JP2003322867A

JP2003322867A - アクティブマトリクス型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003322867A
Application number: JP2002132256A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Umeda; 啓之梅田; Yasushi Tomioka; 冨岡　　安
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】横電界方式アクティブマトリクス型液晶表示装
置で長時間同一パターン表示した際に、表示境界部に生
じる輝度ムラを低減する。【解決手段】隣接する画素の画素電極の屈曲方向を逆方
向にすることにより、画素電極の屈曲部近傍の液晶配向
のベンド変形の方向が隣接画素間で逆方向になる。この
結果、ベンド変形の時間変化により誘起される液晶中の
流動の方向が隣り合う画素間で逆方向になり相殺され
る。この結果、パターン表示領域内部での液晶中の流動
が低減して、表示境界部での流動状態の急激な変化も低
減される。この結果、表示境界部のイオン性不純物の濃
度変化が抑制され、長時間同一パターン表示しても表示
境界部に輝度ムラの生じない高画質で、広視野角の液晶
表示装置を得ることができる。

Description

【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に係
り、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用して液晶を
駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ホモジニアス配向させた液晶層に略平行
な電圧を印加して液晶の配向方向を基板面内で変化させ
るアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方式（Ｉ
ＰＳ（In Plane Switchinｇ）方式）が視野角を飛躍的
に拡大する方法として実用化されている。更に、色調の
視野角依存性をも改善するＩＰＳ方式の液晶表示装置に
関する技術として、電場印加時における液晶の配向方向
を基板面内若しくは一つの画素内において２方向存在さ
せる技術も実用化されている（特開平９−１０５９０８
号公報，特開平０９−２５８２６９号公報）。

【０００３】また、液晶表示装置では、同一パターン表
示を長時間行った後に別の表示パターンを表示させた場
合、それまで表示されていた表示パターンが同時に表示
されてしまう、いわゆる残像現象の発生という問題があ
る。この残像現象の発生機構（原因）は明らかではない
が、例えば特開平７−１８１４３９号公報には、残像現
象が発生するのは液晶分子中の双極子が配向膜の分極を
誘発することが原因であると考え、これを低減するため
に液晶分子中の置換基の双極子モーメントを３デバイ以
下にする技術が、残像を抑制する方法が記載されてい
る。一方、特開２０００−６６２１０号公報には、残像
現象の原因を液晶中のイオン性不純物が配向膜に吸着す
ることと考え、液晶中のイオン性不純物をＴＦＴ基板側
の配向膜よりも対向基板側の配向膜に多く吸着させて残
像を低減する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】残像抑制に関する上記
特開平７−１８１４３９号公報及び特開２０００−６６
２１０号公報に記載された技術は、確かに表示パターン
内部の輝度の変化を低減することはできる。

【０００５】しかしながら、この技術では表示パターン
境界部に生じる輝度の変化を抑制する手段において課題
を残している。即ち、残像現象を抑制し、表示パータン
の境界部に生じる輝度ムラを抑制する具体的な方法は提
案されていない。

【０００６】そこで、本願発明は、残像現象を抑制し、
特に表示境界部においても輝度ムラを抑制することがで
きるアクティブマトリクス型液晶表示装置の提供をする
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題、特に境界部
において輝度ムラが発生する原因を本発明者らが鋭意検
討したところ、液晶中のイオン性不純物の濃度が輝度ム
ラ部では正常部と異なっていることを見出した。

【０００８】即ち、前記目的を達成するために、本発明
では以下の手段を用いる。

【０００９】第一の手段として、複数の走査電極と、複
数の信号電極と、複数の走査電極と複数の信号電極との
交差に対応して形成される複数の画素と、を有する液晶
表示装置であって、各画素は折れ曲がった画素電極を有
し、この画素電極と、信号電極若しくは走査電極を挟ん
で隣接する画素の画素電極とは逆向きに折れ曲がってい
ることを特徴とする。

【００１０】または、第二の手段として、複数の走査電
極と、複数の信号電極と、複数の走査電極と複数の信号
電極との交差に対応して形成される複数の画素と、を有
する液晶表示装置であって、各画素は折れ曲がった画素
電極と、この画素電極に対応して折れ曲がった対向電極
と、を有し、この画素電極及びこの対向電極は、信号電
極若しくは走査電極を挟んで隣接する画素における画素
電極及び対向電極の夫々の電極と逆向きに折れ曲がって
いることを特徴とする。

【００１１】第三の手段として、複数の走査電極と、複
数の信号電極と、複数の走査電極と複数の信号電極との
交差に対応して形成される複数の画素と、を有する液晶
表示装置であって、各画素は折れ曲がった画素電極を有
し、この画素電極と、信号電極をはさんで隣接する画素
の画素電極とは逆向きに折れ曲がっており、走査電極を
挟んで隣接する画素の画素電極とも逆向きに折れ曲がっ
ていることを特徴とする。

【００１２】第四の手段として、複数の走査電極と、複
数の信号電極と、複数の走査電極と複数の信号電極との
交差に対応して形成される複数の画素と、を有する液晶
表示装置であって、各画素は折れ曲がった画素電極と、
この画素電極に対応して折れ曲がった対向電極と、を有
し、この画素電極及びこの対向電極は、信号電極を挟ん
で隣接する画素における画素電極及び対向電極の夫々の
電極と逆向きに折れ曲がっており、走査電極を挟んで隣
接する画素における画素電極及び対向電極の夫々の電極
とも逆向きに折れ曲がっていることを特徴とする。

【００１３】第五の手段として、複数の走査電極と、複
数の信号電極と、複数の走査電極と複数の信号電極との
交差に対応して形成される複数の画素と、を有する液晶
表示装置であって、各画素は折れ曲がった画素電極と、
折れ曲がった対向電極と、を有し、この画素と信号電極
を挟んで隣接する画素とは鏡面対象となっていることを
特徴とする。

【００１４】第六の手段として、第五の手段において、
画素は、走査電極を挟んで隣接する画素とも鏡面対称と
なっていることを特徴とする。

【００１５】上記手段により残像現象を低減することが
できるのは、イオン濃度の分布が以下のようなメカニズ
ムにより発生するためと考えられる。

【００１６】従来のＩＰＳ方式ＬＣＤでは、長細い形状
の画素電極を屈曲した形状にすることにより液晶配向方
向の異なる領域を形成し、さらにこの電極屈曲部を用い
て画素を画素電極の延長方向に偶数等分割することによ
り、配向方向の異なる２領域の面積を等しくして色調変
化を抑制していた。このような画素構造では画素電極の
延長方向に沿った屈曲部の数が奇数となるため、右向き
に屈曲した屈曲部と左向きに屈曲した屈曲部の数に差が
生じていた。たとえば、画素を画素電極の延長方向に沿
って４分割すると屈曲部の数は３箇所となり、右向きも
しくは左向きの屈曲部が他方に比べて１箇所多くなる。
この結果、屈曲部に生じる右向きのベンド変形の数と左
向きのベンド変形の数にも差が生じ、従来のＩＰＳ方式
ＬＣＤでは画素内のベンド配向変形の総和がゼロになら
ない。

【００１７】一方、液晶を駆動するとフレーム周期に同
期した液晶の配向方向変化であるフレーム応答が生じ
る。このフレーム応答は液晶中のイオン性不純物の量が
多いと電圧保持率が低下するためより強調される。この
ような配向ベクトルのフレーム応答はベンド変形量を周
期的に変化させる。このようなベンド変形量の時間変化
は液晶内に流動を誘起することが知られており、前述し
たように画素内のベンド変形量の総和はゼロではないの
で、駆動波形を印加して液晶を駆動すると画素内に一定
の流動が発生することになる。

【００１８】従来のＩＰＳ方式液晶ディスプレイでは、
同じ構造の画素がマトリクス状に上下左右に配置されて
いるため、白ベタパターンを表示すると、パターン表示
領域内部の各画素に同じ方向の流動が生じる。この結
果、パターン表示領域内部とその周辺領域とで液晶中の
流動が異なった状態になり、表示境界部で流動状態が急
激に変化する。このような流動状態の急激な変化が原因
となって表示境界部でイオン性不純物の濃度が変化する
と考えられる。このようなイオン性不純物の濃度が変化
した表示境界部で輝度ムラが生じ残像が発生すると考え
られる。

【００１９】前述の手段によると、隣接する画素の画素
電極の屈曲方向が逆になるので、画素内のベンド配向変
形の方向も隣接画素間で反転する。この結果、液晶中の
流動方向が隣り合う画素間で逆方向になり、液晶中の流
動が隣接画素間で相殺するため、パターン表示領域内部
の流動が抑制される。この結果、表示境界部のイオン性
不純物の濃度変化も抑制され、輝度ムラの発生を低減す
ることが可能となる。

【００２０】また、上記手段とは別の第七の手段とし
て、一対の基板と、一対の基板に挟持された液晶層と、
一対の少なくとも一方の基板に形成される複数の走査電
極と、複数の信号電極と、複数の走査電極と複数の信号
電極との交差に応じて形成される複数の画素と、複数の
画素に対応して設けられる画素電極と、対向電極と、ア
クティブ素子と、を有する液晶表示装置であって、画素
電極は折れ曲がっており、画素が折れ曲がっている方向
は、信号電極若しくは走査電極を挟んで隣接する画素に
おける画素電極が折れ曲がっている方向に対し、逆方向
で折れ曲がっていることを特徴とする。

【００２１】また、第八の手段として、第七の手段にお
いて、画素電極において、画素電極の延びる方向と液晶
層の初期配向方向とのなす角がθ（θ＞０）である部分
の長さと、−θである部分の長さとがほぼ同じ長さであ
り、画素電極が折れ曲がりの数は偶数であることを特徴
とする。

【００２２】加えて、第九の手段として、第八の手段に
おいて、液晶層は、誘電率異方性が正の液晶層であり、
θは５°〜３０°であることを特徴とする。

【００２３】加えて、第十の手段として、第八の手段に
おいて、液晶層は、誘電率異方性が負の液晶層であり、
θは６０°〜８５°であることを特徴とする。

【００２４】また、第十一の手段として、第一又は第二
の手段において、走査電極，信号電極のうちの少なくと
も一種の配線電極が折れ曲がった形状であることを特徴
とする。

【００２５】また、第十二の手段として、第十一の手段
において、折れ曲がった配線電極は信号電極であり、か
つ信号電極は折れ曲がった画素電極とほぼ平行となるよ
うに折れ曲がっており、画素電極は走査電極を挟んで隣
接する画素の画素電極とは逆向きに折れ曲がっているこ
とを特徴とする。

【００２６】また、第十三の手段として、第十一の手段
において、折れ曲がった配線電極は走査電極であり、か
つ走査電極が折れ曲がった画素電極とほぼ平行となるよ
うに折れ曲がっており、画素電極は信号電極を挟んで隣
接する画素の画素電極とは逆向きに折れ曲がっているこ
とを特徴とする。

【００２７】また、第十四の手段として、第十二又は第
十三の手段において、各画素の対向電極と接続された共
通電極を有し、共通電極が画素電極とほぼ平衡となるよ
うに折れ曲がった部分を有することを特徴とする。

【００２８】また、第十五の手段として、第十一〜第十
四の手段の何れかにおいて、各画素の対向電極と接続さ
れた共通電極を有し、この共通電極が画素の中央部に配
置されていることを特徴とする。

【００２９】また、第十六の手段として、第十一〜第十
四の手段の何れかにおいて、信号電極上に共通電極が絶
縁層を介して重畳されており、この絶縁層が有機物層を
含むことを特徴とする。

【００３０】また、第十七の手段として、第十六の手段
において、絶縁層が無機膜層と有機膜層から形成される
ことを特徴とする。

【００３１】また、第十八の手段として、第十一〜第十
七の手段の何れかにおいて、液晶層中の液晶組成物がシ
アノ基を有する化合物を含むことを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本出願に係る発明を実施例
により説明する。但しこれら実施例は本出願に係る発明
の例示であり、本発明の範囲を何等制限するものではな
い。

【００３３】（実施例１）図１は本実施例に係るアクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置のＴＦＴ基板における
数画素分の領域を抜き出して例示した図である。図１に
おけるＴＦＴ基板は、各種電極群と、短絡を防ぐための
絶縁膜と、薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタ及び
電極群を保護する保護膜と、を誘電体基板（ガラスやプ
ラスチック等）上に形成したものである。

【００３４】図１において、１は信号電極、２は走査電
極、３は対向電極、４は共通電極、５は画素電極、６は
ドレイン電極、７はソース電極、８はｉ型半導体層、９
は薄膜トランジスタ、１０は蓄積容量、１１は画素開口
部であり、本実施例におけるアクティブマトリックス型
液晶表示装置は、対向電極３と画素電極５との間に電圧
を印加して液晶層１６内の液晶分子の配向方向を制御す
ることによって画像表示を行う。

【００３５】走査電極２，共通電極４は図１の左右方向
に延在し、上下方向に複数本平行して配置されている。
信号電極１は図１の上下方向に延在し、左右方向に複数
本平行して配置されている。

【００３６】走査電極２，共通電極４及び対向電極３は
クロム（Ｃｒ）をパターニングすることによって同層に
形成されており、特に対向電極３及び共通電極４は一体
に形成されている。また信号電極１と画素電極５及びド
レイン電極６もクロム(Ｃｒ)をパターニングすることに
よって同層に形成されている。但し、本実施例では金属
膜としてＣｒを用いているが、これに限定されるもので
はなく、Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｃｕなどの金
属膜を用いることも可能である。また、共通電極４及び
走査電極２は、それぞれ信号電極１と交差する部分にお
いて信号電極１と短絡する確率を小さくするために、線
幅を細くし、更に夫々の交差する部分にｉ型半導体層を
配置している（但し図示せず）。

【００３７】各画素は隣接する２本の信号電極１と隣接
する２本の走査電極２との交差（４本の電極で囲まれる
領域）に対応して形成されている。なお図１では６画素
分を図示している。各画素には薄膜トランジスタ９，蓄
積容量１０，画素電極５および対向電極３が配置されて
おり、ソース電極７と画素電極５は一体に形成され薄膜
トランジスタ９と接続されている。

【００３８】各画素において、画素電極５とそれに対応
する対向電極３は互いに対向して櫛歯状に形成され、そ
れぞれ図１の上下方向（液晶の初期配向方向（Δε＞０
の場合、本実施例において以下同じ））に長細く延びた
電極となっている。また、画素電極５と対向電極３はそ
れぞれ３箇所で折れ曲がっており、図１の上下方向(液
晶の初期配向方向)と１５°の角度をなす方向に延びて
いる部分と、−１５°の角度をなす方向に延びている部
分とを有している。そして本実施例では図１に示すよう
に、ある画素内の画素電極５及び対向電極３の屈曲方向
（画素内の電極の凹凸方向）と、その画素の左右方向で
隣接する画素内の画素電極５及び対向電極３の屈曲方向
とが互いに逆方向を向くように配置されている（画素電
極同士，対向電極同士が信号電極を挟んで鏡面対称とな
っている）。

【００３９】図２は本実施例に係るアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置の画素の断面図であり、図１のＡ−
Ａ′切断線部分に対応している。図２において、１２は
第１の誘電体基板、１３は絶縁膜、１４は保護膜、１５
は配向膜、１６は液晶層、１７はオーバーコート膜、１
８はカラーフィルタ、１９はブラックマトリクス、２０
は第２の誘電体基板、２１は偏光板である。

【００４０】なお、配向膜１５は膜厚約８０ｎｍのポリ
イミドであり、液晶を配向させるためにその表面にラビ
ング処理を施している。液晶材料は誘電率異方性△εが
正でその値が７.３、屈折率異方性△ｎが０.０７４(５
８９ｎｍ，２０℃）のネマチック液晶を用いている。ラ
ビング方向は上下基板で互いに平行である。また、ＴＦ
Ｔ基板とカラーフィルタ基板の間には、液晶層の厚み
（ギャップ）を一定に保つためのスペーサとして支柱が
形成され、両基板間の液晶層１６は表示領域を取り囲む
ようにシール材で密封されている（但し図示せず）。こ
こでスペーサ材としてはアクリル樹脂等を用いることが
でき、シール材としてはエポキシ樹脂等を用いることが
できる。なお液晶層の厚み（ギャップ）は、上下基板間
に形成した支柱の高さで制御し、４.０μｍとした。

【００４１】図３は図１のＢ−Ｂ′切断線における薄膜
トランジスタ９の断面を示す図である。薄膜トランジス
タ９は、走査電極２と兼用のゲート電極，絶縁膜１３，
ｉ型半導体層８，画素電極５と兼用で一体に形成された
ソース電極７，信号電極１と一体に形成されたドレイン
電極６を有する。なお、ｉ型半導体層８の厚さは0.2μ
ｍであり、非晶質シリコンで形成されている。また、ソ
ース電極７とｉ型半導体層８，ドレイン電極６とｉ型半
導体層８の間のそれぞれにはオーミックコンタクト用に
リン（Ｐ）をドープしたＮ（＋）型非晶質シリコン半導
体層２２が形成されている。なお絶縁膜１３は窒化珪素
で形成されており、膜厚は０.２４μｍである。また本
実施例では薄膜トランジスタ９や信号電極１，画素電極
５上に形成される保護膜１４は０.３μｍの窒化珪素で
形成されているが、保護膜１４を窒化珪素上に有機膜
（アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の透明樹脂材料）を積
層した２層構造とすることも可能である。

【００４２】図４は第２の誘電体基板２０にブラックマ
トリクス１９，カラーフィルタ１８，オーバーコート膜
１７を順次形成して作成したカラーフィルタ基板を示
す。

【００４３】ブラックマトリクス１９には、たとえば、
カーボンや有機顔料をレジスト材に混入した材料が用い
られる。カラーフィルタ１８には、たとえばアクリル樹
脂に顔料を分散した材料が用いられ、図面上左右の方向
に赤，青，緑の繰り返しでストライプ状に構成されてい
る。オーバーコート膜１７は、たとえば、アクリル樹
脂，エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で形成される。

【００４４】図５は、表示マトリクス部の等価回路とそ
の周辺回路の結線図を示したものである。

【００４５】図５は回路図ではあるが、実際の幾何学的
配置に対応して描かれている。図中の符号２３は複数の
画素を二次元状に配列したマトリクス・アレイを意味
し、符号Ｘは映像信号駆動回路２５に接続される信号電
極１を意味し、添字Ｇ，ＢおよびＲがそれぞれ緑，青お
よび赤画素に対応して付加されている。符号Ｙは垂直走
査回路２４に接続された走査電極２を意味し、添字１，
２，３，…，end が走査タイミングの順序に従って付加
されている。なお電源回路２６は映像信号駆動回路２５
及び垂直走査回路２４に接続され、安定的に複数の分圧
した電圧を供給する。また電源回路２６には、ホスト
（上位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰極線管）用の情
報をＴＦＴ液晶表示装置用の情報に交換する回路や、共
通電極４を駆動する回路を含めても良い。

【００４６】図６は、液晶表示モジュール２７の各構成
部品を示す分解斜視図である。

【００４７】液晶表示モジュールは、金属板からなり表
示窓２９を有する枠状のシールドケース２８（メタルフ
レーム）と、図１乃至図４で示される構成を有する液晶
表示パネル３０と、映像信号駆動回路基板３１と、走査
信号駆動回路基板３２と、電源回路基板３３と、駆動回
路基板どうしを電気的に接続するフラットケーブル３４
と、光拡散板３５と、導光体３６と、反射板３７と、バ
ックライト蛍光管３８と、バックライトケース３９と、
インバータ回路基板４０と、を図に示すような上下の配
置関係で各部材を積み重ねたものである。なお、液晶表
示モジュール２７は、シールドケース２８に設けられた
爪とフックによって全体が固定されるようになってい
る。またバックライトケース３９はバックライト蛍光管
３８，光拡散板３５，導光体３６，反射板３７を収納す
る構成となっており、導光体３６の側面に配置されたバ
ックライト蛍光管３８の光を、導光体３６，反射板３
７，光拡散板３５により表示面で一様なバックライトに
し、液晶表示パネル３０側に出射する。バックライト蛍
光管３８にはインバータ回路基板４０が接続されてお
り、バックライト蛍光管３８の電源へと更に接続され
る。なお、この液晶モジュールを用いることで液晶モニ
タへの応用が可能であり、またチューナ等を付すことで
液晶テレビへの応用も可能である。

【００４８】次に本実施例に係る液晶表示装置の作用に
ついて、図２〜図６を考慮しながら再び図１を基に説明
する。

【００４９】ＴＦＴ基板上にはラビング処理された配向
膜により、電圧無印加時において液晶層は図１の基板上
下方向に沿って配向している（液晶の初期配向方向）。
なお、画素電極５，対向電極３は夫々基板上下方向と１
５°，−１５度の折れ曲がりを有しているため、電場を
印加した場合における電場の方向（印加電界方向）は基
板上下方向と７５°の角度をなすようになっている。ま
たノーマリクローズ特性（画素に印加される電圧を増加
させるに従い透過率が上昇する特性）の液晶表示装置を
得るため、ＴＦＴ基板の偏光子を液晶層のラビング方向
と一致させ、カラーフィルタ基板上の偏光子をＴＦＴ基
板の偏光子と直行させている。

【００５０】本実施例の液晶表示装置の各画素におい
て、画素電極５と対向電極３はそれぞれ３箇所で屈曲し
た形状となっており、図１の上下方向と１５°の角度を
なす方向に延びている部分と、−１５°の角度をなす方
向に延びている部分とを有しており、またその画素の左
右方向で隣接する画素内の画素電極５及び対向電極３の
屈曲方向とが互いに逆方向を向くように配置されている
（画素同士が信号電極を挟んで鏡面対称となってい
る）。即ち本願発明は画素電極５及び対向電極３を信号
電極１を挟んで鏡面対称とすることで、液晶を駆動する
際に画素間に発生する液晶層の流動を相殺することがで
き（ベンド変形の総和を相殺でき）、液晶層におけるイ
オン性不純物濃度変化を抑制し、残像現象を抑えること
が可能となる。なお、この場合において薄膜トランジス
タ９や蓄積容量１０の配置も信号電極を挟んで互いに鏡
面対称となるように配置することは有用である。

【００５１】以上本実施例のアクティブマトリクス型液
晶表示装置を用いて液晶駆動を行ったところ、上下左右
１６０°以上でコントラスト比１０以上を維持し、階調
反転が発生しなかっただけでなく、連続１２時間の同一
パターン表示後も表示境界部に輝度ムラによる表示不良
が発生しなかった。これにより長時間の同一表示を行っ
ても表示境界部に輝度ムラを生じない高画質で色調変化
の生じない広視野角のアクティブマトリクス型液晶表示
装置を提供することができた。

【００５２】なお、本実施例では液晶の初期配向方向と
画素電極とのなす角θが１５°となっているが、特に１
５°にする必要はなく、０°を超え９０°未満であれば
良い。リバースツイストドメインを抑制し、透過率も高
い特性を得るためにはθは５°から３０°の範囲が望ま
しい。

【００５３】また、液晶材料として負の誘電率異方性を
持つ材料を用いた場合には、液晶の初期配向の方向を図
１の走査電極２と平行になる（図１の左右方向）ラビン
グ処理を行い、初期配向方向と画素電極とのなす角θが
６０°から８５°の範囲となるようにすることが望まし
い。

【００５４】また、図１では共通電極４が走査電極２の
両脇近くに配置されているが、共通電極４を隣り合う走
査電極間のほぼ中央の位置に配置することも可能であ
る。この場合には共通電極４と走査電極２との距離を離
すことができるので、これらの電極間の短絡を生じ難く
することができる。

【００５５】（比較例１）本比較例では画素が上下左右
にマトリクス状に配置され、画素内の画素電極５と対向
電極３の屈曲方向が全ての画素で同じ方向を向いている
点を除いて実施例１と同様の構成とした。

【００５６】本比較例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置では上下左右１６０度以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
得ることができたが、連続して１２時間同一パターンを
表示したところ、表示境界部に輝度ムラが発生し、本願
発明が目的とする液晶表示装置を得ることができなかっ
た。

【００５７】これは表示パターン内の液晶層の流動が同
一方向に揃うため、パターン表示領域内部とその周辺領
域とで液晶を駆動する際に画素間に発生する電場の乱れ
や液晶中の流動が異なった状態となり、流動状態が急激
に変化する表示境界部のイオン性不純物の濃度が変化
し、残像現象を発生させたためと考えられる。

【００５８】（実施例２）本実施例は以下を除いて実施
例１と同じ構成である。

【００５９】本実施例は図１における左右方向に隣接す
る画素内の画素電極５と対向電極の屈曲方向が同じ方向
に向いており、上下方向に隣接する画素内の画素電極５
と対向電極３の屈曲方向が左右逆方向を向いているよう
に各画素を配置してある。

【００６０】このような配置とすることにより、画素電
極５や対向電極３の屈曲部で液晶を駆動した際に発生す
る液晶層内の流動を上下の画素間で相殺させることがで
きるため、表示領域内部の液晶流動が抑制されて表示境
界部でのイオン性不純物の濃度変化抑制が可能となる。

【００６１】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。

【００６２】（実施例３）本実施例は以下を除いて実施
例１と同じ構成である。

【００６３】本実施例では、画素電極５と対向電極３の
屈曲方向が上下左右に隣接する各画素間で互いに逆方向
を向くように各画素を配置した。このような配置とする
ことにより、画素電極５や対向電極３の屈曲部で液晶を
駆動した際に発生する液晶層内の流動を上下左右の各画
素間で相殺させることができるため、表示領域内部の液
晶流動を抑制する効果がより大きくなる。

【００６４】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。

【００６５】（実施例４）本実施例は以下を除いて実施
例２と同じ構成である。

【００６６】図７に示したように、信号電極とその両脇
の対向電極を屈曲した形状にして画素電極と平行に配置
した。このような構成にすることにより、実施例２に比
べて開口率を大きくすることができた。

【００６７】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。ま
た、実施例２に比べて、輝度が８％上昇した。

【００６８】（実施例５）図８に本実施例における画素
の電極構造とその配置を４画素分について示す。本実施
例では画素電極と対向電極は図の左右方向に延びた長細
い形状となっており、それぞれ１箇所の屈曲部を有す
る。さらに左右方向に隣接する画素内の画素電極５と対
向電極３の屈曲方向が互いに逆方向を向いている。なお
この点を除いて本実施例は実施例１と同様である。

【００６９】このような配置とすることにより、本実施
例のような画素電極と対向電極の延長方向が左右方向の
場合でも、画素電極５や対向電極３の屈曲部で液晶を駆
動した際に発生する液晶層内の流動を上下の画素間で相
殺させることができるため、表示領域内部の液晶流動が
抑制されて表示境界部でのイオン性不純物の濃度変化抑
制が可能となる。

【００７０】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。

【００７１】（実施例６）本実施例は以下を除いて実施
例５と同じ構成である。

【００７２】画素電極５，対向電極３，走査電極２，走
査電極２の両脇の共通電極４、を屈曲した形状にし夫々
を平行に配置した。

【００７３】このような構成とすることにで、実施例５
に比べて開口率を大きくすることができる。

【００７４】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。ま
た、実施例５に比べて、輝度が４％上昇した。

【００７５】（実施例７）本実施例に係る液晶表示装置
を図９に示す。

【００７６】図９の上下方向に延長した画素電極５と対
向電極３の折れ曲がりの数を２箇所として上下方向の１
画素を分割する数を３とした。これら上下方向に３分割
された画素の各部分（副画素）は、図９の上下方向に対
して１５°の方向に延長された部分と、図９の上下方向
に対して−１５°の方向に延長された部分とを有してい
る。なお、両端の副画素（図９の上下方向に対して１５
°の方向に延長された部分）同士はほぼ同じ面積となっ
ており、さらに中央部の副画素（図９の上下方向に対し
て−１５°の方向に延長された部分）の面積が両端の複
画素のほぼ２倍となるようにした。これ以外の点は実施
例４とほぼ同様である。

【００７７】このような構成とすることで、電圧印加時
における液晶の配向方向の異なる２つの領域の面積が１
画素内でほぼ等しくなるため、電極屈曲数を偶数とした
場合でも色調の視野角依存性を抑制できる。また、逆向
きの屈曲方向の屈曲部（折れ曲がり）が画素内に同じ数
だけ配置されるので、一方の屈曲部近傍でベンド変形の
時間変化に起因して液晶中の流動が生じても、他方の屈
曲部近傍で生じる逆方向の流動により画素内で相殺し、
表示境界部のイオン性不純物の濃度変化も抑制すること
が出来る。

【００７８】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。

【００７９】（実施例８）図１０に本実施例に係る液晶
表示装置を示す。

【００８０】図１０において、隣り合う走査電極２の中
間に共通電極４を配置し一つの画素を二つの画素部分
（副画素）に分割した。対向電極３は共通電極４から上
下方向へ延びるよう形成した。画素電極５は、薄膜トラ
ンジスタ９に接続されるソース電極７と一体に形成した
画素電極５と、共通電極４と絶縁膜を介して重ねられた
蓄積容量１０から上下方向に延びる画素電極と、に分け
て配置した。また、共通電極によって上下に分けられた
画素の部分（副画素）は、画素電極および共通電極と液
晶の初期配向方向とのなす角が同じになるように配置さ
れている。この点を除いて実施例４と同じ構成である。

【００８１】本実施例では、画素中央部の共通電極で上
下方向に副画素が分断され、また夫々の副画素も電極の
折れ曲がりにより二つに分けられるため、結果として画
素が上下方向に４分割されるが、画素電極，共通電極の
屈曲部は２箇所あり、互いに屈曲方向が逆となってい
る。つまり、逆向きの屈曲方向の屈曲部が画素内に同じ
数だけ配置されるので、一方の屈曲部近傍でベンド変形
の時間変化に起因して液晶中の流動が生じても、他方の
屈曲部近傍で生じる逆方向の流動により画素内で相殺す
ることができる。

【００８２】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。

【００８３】（実施例９）本実施例に係る液晶表示装置
のＴＦＴ基板を図１１に示す。

【００８４】共通電極を隣り合う走査電極の中間に配置
し、一つの画素を上下二つの画素部分（副画素）に分割
した。保護膜１４上には有機膜（例えばアクリル樹脂）
を１.０μｍの膜厚に形成し、その上に長細い屈曲した
形状の対向電極を透明導電膜（例えばＩＴＯ，ＩＺＯ，
ＩＴＺＯ）で形成した。共通電極と対向電極はスルーホ
ール４１を通して接続した。透明導電膜で形成された対
向電極は、信号電極および走査電極上の領域にもこれを
覆うように形成した。薄膜トランジスタに接続されるソ
ース電極と一体に形成した画素電極は共通電極と絶縁膜
を介して重ねられた蓄積容量１０から上下方向に延長す
るように配置した。なおこの場合、信号電極の両脇から
の光漏れは発生しない構造であるため、ブラックマトリ
クス１９はゲート電極上にのみストライプ状に形成し
た。これ以外の点は実施例４と同様である。

【００８５】このような構成にすることにより、対向電
極が信号電極からのノイズ電界を遮蔽する効果が高まる
ため、１画素あたりの対向電極の幅を小さくして開口率
を高めることができる。なお、スミアと呼ばれる表示不
良の原因となる信号電極や走査電極と対向電極間との間
の容量の上昇は誘電率の低い有機膜を１.０μｍの厚さ
で介在させることにより抑制されている。

【００８６】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。ま
た、実施例４に比べて、輝度が２８％上昇した。

【００８７】（実施例１０）本実施例は以下を除いて実
施例９と同じ構成である。

【００８８】本実施例に係る液晶表示装置は、画素電極
も対向電極と同層の透明導電膜で形成した。ソース電極
は画素電極に重なるように共通電極上まで延長され蓄積
容量１０の一部を形成した。画素電極は蓄積容量部に設
けられたスルーホールによりソース電極と接続した。

【００８９】このような構成とすることにより、画素電
極と液晶層の間の距離が実施例９に比べて近くなるた
め、低駆動電圧で液晶を駆動できるようになる。

【００９０】本実施例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、上下左右１６０°以上においてコントラスト
比１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角を
保持し、かつ連続１２時間の同一パターン表示後も表示
境界部には輝度ムラによる表示不良は生じなかった。

【００９１】（実施例１１）本実施例は以下を除いて実
施例１と同じ構成である。

【００９２】ＴＦＴ基板と対向基板の間に挟んだネマチ
ック液晶組成物にシアノ基を有する液晶化合物として４
−（４−シアノ−３，５−ジフルオロフェニル）ペンチ
ルシクロヘキサンを５重量％添加した。

【００９３】シアノ基を有する液晶化合物は駆動電圧を
低減するために有効であるが、液晶層のインピーダンス
が低下し易く、電圧保持率が低下し易いという問題があ
り、長時間の同一パターン表示により表示境界部の輝度
ムラが発生し易いと考えられる。

【００９４】しかしながら、本実施例のアクティブマト
リクス型液晶表示装置は、上下左右１６０°以上におい
てコントラスト比１０以上を維持しつつ階調反転が生じ
ない広視野角を保持し、かつ連続１２時間の同一パター
ン表示後も表示境界部には輝度ムラによる表示不良は生
じなかった。

【００９５】この様に、シアノ基を有する液晶化合物の
ような液晶層のインピーダンスを低下させる液晶化合物
を用いた場合でも、液晶層の流動を相殺して表示領域内
の流動を低減する効果により、表示境界部のイオン性不
純物濃度の局所的な変化が抑制されるため、輝度ムラが
発生しない高画質な画像を得る事ができた。

【００９６】

【発明の効果】以上、本願発明により、残像減少を抑制
し、特に表示境界部においても輝度ムラを抑制すること
ができるアクティブマトリクス型液晶表示装置の提供を
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置における画素の電極構造
と配置の典型例を示す図。

【図２】本発明の液晶表示装置における単位画素内の断
面の一部を示す図。

【図３】本発明の液晶表示装置における薄膜トランジス
タ素子の断面図。

【図４】本発明の液晶表示装置におけるカラーフィルタ
基板の典型例を示す図。

【図５】本発明の液晶表示装置のマトリクス部とその周
辺を含む回路図。

【図６】本発明の液晶表示装置における液晶モジュール
の分解斜視図。

【図７】本発明の液晶表示装置の第４実施例における画
素の電極構造と配置を示す図。

【図８】本発明の液晶表示装置の第５実施例における画
素の電極構造と配置を示す図。

【図９】本発明の液晶表示装置の第７実施例における画
素の電極構造と配置を示す図。

【図１０】本発明の液晶表示装置の第８実施例における
画素の電極構造と配置を示す図。

【図１１】本発明の液晶表示装置の第９実施例における
画素の電極構造と配置を示す図。

【符号の説明】

１…信号電極、２…走査電極、３…対向電極、４…共通
電極、５…画素電極、６…ドレイン電極、７…ソース電
極、８…ｉ型半導体層、９…薄膜トランジスタ、１０…
蓄積容量、１１…画素開口部、１２…第１誘電体基板、
１３…絶縁膜、１４…保護膜、１５…配向膜、１６…液
晶層、１７…オーバーコート膜、１８…カラーフィル
タ、１９…ブラックマトリクス、２０…第２誘電体基
板、２１…偏光板、２２…Ｎ（＋）型非晶質シリコン半
導体層、２３…複数の画素を２次元状に配列したマトリ
クス・アレイ、２４…垂直走査回路、２５…映像信号駆
動回路、２６…電源回路、２７…液晶表示モジュール、
２８…シールドケース、２９…表示窓、３０…液晶表示
パネル、３１…映像信号駆動回路基板、３２…走査信号
駆動回路基板、３３…電源回路基板、３４…フラットケ
ーブル、３５…光拡散板、３６…導光体、３７…反射
板、３８…バックライト蛍光管、３９…バックライトケ
ース、４０…インバータ回路基板、４１…スルーホー
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 GA02 HA02 JA04 KA16 MA01 MA04 2H090 HB08Y HC05 KA04 LA01 MA02 MA07 MB01 2H092 GA14 GA20 JA24 JA37 JA41 JB13 NA01 PA02 QA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の走査電極と、複数の信号電極と、前
記複数の走査電極と前記複数の信号電極との交差に対応
して形成される複数の画素と、を有する液晶表示装置で
あって、前記各画素は折れ曲がった画素電極を有し、前記画素電極と、信号電極若しくは走査電極を挟んで隣
接する画素の画素電極とは逆向きに折れ曲がっているこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】複数の走査電極と、複数の信号電極と、前
記複数の走査電極と前記複数の信号電極との交差に対応
して形成される複数の画素と、を有する液晶表示装置で
あって、各画素は折れ曲がった画素電極と、該画素電極に対応し
て折れ曲がった対向電極と、を有し、前記画素電極及び前記対向電極は、信号電極若しくは走
査電極を挟んで隣接する画素の画素電極及び対向電極と
逆向きに折れ曲がっていることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項３】複数の走査電極と、複数の信号電極と、前
記複数の走査電極と前記複数の信号電極との交差に対応
して形成される複数の画素と、を有する液晶表示装置で
あって、前記各画素は折れ曲がった画素電極を有し、前記画素電極と、信号電極をはさんで隣接する画素の画
素電極とは逆向きに折れ曲がっており、走査電極を挟ん
で隣接する画素の画素電極とも逆向きに折れ曲がってい
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】複数の走査電極と、複数の信号電極と、前
記複数の走査電極と前記複数の信号電極との交差に対応
して形成される複数の画素と、を有する液晶表示装置で
あって、各画素は折れ曲がった画素電極と、該画素電極に対応し
て折れ曲がった対向電極と、を有し、前記画素電極及び前記対向電極は、信号電極を挟んで隣
接する画素における画素電極及び対向電極の夫々の電極
と逆向きに折れ曲がっており、走査電極を挟んで隣接す
る画素における画素電極及び対向電極の夫々の電極とも
逆向きに折れ曲がっていることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項５】複数の走査電極と、複数の信号電極と、前
記複数の走査電極と前記複数の信号電極との交差に対応
して形成される複数の画素と、を有する液晶表示装置で
あって、前記各画素は折れ曲がった画素電極と、折れ曲がった対
向電極と、を有し、前記画素と信号電極を挟んで隣接する画素とは鏡面対称
となっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項５に記載の液晶表示装置であって、前記画素は、走査電極を挟んで隣接する画素とも鏡面対
称となっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】一対の基板と、該一対の基板に挟持された
液晶層と、前記一対の少なくとも一方の基板に形成され
る複数の走査電極と、複数の信号電極と、前記複数の走
査電極と前記複数の信号電極との交差に応じて形成され
る複数の画素と、前記複数の画素に対応して設けられる
画素電極と、対向電極と、アクティブ素子と、を有する
液晶表示装置であって、前記画素電極は折れ曲がっており、前記画素電極において、前記画素電極の延びる方向と前
記液晶層の初期配向方向とのなす角がθ（θ＞０）であ
る部分の長さと、−θである部分の長さとがほぼ同じ長
さであり、前記画素電極が折れ曲がりの数は偶数であることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項８】請求項７記載の液晶表示装置であって、前記画素が折れ曲がっている方向は、信号電極若しくは
走査電極を挟んで隣接する画素における前記画素電極が
折れ曲がっている方向に対し、逆方向で折れ曲がってい
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】請求項７記載の液晶表示装置であって、前記液晶層は、誘電率異方性が正の液晶層であり、前記θは５°〜３０°であることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項１０】請求項７記載の液晶表示装置であって、前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶層であり、前記θは６０°〜８５°であることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項１１】前記走査電極，前記信号電極のうちの少
なくとも一種の配線電極が折れ曲がった形状であること
を特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項１２】前記折れ曲がった配線電極は信号電極で
あり、かつ該信号電極は折れ曲がった画素電極とほぼ平
行となるように折れ曲がっており、前記画素電極は走査
電極を挟んで隣接する画素の画素電極とは逆向きに折れ
曲がっていることを特徴とする請求項１１記載の液晶表
示装置。
【請求項１３】前記折れ曲がった配線電極は走査電極で
あり、かつ該走査電極が折れ曲がった画素電極とほぼ平
行となるように折れ曲がっており、前記画素電極は信号
電極を挟んで隣接する画素の画素電極とは逆向きに折れ
曲がっていることを特徴とする請求項１１記載の液晶表
示装置。
【請求項１４】前記各画素の対向電極と接続された共通
電極を有し、該共通電極が前記画素電極とほぼ平衡とな
るように折れ曲がった部分を有することを特徴とする請
求項１２若しくは請求項１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記各画素の対向電極と接続された共通
電極を有し、該共通電極が画素の中央部に配置されてい
ることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか記載の
液晶表示装置。
【請求項１６】前記信号電極上に共通電極が絶縁層を介
して重畳されており、該絶縁層が有機物層を含むことを
特徴とする請求項１１乃至１４の何れか記載の液晶表示
装置。
【請求項１７】前記絶縁層が無機膜層と有機膜層から形
成されることを特徴とする請求項１６記載の液晶表示装
置。
【請求項１８】前記液晶層中の液晶組成物がシアノ基を
有する化合物を含むことを特徴とする請求項１１乃至１
７の何れか記載の液晶表示装置。