JPH09146098A - 薄膜トランジスタ型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下および左右の視角方向において対称な高
コントラスト比を達成し、特定視角方向における階調反
転または異常高遮光現象を防止する。 【解決手段】 マトリクス状に配置されたゲート電極２
とソース電極３の交差部にトランジスタ部を形成すると
ともにこのトランジスタ部のドレイン電極４に接続され
た状態に画素電極を形成した薄膜トランジスタ基板５１
と、共通の対向電極１７が形成され液晶２０を挟んで薄
膜トランジスタ基板５１に対向するように配置された対
向電極基板５２とを備えた薄膜トランジスタ型液晶表示
装置であって、薄膜トランジスタ基板５１の画素電極を
画素内所定領域で分割し、分割された画素電極１Ａ，１
Ｂのうち一方の画素電極１Ｂと薄膜トランジスタ基板５
１のドレイン電極４間に誘電体を介在させることによ
り、分割された各々の画素電極１Ａ，１Ｂ上で液晶２０
のプレチルト配向方向が異なる電気光学特性を生じさせ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜トランジス
タを用いた薄膜トランジスタ型液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図２３は従来の薄膜トランジスタ型液晶
表示装置の薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと略す）の
チャネル部の断面図を示す。図２３において、ＴＦＴ基
板４１では、ガラス基板７Ａ上に画素電極１、第１絶縁
膜８、ゲート電極２，５（ＴＦＴ部、前段ゲート部）の
順に形成され、さらにその上にゲート酸化膜９、半導体
層１０、オーミックコンタクト層１２が順次形成され
る。そして、その上にドレイン電極４，６（ＴＦＴ部、
前段ゲート部）、ソース電極３が形成され、その上に第
２絶縁膜１１が形成されている。

【０００３】図２４は従来の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置の一画素部の断面図を示す。図２４において、Ｔ
ＦＴ基板４１と液晶を挟んで相対する対向電極基板４２
は、ガラス基板７Ｂ上にブラックマトリックス層１４、
カラーフィルタ層１５が形成され、その上に保護膜１６
が形成されている。そして、その上に対向電極１７が形
成されており、ＴＦＴ基板４１および対向電極基板４２
の両方に配向膜１８Ａ，１８Ｂが形成され、両基板４
１，４２の配向膜１８Ａ，１８Ｂ間にセル厚ｄが保た
れ、そこに液晶２０が注入される。またＴＦＴ基板４１
と対向電極基板４２の外面には偏光板１９Ａ，１９Ｂが
設けられている。ＴＦＴ基板４１の構成については、図
２３と同様である。

【０００４】図２５〜図２８は従来の薄膜トランジスタ
型液晶表示装置のＴＦＴ基板４１と対向電極基板４２と
の間に介在する液晶分子の配向規制状態図である。同図
に示すように、ＴＦＴ基板４１上の配向膜１８Ａはゲー
ト電極２，５に対し、４５度傾斜方向２５ａ，２５ｂ，
２５ｃもしくは２５ｄの方向にラビング処理され、対向
電極基板４２上の配向膜１８ＢもＴＦＴ基板４１上の配
向膜１８Ａの配向方向に対し、９０度傾斜する方向２６
ａ，２６ｂ，２６ｃもしくは２６ｄにラビング処理され
る。但し、両基板４１，４２間の配向方向の組み合わせ
はネマチック液晶中に含まれる微少量の光学活性化合物
によって液晶分子のねじれ旋回方向が決定される。そこ
で、両基板４１，４２間の配向膜の配向方向の組み合わ
せは液晶分子が右旋回のカイラル性を有するならば、図
２５に示す方向２５ａ，２６ａ、図２６に示す方向２５
ｂ，２６ｂとする。また、液晶分子が左旋回カイラル性
を有するならば、両基板４１，４２間の配向膜１８Ａ，
１８Ｂの配向方向の組み合わせは、図２７に示す方向２
５ｃ，２６ｃ、図２８に示す方向２５ｄ，２６ｄとな
る。その結果、上記配向膜１８Ａ，１８Ｂ表面や配向規
制方向と液晶分子のねじれ旋回方向を組み合わせること
によって液晶表示セル中で安定なモノドメインを形成す
ることになる。以後の説明では、図２５を例に用いて説
明する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２９は従来の薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置の上下視角方向での入射角に
対するコントラスト比依存特性図である。ここで、液晶
表示セルの法線方向からの入射角を０度とし、上方向を
プラス、下方向をマイナスの角度で示している。上下の
視角範囲では、例えばコントラスト比１対１０の範囲の
視角特性は上２５度、下６０度となり、上下方向に対す
るコントラスト曲線は非対称な形状となる。ちなみに、
左右視角範囲で左右方向に対するコントラスト曲線は対
称な形状となり、例えばコントラスト比１対１０の範囲
の視角特性は右５０度、左５０度となる。

【０００６】図３１は従来の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置での上下視角方向に対する８階調表示の透過率依
存特性図を示す。但し、液晶表示セルの法線方向からの
入射角を０度とし、上方向をプラス、下方向をマイナス
の角度で示している。なお、ここで透過率Ｔ（％）は無
印加電圧時を１００％としている。ここで、階調レベル
（液晶に印加される電圧レベル）は、図３０に示すよう
に正面方向における電圧−透過率曲線の印加電圧範囲の
最大透過率（Ｔ８）と最小透過率（Ｔ１）間を７等分し
た場合、それぞれの透過率に対応する電圧値（Ｖ８〜Ｖ
１）を用いている。すなわち、階調レベル１は電圧値Ｖ
１に相当する。また、他の階調レベルと電圧値の相関性
も同様である。この特性図から、特に下視角方向におい
て例えば印加電圧値がＶ１の時はおよそ１５度で最も透
過率が低く、印加電圧値がＶ２の時はおよぞ２０度で最
低透過率を示すことがわかる。その結果、８階調表示時
では約１７度以内でしか階調間の大小関係が保証され
ず、それ以上の下視角範囲では透過率の逆転化すなわち
階調反転現象が生じてしまい、そのとき画像表示は不自
然になってしまい、事実上画像の認識が不可能となる。
このような現象は他の隣合う印加電圧値の場合でも同様
に説明される。さらに、この階調反転現象が起こらない
視角範囲は、より高い階調表示時で一層狭くなることが
わかる。ちなみに、左右視角方向における入射角に対す
る８階調表示の透過率依存特性は各階調レベルで液晶表
示セルの法線方向からの入射角０度のときの垂線軸を中
心に左右対称な透過率曲線を示し、上記下視角方向で発
生するような階調反転現象は約４０度と、より大きい入
射角度で見られる。

【０００７】図３２は従来の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置の視野角特性図であり、コントラスト比≧１０、
階調反転範囲を表している。明らかなように、従来の視
野角特性で、視認可能な視角範囲は上下方向で約４０
度、左右方向で約８０度となり、特に上下方向が左右方
向に比べ、非常に狭いことがわかる。上記のように従来
の薄膜トランジスタ型液晶表示装置は、上下視角方向で
は高いコントラスト比を維持する視角範囲が狭く、また
下、左右方向では所定の電圧、視角において発生する階
調反転現象を防ぐことはできないという問題点があっ
た。

【０００８】したがって、この発明の目的は、上下およ
び左右の視角方向において対称な高コントラスト比を達
成し、特定視角方向における階調反転または異常高遮光
現象を防止できる薄膜トランジスタ型液晶表示装置を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の薄膜トラ
ンジスタ型液晶表示装置は、マトリクス状に配置された
ゲート電極とソース電極の交差部にトランジスタ部を形
成するとともにトランジスタ部のドレイン電極に接続さ
れた状態に画素電極を形成した薄膜トランジスタ基板
と、共通の対向電極が形成され液晶を挟んで薄膜トラン
ジスタ基板に対向するように配置された対向電極基板と
を備えた薄膜トランジスタ型液晶表示装置であって、薄
膜トランジスタ基板の画素電極を画素内所定領域で分割
し、分割された画素電極のうち一方の画素電極と薄膜ト
ランジスタ基板のドレイン電極間に誘電体を介在させる
ことにより、分割された各々の画素電極上で液晶のプレ
チルト配向方向が異なる電気光学特性を生じさせるよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１０】薄膜トランジスタ基板の画素電極を画素内
所定領域で分割し、分割された画素電極のうち一方の画
素電極と薄膜トランジスタ基板のドレイン電極間に誘電
体を介在させることにより、分割された各々の画素電極
上で液晶のプレチルト配向方向が異なる電気光学特性を
生じさせるようにしたので、画素内の分割領域で独立し
た電気光学特性を有し、特定の視角、電圧での異常な高
遮光現象または階調反転現象を回避できる。

【００１１】請求項２記載の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置は、請求項１記載の構成において、誘電体を所定
の膜厚および面積に形成したものである。誘電体を所定
の膜厚および面積に形成したので、液晶分子の配向対称
性を保持することができ、視野角特性はそれぞれ分割さ
れた画素の電気光学特性を平均化したものとなり、特定
の視角、電圧での異常な高遮光現象または階調反転現象
が回避される。

【００１２】請求項３記載の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置は、請求項１記載の構成において、分割された画
素電極間隙の幅を少なくとも８μｍ以上にしたものであ
る。分割された画素電極間隙の幅を少なくとも８μｍ以
上にしたので、視野角特性はそれぞれ分割された画素の
電気光学特性を平均化したものとなり、特定の視角、電
圧での異常な高遮光現象または階調反転現象が回避され
る。

【００１３】請求項４記載の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置は、請求項１記載の構成において、隣接画素間
で、分割された画素電極の各々に対し、１画素置きに誘
電体を除去したものである。隣接画素間で、分割された
画素電極の各々に対し、１画素置きに誘電体を除去した
ので、視野角特性はそれぞれ分割された画素の電気光学
特性を平均化したものとなり、特定の視角、電圧での異
常な高遮光現象または階調反転現象が回避される。

【００１４】請求項５記載の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置は、請求項１記載の構成において、薄膜トランジ
スタ基板の分割された画素電極間隙と相対する対向電極
基板の対向電極上に導電性薄膜を設けたものである。薄
膜トランジスタ基板の分割された画素電極間隙と相対す
る対向電極基板の対向電極上に導電性薄膜を設けたの
で、液晶層の中間層領域において画素電極の分割間隙に
より生じる電界歪みと同じ方向に一層強固な電界歪みを
生じさせることが可能となる。このため、両電極間の液
晶分子配向に一段と強固な制御性を持たせることがで
き、特定の視角、電圧での異常な高遮光現象または階調
反転現象が請求項１よりも一層回避される。

【００１５】請求項６記載の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置は、請求項５記載の構成において、導電性薄膜が
遮光性物質であり、請求項５と同様の作用を奏する。請
求項７記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置は、請求
項５記載の構成において、１画素内の上下の少なくとも
一方の表示領域外の対向電極に対向電極欠如部を形成し
たものである。

【００１６】１画素内の上下の少なくとも一方の表示領
域外の対向電極に対向電極欠如部を形成したので、液晶
層の中間層領域において画素電極の分割間隙により生じ
る電界歪みと逆方向に一層強固な電界歪みを生じさせる
ことが可能となる。このため、両電極間の液晶分子配向
に一段と強固な制御性を持たせることができ、特定の視
角、電圧での異常な高遮光現象または階調反転現象が請
求項５よりも一層回避される。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１ないし図７に基づいて説明する。図１は第１の実施の
形態における薄膜トランジスタ型液晶表示装置のＴＦＴ
基板の平面図である。図２は第１の実施の形態における
薄膜トランジスタ型液晶表示装置の一画素部を示し、
（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂの断面
図である。

【００１８】ＴＦＴ基板５１のＴＦＴ部の構成は、ガラ
ス基板７Ａ上に画素電極１Ａ，１Ｂと第１絶縁膜８が形
成された後、その上にゲート電極２，５（ＴＦＴ部、前
段ゲート部）、ドレイン電極４，６（ＴＦＴ部、前段ゲ
ート部）、ソース電極３とゲート電極２，５間のショー
トを防ぐためのゲート酸化膜９が形成されている。この
場合、ゲート酸化膜９の上に半導体層１０、オーミック
コンタクト層１２が形成され、その上に上記したソース
電極３、ドレイン電極４，６が形成されている。そし
て、その上に第２絶縁膜１１が形成され、ＴＦＴ基板５
１の表面に配向膜１８Ａが形成される。

【００１９】また、ゲート電極２と半導体層１０はソー
ス電極３とドレイン電極４との間に形成され、ドレイン
電極４からＴＦＴ部のコンタクトウィンドゥ２１を介
し、画素電極１Ａに画像信号が書き込まれる。前段ゲー
ト部のコンタクトウィンドゥには、符号２２Ａで示した
ものと、符号２２Ｂで示したものの２種がある。コンタ
クトウィンドゥ２２Ａは、前段ゲート部のドレイン電極
６と画素電極１Ａとの間に絶縁膜が存在せず、コンタク
トウィンドゥ２２Ｂは、前段ゲート部のドレイン電極６
と画素電極１Ｂとの間に絶縁膜すなわち誘電体が存在し
ている。

【００２０】一方、対向電極基板５２の膜構成は従来の
膜構成と同様であり、ＴＦＴ基板５１と対向電極基板５
２との間にスペーサ（図示せず）を介することで両基板
５１，５２間の距離を保ちながら液晶２０が介在されて
いる。そして、両基板５１，５２の外面に偏光板１９
Ａ，１９Ｂが設けられている。図３（ａ），（ｂ）は第
１の実施の形態における薄膜トランジスタ型液晶表示装
置のＴＦＴ基板５１と対向電極基板５２との間に介在さ
れる液晶分子の配向規制状態図である。ＴＦＴ基板５１
の上の配向膜１８Ａは画素電極１Ａ，１Ｂの分割部位の
長手方向に対し、約９０度の傾斜方向２３ａもしくは２
３ｂにラビング処理され、対向電極基板５２上の配向膜
１８ＢもＴＦＴ基板５１上の配向膜１８Ａのラビング方
向に対し、９０度傾斜する方向２４ａ，２４ｂにラビン
グ処理されている。上記に示す両基板５１，５２の配向
膜表面の配向処理手段は従来の薄膜トランジスタ型液晶
表示装置の配向膜表面の配向処理と同様である。一方、
第１の実施の形態における配向膜表面に配向規制方向と
液晶分子のカイラル旋回方向の組み合わせは液晶分子が
右旋回のカイラル性を有するものを用いている。

【００２１】図４は図３（ｂ）における有効表示画素部
の液晶配向断面図である。ＴＦＴ基板５１上の画素電極
１Ａ，１Ｂと対向電極基板５２上の対向電極１７との間
に実効値電圧が生じると液晶表示セル中の中間層領域の
液晶分子は実効値電圧に追随する形で立ち上がるが、画
素電極１Ａ，１Ｂの分割された間隙上では図４に示すよ
うに上下電極間での液晶層の中間層領域の等電位面３３
が画素電極１Ａ，１Ｂの等電位面３３に対して歪んだ突
起形状をとるため、液晶分子は画素電極１Ａ，１Ｂの分
割間隙のエッジ付近の等電位面３３に対し、垂直方向に
配向しかつ液晶の弾性的な歪みにより、上下左右方向に
連続的に拡散した配向形態を保つことになる。ここで、
画素電極１Ａ，１Ｂ上の液晶実効値電圧は１Ａ＞１Ｂの
大小関係にあり、それぞれの等電位面３３に対して液晶
分子の立ち上がり角度は異なるが、表示セル中の液晶分
子の配向形態を乱すようなことはない。これにより、分
割された各々の画素電極１Ａ，１Ｂ上で、右斜め配向領
域３２ａと左斜め配向領域３２ｂを形成し、ネマチック
液晶２０のプレチルト配向方向が異なる電気光学特性を
生じさせることができる。

【００２２】また、画素電極１Ｂと前段ゲート部のドレ
イン電極６間の誘電体を所定の膜厚および面積に設定
し、画素電極１Ｂ上の液晶分子の実効値電圧を変えても
上記液晶分子の配向対称性は保持される。一方、隣接画
素間で画素電極１Ｂと前段ゲート部のドレイン電極６間
の誘電体の面積もしくは膜厚を異ならせるパターン配
置、例えば同ゲートライン上の画素配列に対して一画素
置きに誘電体を交互に配置するパターン構成を形成させ
ることにより、隣接画素間で微妙に異なった電気光学特
性を生じさせることができる。なお、画素電極１Ｂと前
段ゲート部のドレイン電極６間の誘電体の面積変化につ
いても同様である。

【００２３】図５は第１の実施の形態における薄膜トラ
ンジスタ型液晶表示装置の上下視角方向での入射角に対
するコントラスト比依存特性図である。但し、液晶表示
セルの法線方向からの入射角を０度とし、上方向をプラ
ス、下方向をマイナスの角度で示している。上下方向の
視角−コントラスト比分布曲線は上下方向で非対称なコ
ントラスト曲線となるが、従来に比べ、所定の視角範囲
でより高いコントラスト比を得ることができる。

【００２４】図６は第１の実施の形態における薄膜トラ
ンジスタ型液晶表示装置での上下視角方向に対する８階
調表示の透過率依存特性図を示す。但し、液晶表示セル
の法線方向からの入射角０度とし、上方向をプラス、下
方向をマイナスの角度で示している。各印加電圧値は図
２７に示した方法と同様な方法で求めた。この特性図か
ら、各階調レベルにおいて上下の視角方向での非対称な
透過率曲線を示すが、いずれの視角−透過率曲線も隣合
う曲線間で交差することはない。その結果、従来観察さ
れたような特定の視角・印加電圧で発生する階調反転現
象の出現は回避されることになる。一方、左右の視角方
向においても上記と同様に特定の視角・印加電圧で階調
反転現象は生じない。

【００２５】図７は第１の実施の形態における薄膜トラ
ンジスタ型液晶表示装置の視野角特性図であり、コント
ラスト比≧１０、非階調反転範囲を表している。同図よ
り、従来の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の視野角特
性に比べ、上下で非対称、左右方向で対称な視角特性を
示すことになるが、上下方向で従来に比べ、２倍以上の
視野角拡大の効果を得ることができる。

【００２６】したがって、上下で非対称、左右方向で対
称な広い視認性視角範囲を優し、従来において見られた
ような特性の電圧、視角で発生する階調反転現象は発生
せず、任意の電圧値でも、どの視角方向から見ても自然
な画像が得られることになる。第１の実施の形態によれ
ば、ＴＦＴ基板５１の画素電極を画素内所定領域で分割
し、分割された画素電極１Ａ，１Ｂのうち一方の画素電
極１ＢとＴＦＴ基板５１のドレイン電極６間に誘電体を
介在させることにより、分割された各々の画素電極１
Ａ，１Ｂ上でネマチック液晶２０のプレチルト配向方向
が異なる電気光学特性を生じさせるようにしたので、画
素内の分割領域で独立した電気光学特性を有し、特定の
視角、電圧での異常な高遮光現象または階調反転現象を
回避できる。

【００２７】また、液晶分子の配向対称性が保持される
ように誘電体を所定の膜厚および面積に形成したので、
視野角特性はそれぞれ分割された画素の電気光学特性を
平均化したものとなり、特定の視角、電圧での異常な高
遮光現象または階調反転現象が回避される。さらに、分
割された画素電極１Ａ，１Ｂ間隙の幅を少なくとも８μ
ｍ以上にすることにより、視野角特性はそれぞれ分割さ
れた画素の電気光学特性を平均化したものとなり、特定
の視角、電圧での異常な高遮光現象または階調反転現象
が回避される。

【００２８】また、隣接画素間で、分割された画素電極
１…の各々に対し、１画素置きに誘電体を除去したの
で、隣接画素間で異なった電気光学特性を生じさせたの
で、視野角特性はそれぞれ分割された画素の電気光学特
性を平均化したものとなり、特定の視角、電圧での異常
な高遮光現象または階調反転現象が回避される。この発
明の第２の実施の形態を図８および図９に基づいて説明
する。図８（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態における
薄膜トランジスタ型液晶表示装置の一画素部の断面図で
あり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ断面、Ｂ
−Ｂ断面位置と同じ位置での断面図を示している。この
第２の実施の形態では、対向電極基板５２の構成は、ガ
ラス基板７Ｂ上にゲート電極２，５、ソース電極３、Ｔ
ＦＴ部の配線からの光漏れを防ぐためにブラックマトリ
クス層１４が形成され、その上に色フィルタ層１５、保
護膜１６、対向電極１７が形成されている。そして、そ
の上に画素電極１Ａ，１Ｂの分割された間隙に相対する
対向電極１７上に導電性薄膜１３が形成されている。こ
の導電性薄膜１３は、遮光性物質等で所定の膜厚および
面積に形成されている。一方、ＴＦＴ基板５１の膜構成
は第１の実施の形態における薄膜トランジスタ型液晶表
示装置の膜構成と同様である。

【００２９】図９は図８（ｂ）における有効表示画素部
の液晶配向断面図である。図８（ｂ）に示すように画素
電極１Ａ，１Ｂの分割された間隙に相対する対向電極１
７上に導電性薄膜１３を形成させることにより、液晶層
の中間層領域において画素電極１Ａ，１Ｂの分割間隙に
より生じる電界歪みと同じ方向に一層強固な電界歪みを
生じさせることが可能となる。その結果、第１の実施の
形態で説明した以上に両電極間の液晶分子配向に一段と
強固な制御性を持たせられ、安定したドメインを形成さ
せることができる。

【００３０】この発明の第３の実施の形態を図１０およ
び図１１に基づいて説明する。図１０（ａ），（ｂ）は
第３の実施の形態における薄膜トランジスタ型液晶表示
装置の一画素部の断面図であり、（ａ），（ｂ）はそれ
ぞれ図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面位置と同じ位置での
断面図を示している。この第３の実施の形態では、対向
電極基板５２の構成は、ガラス基板７Ｂ上にゲート電極
２，５、ソース電極３、ＴＦＴ部の配線からの光漏れを
防ぐためにブラックマトリクス層１４が形成され、その
上に色フィルタ層１５、保護膜１６が形成されている。
さらに、その上に対向電極１７が画素電極１Ａ，１Ｂの
ゲート電極２，５側近傍の電極端領域を除き形成され
る。このように、一画素の上下の両方の表示領域で対向
電極１７に筋状の対向電極欠如部２７を形成する。そし
て、その上に画素電極１Ａ，１Ｂの分割された間隙に相
対する対向電極１７上に導電性薄膜１３が形成されてい
る。一方、ＴＦＴ基板５１の膜構成は第１の実施の形態
における薄膜トランジスタ型液晶表示装置の膜構成と同
様である。

【００３１】図１１は図１０（ｂ）における有効表示画
素部の液晶配向断面図である。図１０（ｂ）に示すよう
に対向電極１７上に対向電極欠如部２７を形成させるこ
とにより、画素電極１Ａ，１Ｂのゲート電極２，５側近
傍の電極端領域部と対向電極欠如部２７間の液晶層の中
間層領域において画素電極１Ａ，１Ｂの分割された間隙
により生じる電界歪みと逆方向に一層強固な電界歪みを
生じさせることが可能となる。その結果、第２の実施の
形態で説明した以上に両電極間の液晶分子配向に一段と
強固な制御性を持たせられ、安定したドメインを形成さ
せることができる。なお、対向電極欠如部２７は一画素
内の上下の一方の表示領域外に形成する構成にしてもよ
い。

【００３２】この発明の第４の実施の形態を図１２なし
い図１８に基づいて説明する。図１２は第４の実施の形
態における薄膜トランジスタ型液晶表示装置のＴＦＴ基
板の平面図である。ＴＦＴ部の構成は第１の実施の形態
と同様であるが、ＴＦＴ部の位置は各画素間でソース電
極３に対し、左右対称になる。また、前段ゲート部のコ
ンタクトウィンドゥ２２Ａ，２２Ｂの位置関係もソース
電極３に対し、左右対称になり、しかも両者がＴＦＴ基
板５１の分割された画素電極に対し、隣接した画素間で
交互に形成される配置構造となっている。また、画素電
極基板の画素電極１Ａ，１Ｂの分割構造は隣接する画素
間のコンタクトウィンドゥ２２Ｂの面積および誘電体膜
厚を調整することにより、隣接画素間の画素電極１Ｂに
加わる印加電圧が同等になる構造になっている。

【００３３】図１３は第４の実施の形態における薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置の一画素部の断面図を示し、
（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１０のＡ−Ａ，Ｂ
−Ｂ，Ｃ−Ｃの断面図である。ＴＦＴ基板５１の画素電
極の分割構造を除き、ＴＦＴ部の構成、対向電極基板５
２は第１の実施の形態と同様である。図１４（ａ），
（ｂ）は第４の実施の形態における薄膜トランジスタ型
液晶表示装置のＴＦＴ基板５１と対向電極基板５２との
間に介在する液晶分子の配向規制状態図である。配向方
法および配向膜表面の配向処理手段は第１の実施の形態
と同様である。

【００３４】図１５（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１３
（ｂ），（ｃ）に示した第４の実施の形態の薄膜トラン
ジスタ型液晶表示装置の有効表示画素部の液晶配向断面
図である。図１５（ａ）の液晶配向性は第１の実施の形
態と同様あるが、図１５（ｂ）では画素電極の分割構造
で異なるが、隣接する画素間のそれぞれ画素電極１Ａ，
１Ｂに加わる液晶印加電圧が等しいため、液晶配向性は
画素電極間隙を境として上下の画素電極で対称となる。
また、液晶の印加電圧による分子挙動は第１の実施の形
態と同様な説明ができる。

【００３５】図１６は、第４の実施の形態における薄膜
トランジスタ型液晶表示装置の上下視角方向でのコント
ラスト比依存特性図である。但し、液晶表示セルの法線
方向からの入射角を０度とし、上方向をプラス、下方向
をマイナスの角度で示している。上下方向の視角−コン
トラスト比分布曲線は第１の実施の形態のような上下方
向で非対称ではなく、対称なコントラスト曲線となり、
かつ所定の視角範囲でより高いコントラスト比を得るこ
とができる。

【００３６】図１７は第４の実施の形態における薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置での上下視角方向に対する８
階調表示の透過率依存特性図を示す。但し、液晶表示セ
ルの法線方向からの入射角０度とし、上方向をプラス、
下方向をマイナスの角度で示している。各印加電圧値は
図２７に示した方法と同様な方法で求めた。この特性図
から、各階調レベルにおいて上下の視角方向で対称な透
過率曲線を示し、いずれの視角−透過率曲線も隣合う曲
線間で交差することはない。その結果、従来観察された
ような特定の視角・印加電圧で発生する階調反転現象の
出現は回避されることになる。一方、左右の視角方向に
おいても上記と同様に特定の視角・印加電圧で階調反転
現象は生じない。

【００３７】図１８は第４の実施の形態における薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置の視野角特性図であり、コン
トラスト比≧１０、非階調反転範囲を表している。同図
より、従来の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の視野角
特性に比べ、上下、左右方向で対称な視角特性を示し、
特に上方向で第１の実施の形態に比べ、さらに視野角拡
大の効果を得ることができる。

【００３８】したがって、第４の実施の形態における薄
膜トランジスタ型液晶表示装置では、上下かつ左右方向
で対称な広い視認性視角範囲を有し、特定の電圧、視角
で階調反転現象は発生せず、任意の電圧値でも、どの視
角方向から見ても自然な画像が得られることになる。そ
の他の構成効果は、第１の実施の形態と同様である。こ
の発明の第５の実施の形態を図１９および図２０に基づ
いて説明する。図１９は第５の実施の形態における薄膜
トランジスタ型液晶表示装置の一画素部の断面図であ
り、（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１３のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ
の断面位置と同じ位置での断面図を示している。ＴＦＴ
基板５１の構成は第４の実施の形態と対向電極基板５２
の構成は第２の実施の形態と同様である。

【００３９】図２０（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１９
（ｂ），（ｃ）に示した第５の実施の形態における薄膜
トランジスタ型液晶表示装置の有効表示画素部の液晶配
向断面図である。同図に示すように画素電極１Ａ，１Ｂ
の分割された間隙に相対する対向電極１７上に導電性薄
膜１３を形成させることにより、第２の実施の形態で示
した現象と同様、液晶層の中間層領域において画素電極
１Ａ，１Ｂの分割間隙により生じる電界歪みと同じ方向
に一層強固な電界歪みを生じさせることが可能となる。
その結果、第４の実施の形態で説明した以上に両電極間
の液晶分子配向に一段と強固な制御性を持たせられ、安
定したドメインを形成させることができる。

【００４０】この発明の第６の実施の形態を図２１およ
び図２２に基づいて説明する。図２１は第６の実施の形
態における薄膜トランジスタ型液晶表示装置の一画素部
の断面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１３のＢ
−Ｂ、Ｃ−Ｃの断面位置と同じ位置での断面図を示して
いる。ＴＦＴ基板５１の構成は第４の実施の形態と対向
電極基板５２の構成は第３の実施の形態と同様である。

【００４１】図２２（ａ），（ｂ）はそれぞれ図２１
（ｂ），（ｃ）に示した第６の実施の形態における薄膜
トランジスタ型液晶表示装置の有効表示画素部の液晶配
向断面図である。同図に示すように対向電極１７上に対
向電極欠如部２７を形成させることにより、第３の実施
の形態で示した現象と同様、画素電極１Ａ，１Ｂのゲー
ト電極２，５側近傍の電極端領域部と対向電極欠如部２
７間の液晶層の中間層領域において画素電極１Ａ，１Ｂ
の分割された間隙により生じる電界歪みと逆方向に一層
強固な電界歪みを生じさせることが可能となる。その結
果、第４の実施の形態で説明した以上に両電極間の液晶
分子配向に一段と強固な制御性を持たせられ、安定した
ドメインを形成できる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の薄膜トランジスタ型液晶表示
装置によれば、薄膜トランジスタ基板の画素電極を画素
内所定領域で分割し、分割された画素電極のうち一方の
画素電極と薄膜トランジスタ基板のドレイン電極間に誘
電体を介在させることにより、分割された各々の画素電
極上で液晶のプレチルト配向方向が異なる電気光学特性
を生じさせるようにしたので、画素内の分割領域で独立
した電気光学特性を有し、特定の視角、電圧での異常な
高遮光現象または階調反転現象を回避できる。これに伴
い、上下、左右の視角方向で対称な広い高コントラスト
比の視認範囲を有し、高視野角、高品位な液晶画像表示
を得ることができる。

【００４３】請求項２では、液晶分子の配向対称性が保
持されるように誘電体を所定の膜厚および面積に形成し
たので、視野角特性はそれぞれ分割された画素の電気光
学特性を平均化したものとなり、特定の視角、電圧での
異常な高遮光現象または階調反転現象が回避される。請
求項３では、分割された画素電極間隙の幅を少なくとも
８μｍ以上にしたので、視野角特性はそれぞれ分割され
た画素の電気光学特性を平均化したものとなり、特定の
視角、電圧での異常な高遮光現象または階調反転現象が
回避される。

【００４４】請求項４では、隣接画素間で、分割された
画素電極の各々に対し、１画素置きに誘電体を除去した
ので、視野角特性はそれぞれ分割された画素の電気光学
特性を平均化したものとなり、特定の視角、電圧での異
常な高遮光現象または階調反転現象が回避される。請求
項５では、薄膜トランジスタ基板の分割された画素電極
間隙と相対する対向電極基板の対向電極上に導電性薄膜
を設けたので、液晶層の中間層領域において画素電極の
分割間隙により生じる電界歪みと同じ方向に一層強固な
電界歪みを生じさせることが可能となる。このため、両
電極間の液晶分子配向に一段と強固な制御性を持たせる
ことができ、特定の視角、電圧での異常な高遮光現象ま
たは階調反転現象が請求項１よりも一層回避される。

【００４５】請求項６では、導電性薄膜が遮光性物質で
あり、請求項５と同様の作用を奏する。請求項７では、
１画素内の上下の少なくとも一方の表示領域外の対向電
極に対向電極欠如部を形成したので、液晶層の中間層領
域において画素電極の分割間隙により生じる電界歪みと
逆方向に一層強固な電界歪みを生じさせることが可能と
なる。このため、両電極間の液晶分子配向に一段と強固
な制御性を持たせることができ、特定の視角、電圧での
異常な高遮光現象または階調反転現象が請求項５よりも
一層回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の薄膜トランジス
タ型液晶表示装置のＴＦＴ基板の平面図である。

【図２】第１の実施の形態の薄膜トランジスタ型液晶表
示装置の一画素部の断面を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ
断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】第１の実施の形態における液晶分子の配向規制
状態の説明図である。

【図４】第１の実施の形態における有効表示画素部の液
晶配向断面図である。

【図５】第１の実施の形態における上下視角方向での入
射角に対するコントラスト比依存特性図である。

【図６】第１の実施の形態における上下視角方向に対す
る８階調表示の透過率依存特性図である。

【図７】第１の実施の形態における視野角特性図であ
る。

【図８】この発明の第２の実施の形態の薄膜トランジス
タ型液晶表示装置の一画素部の断面図である。

【図９】第２の実施の形態における有効表示画素部の液
晶配向断面図である。

【図１０】この発明の第３の実施の形態の薄膜トランジ
スタ型液晶表示装置の一画素部の断面図である。

【図１１】第３の実施の形態における有効表示画素部の
液晶配向断面図である。

【図１２】この発明の第４の実施の形態の薄膜トランジ
スタ型液晶表示装置のＴＦＴ基板の平面図である。

【図１３】第４の実施の形態の薄膜トランジスタ型液晶
表示装置の一画素部の断面を示し、（ａ）は図１のＡ−
Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図１
のＣ−Ｃ断面図である。

【図１４】第４の実施の形態における液晶分子の配向規
制状態の説明図である。

【図１５】第４の実施の形態における有効表示画素部の
液晶配向断面図である。

【図１６】第４の実施の形態における上下視角方向での
入射角に対するコントラスト比依存特性図である。

【図１７】第４の実施の形態における上下視角方向に対
する８階調表示の透過率依存特性図である。

【図１８】第４の実施の形態における視野角特性図であ
る。

【図１９】この発明の第５の実施の形態の薄膜トランジ
スタ型液晶表示装置の一画素部の断面図である。

【図２０】第５の実施の形態における有効表示画素部の
液晶配向断面図である。

【図２１】この発明の第６の実施の形態の薄膜トランジ
スタ型液晶表示装置の一画素部の断面図である。

【図２２】第６の実施の形態における有効表示画素部の
液晶配向断面図である。

【図２３】従来の薄膜トランジスタのチャネル部の断面
図である。

【図２４】従来の薄膜トランジスタ型液晶表示装置の一
画素部の断面図である。

【図２５】従来の液晶分子の配向規制状態で液晶分子が
右旋回のカイラル性を有する場合の説明図である。

【図２６】従来の液晶分子の配向規制状態で液晶分子が
右旋回のカイラル性を有する場合の説明図である。

【図２７】従来の液晶分子の配向規制状態で液晶分子が
左旋回のカイラル性を有する場合の説明図である。

【図２８】従来の液晶分子の配向規制状態で液晶分子が
左旋回のカイラル性を有する場合の説明図である。

【図２９】従来の上下視角方向での入射角に対するコン
トラスト比依存特性図である。

【図３０】従来の正面方向における電圧−透過率特性図
である。

【図３１】従来の上下角方向に対する８階調表示の透過
率依存特性図である。

【図３２】従来の視野角特性図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 画素電極 ２ ゲート電極（ＴＦＴ部） ３ ソース電極 ４ ドレイン電極（ＴＦＴ部） ５ ゲート電極（前段ゲート部） ６ ドレイン電極（前段ゲート部） ７Ａ，７Ｂ ガラス基板 ８ 第１絶縁膜 ９ ゲート酸化膜 １０ 半導体層 １１ 第２絶縁膜 １２ オーミックコンタクト層 １３ 導電性薄膜 １４ ブラックマトリクス層 １５ カラーフィルタ層 １６ 保護膜 １７ 対向電極 １８Ａ，１８Ｂ 配向膜 １９Ａ，１９Ｂ 偏光板 ２０ 液晶 ５１ ＴＦＴ基板 ５２ 対向電極基板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配置されたゲート電極と
   ソース電極の交差部にトランジスタ部を形成するととも
   にトランジスタ部のドレイン電極に接続された状態に画
   素電極を形成した薄膜トランジスタ基板と、共通の対向
   電極が形成され液晶を挟んで前記薄膜トランジスタ基板
   に対向するように配置された対向電極基板とを備えた薄
   膜トランジスタ型液晶表示装置であって、前記薄膜トラ
   ンジスタ基板の画素電極を画素内所定領域で分割し、分
   割された画素電極のうち一方の画素電極と前記薄膜トラ
   ンジスタ基板のドレイン電極間に誘電体を介在させるこ
   とにより、分割された各々の画素電極上で液晶のプレチ
   ルト配向方向が異なる電気光学特性を生じさせるように
   したことを特徴とする薄膜トランジスタ型液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 誘電体を所定の膜厚および面積に形成し
   た請求項１記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 分割された画素電極間隙の幅を少なくと
   も８μｍ以上にした請求項１記載の薄膜トランジスタ型
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】 隣接画素間で、分割された画素電極の各
   々に対し、１画素置きに誘電体を除去した請求項１記載
   の薄膜トランジスタ型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 薄膜トランジスタ基板の分割された画素
   電極間隙と相対する対向電極基板の対向電極上に、導電
   性薄膜を設けた請求項１記載の薄膜トランジスタ型液晶
   表示装置。
6. 【請求項６】 導電性薄膜が遮光性物質である請求項５
   記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 １画素内の上下の少なくとも一方の表示
   領域外の対向電極に対向電極欠如部を形成した請求項５
   記載の薄膜トランジスタ型液晶表示装置。