接した三角形小領域の角度をさらに小さくした場合に対するものである。従来の技術に比べて本発明の実施例による応答曲線がオン（ｏｎ）状態でさらに平滑であることが分かる。
【００３３】
次の表１は従来の技術による液晶表示装置と本発明の実施例による液晶表示装置との応答時間を比較したものである。
【００３４】
【表１】
0004860850.tif 000004
【００３５】
表１に示したように、本発明の実施例による液晶表示装置の応答時間が従来技術のものに比べて短い。これは、前述したように、液晶分子の曲がる構造や広がる構造が強化された結果である。
【００３６】
図９ａはデータ線と画素電極の間の距離が５μｍである場合の画素状態であり、図９ｂはデータ線と画素電極の間の距離が１０μｍである場合の画素状態である。
【００３７】
図面から分かるように、画素電極間の距離が１０μｍである場合が５μｍである場合に比べて三角形の小領域内で形成されるブラシ（brush）またはテクスチャー（texture）がさらに少ないことが分かる。つまり、画素電極間の距離が遠くなるほど小領域内で液晶配列が安定になり、ブラシが少なくなる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のような構造で液晶表示装置用基板を製造すれば、各小領域での液晶分子の曲がる構造と広がる構造が強化されて応答速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置用基板の配置図である。
【図２】図１のII−II'線による断面図である。
【図３】本発明の第２実施例による液晶表示装置用基板の配置図である。
【図４】図３のIV−IV'線による断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による液晶表示装置用基板の配置図である。
【図６】本発明の第４実施例による液晶表示装置用基板の配置図である。
【図７】本発明の第１乃至第４実施例による液晶表示装置用基板を用いて製作した液晶表示装置のＶ−Ｔ曲線グラフである。
【図８】本発明の第１乃至第４実施例による薄膜トランジスタ基板を用いて製作した液晶表示装置の電圧印加に対する応答曲線である。
【図９ａ】データ線と画素電極との間の距離が５μｍである場合の画素状態である。
【図９ｂ】データ線と画素電極との間の距離が１０μｍである場合の画素状態である。
【符号の説明】
１０  絶縁基板
２０  ゲート線
２１  Ｘ字形突起パターン
２２  共通線
２６  ゲート電極
３０  ゲート絶縁膜
６０  データ線
６５  ソース電極
６６  ドレーン電極
７０  保護膜
７１  Ｘ字形の突出部
８０  画素電極
８１  切欠き部
【図１】
0004860850.tif 000005
【図２】
0004860850.tif 000006
【図３】
0004860850.tif 000007
【図４】
0004860850.tif 000008
【図５】
0004860850.tif 000009
【図６】
0004860850.tif 000010
【図７】
0004860850.tif 000011
【図８】
0004860850.tif 000012
【図９ａ】
0004860850.tif 000013
【図９ｂ】
0004860850.tif 000014