WO2011086742A1 - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

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WO2011086742A1
WO2011086742A1 PCT/JP2010/068617 JP2010068617W WO2011086742A1 WO 2011086742 A1 WO2011086742 A1 WO 2011086742A1 JP 2010068617 W JP2010068617 W JP 2010068617W WO 2011086742 A1 WO2011086742 A1 WO 2011086742A1
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liquid crystal
electrode
crystal display
display panel
substrate
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PCT/JP2010/068617
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English (en)
French (fr)
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櫻井猛久
村田充弘
石原將市
神崎修一
岩田洋典
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to an oblique electric field type liquid crystal display panel and a liquid crystal display device.
  • An active matrix liquid crystal display device using an active element typified by a thin film transistor (TFT) is widely used as a display device because it is thin and lightweight and has a high image quality comparable to a cathode ray tube.
  • the display methods of this active matrix type liquid crystal display device are roughly divided into the following two display methods.
  • One is a vertical electric field system.
  • a liquid crystal layer is driven by an electric field in a direction substantially perpendicular to the substrate surface, and light incident on the liquid crystal layer is modulated and displayed.
  • a TN (Twisted Nematic) mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, and the like are known.
  • Patent Document 1 discloses a pair of substrates, a liquid crystal sealed between the pair of substrates, a plurality of striped electrodes per pixel formed on one substrate, and the other.
  • a transparent electrode formed on the substrate so as to cover the other substrate substantially entirely, and the plurality of striped electrodes have first and second groups of striped electrodes parallel to each other.
  • a liquid crystal display device is disclosed in which a first group of striped electrodes receives a first voltage and a second group of striped electrodes receives a second voltage different from the first voltage. Yes.
  • vertical or horizontal electric field type liquid crystal display panels such as IPS mode, TN mode, and MVA mode have room for further improvement in terms of response speed.
  • the response speed of the conventional oblique electric field type liquid crystal display device may be slow.
  • the present invention has been made in view of the above-described present situation, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device having a high response speed.
  • the present invention is a liquid crystal display panel comprising a first substrate and a second substrate arranged to face each other, and a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, wherein the liquid crystal layer is positive Liquid crystal molecules having dielectric anisotropy, wherein the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the first substrate surface when no voltage is applied, and the first substrate includes a signal line, a scanning line, and the signal A first electrode to which an image signal is supplied via a line, and a second electrode.
  • the first electrode has a first comb-tooth portion
  • the second electrode has a second comb-tooth portion.
  • first and second comb-tooth portions are in the same layer in the pixel and are disposed to face each other in a plane
  • the second substrate includes at least a third electrode that covers a display region
  • the second substrate A dielectric layer disposed on the liquid crystal layer side of the three electrodes, and the slowest response speed of rising is the highest from when no voltage is applied. More than 2 times the rising response speed upon application of a gradation voltage is a liquid crystal display panel.
  • aligning vertically does not necessarily mean that the pretilt angle is strictly 90 °, and it may be aligned substantially vertically.
  • the display area includes a light shielding area formed between and / or within each pixel.
  • the pixel may be a picture element.
  • the configuration of the liquid crystal display panel of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • a preferred embodiment of the liquid crystal display panel of the present invention will be described in detail below. Various forms shown below may be combined as appropriate.
  • the cell thickness of the liquid crystal display panel is preferably equal to or less than a distance between the first and second electrodes. If the cell thickness of the liquid crystal display panel exceeds the distance between the first and second electrodes, the response speed may not be improved effectively.
  • the liquid crystal display device preferably includes two or more regions in the pixel in which the distance between the first and second electrodes is different from each other. Thereby, generation
  • the distance between the first and second electrodes is preferably 12 ⁇ m or less. If the distance between the first and second electrodes exceeds 12 ⁇ m, the response speed may not be improved effectively.
  • the liquid crystal display panel may not include an overdrive circuit. Also by this, the response speed can be improved effectively.
  • the present invention is also a liquid crystal display device including the liquid crystal display panel of the present invention.
  • the response speed can be increased.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB in FIG. 1.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device of Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device of Comparative Example 1.
  • FIG. The result of having measured the response characteristic of the comparative example 1 is shown.
  • the response characteristic of the comparative example 1 between various gradations is shown.
  • the result of having measured the response characteristic of Example 1 is shown.
  • the response characteristic of Example 1 between various gradations is shown. It is a calculation result of the transmittance
  • the measuring method of the response speed in this specification is as follows. First, a pair of linear polarizers are arranged in crossed Nicols on both sides of the liquid crystal cell. The absorption axis of one polarizer is set in the 45 ° direction with respect to the longitudinal direction of the comb-tooth portion of the electrode, and the other absorption axis is set in the 135 ° direction with respect to the longitudinal direction. Next, while changing from one voltage application state (start state) to another voltage application state (end state), the change in transmittance (luminance) is measured from the normal direction of the display surface (substrate surface) of the liquid crystal cell. . Of the measured transmittance (luminance), the maximum value is 100% and the minimum value is 0%.
  • the time required for the change from 10% to 90% is defined as a response speed ⁇ on for rising, and the time required for the change from 90% to 10% is defined as a response speed ⁇ off for falling.
  • the start state may be a state in which no voltage is applied.
  • the end state may be a no-voltage application state when the start state is a voltage application state.
  • each picture element is shown, but a plurality of pixels are arranged in a matrix in the display area (area for displaying an image) of the liquid crystal display device of each embodiment. Is provided. Each pixel is composed of a plurality of (usually three) picture elements.
  • the liquid crystal display device of this embodiment generates an electric field in an oblique direction with respect to the substrate surface, and performs image display by controlling the alignment of liquid crystal molecules by the electric field.
  • the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel includes a pair of substrates arranged oppositely, an active matrix substrate (TFT array substrate) 1 and a counter substrate 2, as shown in FIG. And a liquid crystal layer 3 sandwiched between them.
  • the substrate 1 is provided on the back side of the liquid crystal display device, and the substrate 2 is provided on the observation surface side.
  • the substrates 1 and 2 are bonded together by a sealing material provided so as to surround the display area.
  • the substrates 1 and 2 are arranged to face each other through a spacer such as plastic beads.
  • the liquid crystal layer 3 is formed by sealing a liquid crystal material as a display medium constituting the optical modulation layer in the gap between the substrates 1 and 2. Further, vertical alignment films 19 and 44 are provided on the surfaces of the substrates 1 and 2 on the liquid crystal layer 3 side.
  • the liquid crystal layer 3 includes a nematic liquid crystal material having positive dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal molecules of this material (hereinafter also simply referred to as nematic liquid crystal) are homeostatic when no voltage is applied (when an electric field is not generated by the three electrodes described later) due to the alignment regulating force of the vertical alignment films 19 and 44. Indicates tropic orientation.
  • the pretilt angle of the liquid crystal layer 3 is 89 ° or more (preferably 89.9 ° or more). If it is less than 89 °, the contrast may be lowered.
  • the vertical alignment films 19 and 44 are formed by coating from a known alignment film material such as polyimide.
  • the vertical alignment films 19 and 44 are not usually rubbed, but can align nematic liquid crystal substantially perpendicular to the film surface when no voltage is applied.
  • the counter substrate 2 includes a colorless and transparent insulating substrate 40 made of glass, plastic or the like. On the main surface of the insulating substrate 40 on the liquid crystal layer 3 side, a color filter layer 41 and a counter electrode 42 (corresponding to the third electrode). The dielectric layer (insulating layer) 43 and the vertical alignment film 44 are laminated in this order.
  • the counter electrode 42 is formed from a transparent conductive film such as ITO or IZO.
  • the counter electrode 42, the dielectric layer 43, and the vertical alignment film 44 are formed without a break so as to cover at least the entire display region.
  • a predetermined potential common to each pixel is applied to the counter electrode 42.
  • the dielectric layer 43 is formed from a transparent insulating material. More specifically, it is formed from an inorganic insulating film such as silicon nitride, an organic insulating film such as acrylic resin, or the like.
  • the dielectric constant and film thickness of the dielectric layer 43 are not particularly limited, and can be set as appropriate.
  • the counter electrode 42 and the dielectric layer 43 By providing the counter electrode 42 and the dielectric layer 43 closer to the liquid crystal layer 3 than the color filter layer 41, it is possible to prevent impurities from eluting from the color filter layer 41 to the liquid crystal layer 3, thereby improving reliability. can do. Further, the surface of the counter substrate 2 on the liquid crystal layer 3 side can be flattened, and the insensitive region can be prevented from being generated in the liquid crystal layer 3. Note that the dead body region is a region that is not easily affected by an electric field caused by an electrode, specifically, the counter electrode 42 and the pixel electrode 20 and the common electrode 30 described later. Further, it is possible to obtain a display with low roughness and high contrast.
  • the active matrix substrate 1 includes a colorless and transparent insulating substrate 10 made of glass, plastic or the like. As shown in FIG. 1, a plurality of signal lines (source buses) are formed on the main surface of the insulating substrate 10 on the liquid crystal layer 3 side. Line) 11, a plurality of scanning lines (gate bus lines) 12, a plurality of common lines 30, a plurality of thin film transistors (TFTs) 14, and a plurality of pixel electrodes 20 (the above-mentioned first electrodes) provided separately for each picture element. And a plurality of common electrodes 31 (corresponding to the second electrode) provided separately for each picture element.
  • the TFT 14 is a switching element (active element), and one TFT is provided for each pixel. A predetermined number (for example, all) of the common electrodes 31 are connected to each other via the common wiring 30, and a common voltage is applied to these electrodes 31.
  • the scanning line 12 and the common wiring 30 are formed of a high melting point metal film such as molybdenum or tantalum or a low resistance metal film such as aluminum.
  • the gate insulating film 17 is formed from a transparent inorganic insulating film such as silicon oxide or silicon nitride.
  • the signal line 11, the common electrode 31, and the pixel electrode 20 are formed from a transparent conductive film such as ITO or IZO. If necessary, the signal line 11 may be reduced in resistance by using a metal film.
  • the common electrode 31 and the pixel electrode 20 are patterned on the same layer (the same insulating film) by the same process, using the same film, by the photolithography method.
  • the pixel electrode 20 and the common electrode 31 are patterned on the same or substantially the same plane.
  • the surface of the substrate 1 on the liquid crystal layer 3 side can be made substantially flat.
  • it can prevent that the orientation of a liquid crystal molecule is disturbed in the vicinity of the common electrode 31, and a response speed falls.
  • a display with little roughness and high contrast can be obtained.
  • the TFT 14 is provided in the vicinity of the intersection of the signal line 11 and the scanning line 12, and includes a semiconductor layer 15 formed in an island shape on the scanning line 12.
  • the TFT 14 includes a source electrode 11a that functions as a source and a drain electrode 13 that functions as a drain.
  • the source electrode 11 a connects the TFT 14 and the signal line 11, and the drain electrode 13 connects the TFT 14 and the pixel electrode 20.
  • the drain electrode 13 and the pixel electrode 20 are connected to each other by being patterned from the same film.
  • the image signal is held for a certain period between the pixel electrode 20 to which the image signal is applied and the common electrode 31 and the counter electrode 42 facing the pixel electrode 20. That is, a capacitance (liquid crystal capacitance) is formed between these electrodes for a certain period.
  • a storage capacitor may be formed in parallel with the liquid crystal capacitor in order to prevent the stored image signal from leaking.
  • the capacitor holding wiring is provided in parallel with the scanning line 12, and the holding capacitor is formed between the electrode (not shown) connected to the drain electrode 13 and the capacitor holding wiring in each pixel.
  • the electrode forming the storage capacitor and the drain electrode 13 are connected to each other by forming a pattern from the same film.
  • the common wiring 30 may also be used as a capacity holding wiring, and a holding capacity may be formed between the electrode and the common wiring 30.
  • the voltage applied to the pixel electrode 20 is different from both the voltage applied to the common electrode 31 and the voltage applied to the counter electrode 42 except during black display.
  • the common electrode 31 includes a comb-teeth shape in a plan view, and includes a linear trunk (common trunk 32) and a plurality of linear comb-teeth (common comb-teeth 33).
  • the common comb portion 33 and the common trunk portion 32 are connected to each other by being patterned from the same film. That is, the common trunk portion 32 is a trunk portion (common trunk portion) of the common electrode 31 that connects the plurality of common comb tooth portions 33 to each other.
  • the common trunk portion 32 is connected to the common wiring 30 through the contact hole 16 provided in the gate insulating film 17.
  • the common wiring 30 and the common trunk 32 are provided in a straight line parallel to the scanning line 12 and extend between the adjacent picture elements in the left-right direction.
  • the common comb tooth portion 33 extends from the common trunk portion 32 toward the lower side of the opposing picture element, that is, in a direction of approximately 270 °.
  • the width (minimum width) of the pixel comb-tooth portion 22 and the common comb-tooth portion 33 is 1 to 8 ⁇ m (preferably 2 to 6 ⁇ m). When it exceeds 8 ⁇ m, the aperture ratio is lowered, and thus the transmittance may be reduced. If it is less than 1 ⁇ m, the yield may be reduced due to disconnection.
  • the widths of both comb teeth may be different from each other.
  • an oblique electric field (an electric field oblique to the main surfaces of the substrates 1 and 2) is formed from the pixel electrode 20 toward the counter electrode 42. Further, a horizontal electric field (electric field substantially parallel to the main surfaces of the substrates 1 and 2) is formed from the pixel electrode 20 toward the common electrode 31.
  • This transverse electric field serves to help form an oblique electric field. For this reason, the oblique electric field is not weakened even if it is away from the pixel electrode 20 due to the presence of the lateral electric field. Therefore, the nematic liquid crystal that is vertically aligned when no voltage is applied is aligned parallel to the oblique electric field when the voltage is applied.
  • the counter electrode 42 when the counter electrode 42 is adjacent to the vertical alignment film 44, equipotential lines are concentrated near the interface between the counter substrate 2 and the liquid crystal layer 3. For this reason, the component in the normal direction of the oblique electric field becomes strong in the liquid crystal layer 3, and the nematic liquid crystal may not fall sufficiently sideways.
  • the dielectric layer 43 is provided on the liquid crystal layer 3 side of the counter electrode 42. Therefore, concentration of equipotential lines near the interface between the counter substrate 2 and the liquid crystal layer 3 can be suppressed. Therefore, the component in the normal direction of the oblique electric field in the liquid crystal layer 3 can be weakened. As a result, the nematic liquid crystal can be tilted sideways sufficiently, and the transmittance of the entire picture element can be improved.
  • the interval between the pixel electrode 20 and the common electrode 31 is set to 12 ⁇ m or less.
  • the interval between the pixel electrode 20 and the common electrode 31 is the interval between the pixel electrode 20 and the common electrode 31 in the short direction (direction perpendicular to the longitudinal direction) of the pixel comb teeth portion 22 and the common comb teeth portion 33 ( Hereinafter, it is also simply referred to as an electrode interval S).
  • the response speed of a halftone can be improved. More specifically, the response speed of the slowest rise is not more than twice (more preferably, 1.5 times) the response speed of the rise when no maximum voltage is applied to when the maximum gradation voltage is applied. Can do.
  • the electrode spacing S is preferably 4 ⁇ m or more. If it is less than 4 ⁇ m, productivity may deteriorate.
  • the liquid crystal display panel of this embodiment exhibits excellent response characteristics by itself. Therefore, it is not necessary to form a circuit for improving response characteristics such as an overdrive circuit in either the liquid crystal display panel or the liquid crystal display device of this embodiment.
  • two domains in which the tilt direction of the nematic liquid crystal is opposite are formed in one picture element.
  • the number of domains is not particularly limited and can be set as appropriate. From the viewpoint of obtaining good viewing angle characteristics, four domains may be formed in one picture element.
  • the interval Sn is, for example, 3 to 8 ⁇ m (preferably 4 to 8 ⁇ m). If it exceeds 8 ⁇ m, the difference from Sw becomes small, and the effect of improving the viewing angle may not be obtained. If it is less than 4 ⁇ m, a short circuit may occur between adjacent electrodes.
  • the interval Sw is, for example, 6 to 12 ⁇ m (preferably 8 to 12 ⁇ m). If it exceeds 12 ⁇ m, the response speed may be slow. If it is less than 6 ⁇ m, the difference from Sn becomes small, and the effect of improving the viewing angle may not be obtained.
  • forming two or more regions having different electrode intervals S in one picture element (pixel) is also referred to as forming a multi-space.
  • the cell thickness d is preferably smaller than the electrode spacing S. Thereby, the response speed of the halftone can be further improved.
  • the cell thickness d is preferably set to be smaller than all the electrode intervals S (for example, the intervals Sn and Sw).
  • the number of pixel comb-tooth portions 22 and common comb-tooth portions 33 in one picture element is not particularly limited as long as both comb-tooth portions are alternately arranged in the picture element, and each is appropriately set. can do.
  • the number of regions having different electrode intervals S in one picture element is not particularly limited, and may be three or more. Even if there are three or more, the occurrence of whitening can be suppressed and the viewing angle characteristics can be improved as in the case of two.
  • the liquid crystal display device of the present embodiment differs from the liquid crystal display device of the first embodiment in the following points. That is, in this embodiment, no multi-space is formed, and the electrode interval S is set to one. As a result, even when the pixel is small and the difference in electrode spacing is difficult to obtain, fast response characteristics can be obtained.
  • the cell thickness d is preferably set smaller than the electrode spacing S. Thereby, the response speed of the halftone can be further improved.
  • the liquid crystal display panel of this embodiment exhibits excellent response characteristics by itself. Therefore, it is not necessary to form a circuit for improving response characteristics such as an overdrive circuit in either the liquid crystal display panel or the liquid crystal display device of this embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel of Comparative Example 1.
  • a liquid crystal display panel of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
  • the counter electrode 142 and the dielectric layer 143 were not formed on the counter substrate.
  • FIG. 5 shows the results of measuring the response characteristics of Comparative Example 1 (rising response speed ⁇ on, falling response speed ⁇ off, and total ⁇ of ⁇ on and ⁇ off).
  • FIG. 5 shows the response speed between the lowest gradation and the halftone and highest gradation. That is, in FIG. 5, each plot shows the result of measuring the response speed between the gradation of the plot and the lowest gradation.
  • Comparative Example 1 there was a halftone region where ⁇ on was extremely slow.
  • two peaks were formed in ⁇ on. This is probably because a plurality of electrode intervals S are formed. When this panel was observed, a dark line was formed between the electrodes 120 and 130.
  • FIG. 6 and Table 1 show the response characteristics of Comparative Example 1 between various gradations.
  • the slowest ⁇ on ( ⁇ on, max) was shown, and the value was 70 ms.
  • ⁇ on ( ⁇ on, BtoW) from the lowest gradation (0 gradation) to the highest gradation (255 gradation) was 17.7 ms. Therefore, ⁇ on, max is 3.95 times ⁇ on, BtoW, and it was found that in Comparative Example 1, the response speed of rising to a halftone is remarkably reduced.
  • FIG. 7 shows the results ( ⁇ on, ⁇ off, and ⁇ ) of the response characteristics measured in Example 1.
  • FIG. 7 shows the response speed between the lowest gradation and the halftone and highest gradation. That is, in FIG. 7, each plot shows the result of measuring the response speed between the gradation of the plot and the minimum gradation.
  • ⁇ on did not become slow in the halftone region, and a very fast response was shown over all gradations.
  • the dark line like the comparative example 1 was not formed. Thereby, it is understood that it is important not to form the dark line from the viewpoint of improving the response characteristics.
  • FIG. 8 and Table 2 show the response characteristics of Example 1 between various gradations.
  • ⁇ on, max was shown, and the value was 25.8 ms.
  • ⁇ on and BtoW were 20.2 ms. Therefore, ⁇ on, max is 1.28 times ⁇ on, BtoW, and in Example 1, it was found that the response speed of rising to the halftone is very fast.
  • the simulator used was an LCD master manufactured by Shintech.
  • FIG. 9 is a calculation result of the transmittance of the model A according to the comparative form. The result of applying a voltage of 1 to 6 V to the pixel electrode is shown.
  • the cell thickness d was set to 3.5 ⁇ m, and the electrode spacing S was set to 4 ⁇ m. Further, the counter electrode of the model A and the dielectric layer were not provided. As a result, a dark line was formed between the pixel electrode and the common electrode.
  • 10 to 12 show calculation results of transmittances of the models (models B to D) according to the embodiment, respectively.
  • 10 to 11 show the results of applying a voltage of 1 to 6 V to the pixel electrode.
  • FIG. 12 shows the result of applying voltages of 3 and 6 V to the pixel electrode.
  • the counter substrate of models B to D was provided with a counter electrode and a dielectric layer.
  • the dielectric layer was disposed on the liquid crystal layer side of the counter electrode, and the dielectric constant was set to 3.5 and the thickness was set to 1.5 ⁇ m.
  • model B the cell thickness d was set to 3.5 ⁇ m, and the electrode spacing S was set to 4 ⁇ m. As shown in FIG. 10, in model B, no dark line was formed between the pixel electrode and the common electrode.
  • model C the cell thickness d was set to 3.5 ⁇ m, and the electrode spacing S was set to 12 ⁇ m. As shown in FIG. 11, in model C, no dark line was formed between the pixel electrode and the common electrode.
  • the cell thickness d was set to 9 ⁇ m, and the electrode spacing S was set to 4 ⁇ m.
  • a dark line was formed between the pixel electrode and the common electrode. This is because when the cell thickness d is larger than the electrode interval S, the lateral electric field generated between the pixel electrode and the comb tooth portion of the common electrode effectively (dominantly) affects the liquid crystal layer. Conceivable. Therefore, in the model D, it seems that the response speed becomes slow at the voltage at which the dark line is formed. Thus, it was found that it is important to make the cell thickness d smaller than the electrode spacing S from the viewpoint of improving the response speed.

Abstract

本発明は、応答速度が速い液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供する。本発明は、互いに対向配置された第１基板及び第２基板と、第１及び第２基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示パネルであって、液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、液晶分子は、電圧無印加時に第１基板面に対して垂直に配向し、第１基板は、信号線と、走査線と、信号線を介して画像信号が供給される第１電極と、第２電極とを有し、第１電極は、第１櫛歯部を有し、第２電極は、第２櫛歯部を有し、第１及び第２櫛歯部は、画素内において、同層にあり、かつ互いに平面的に対向配置され、第２基板は、少なくとも表示領域を覆う第３電極と、第３電極の液晶層側に配置された誘電体層とを有し、最も遅い立ち上がりの応答速度は、電圧無印加時から最大階調電圧を印加した時の立ち上がりの応答速度の２倍以下である液晶表示パネルである。

Description

液晶表示パネル及び液晶表示装置
本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、斜め電界方式の液晶表示パネル及び液晶表示装置に関するものである。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代表されるアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は薄い、軽量という特徴とブラウン管に匹敵する高画質という点から、表示装置として広く普及している。このアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示方式には、大別して、次の２通りの表示方式が知られている。
１つは、縦電界方式である。この方式では、基板面にほぼ垂直な方向の電界により液晶層を駆動し、液晶層に入射した光を変調して表示する。縦電界方式の液晶モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等が知られている。
もう１つは、横電界方式である。この方式では、基板面にほぼ平行な方向の電界により液晶層を駆動する。横電界方式の液晶モードとしては、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが知られている。
更に、上記以外の表示方式として、斜め電界方式も開示されている（例えば、特許文献１、２及び非特許文献１、２参照。）。この方式では、基板面に対して斜め方向の電界により液晶層を駆動する。具体的には、特許文献１には、一対の基板と、上記一対の基板の間に封入されている液晶と、一方の基板に形成された１画素当り複数のストライプ状の電極と、他方の基板に上記他方の基板を実質的に全面的に覆うように形成された透明電極とを備え、上記複数のストライプ状の電極が互いに平行な第１及び第２のグループのストライプ状の電極を有し、第１のグループのストライプ状の電極は第１の電圧を受け、第２のグループのストライプ状の電極は第１の電圧とは異なった第２の電圧を受ける液晶表示装置が開示されている。
特開２０００－３０５１００号公報 米国特許出願公開第２００９／００９１５８７号明細書
H. Yoshida, et al., "Fast-Switching LCD with Multi-Domain Vertical Alignment Driven by Oblique Electric Field", SID 00 Digest, 2000, No.23.1, p.334-337 In Yong Cho, et al., "New Vertical Alignment Liquid Crystal Device with Fast Response Time and Small Color Shift", IDRC 08, 2008, No.11.2, p.246-248
しかしながら、ＩＰＳモード、ＴＮモード、ＭＶＡモード等の縦又は横電界方式の液晶表示パネルでは、応答速度の点で更に改善の余地があった。また、従来の斜め電界方式の液晶表示装置においても、応答速度が遅くなることがあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、応答速度が速い液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、互いに対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示パネルであって、前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、前記液晶分子は、電圧無印加時に前記第１基板面に対して垂直に配向し、前記第１基板は、信号線と、走査線と、前記信号線を介して画像信号が供給される第１電極と、第２電極とを有し、前記第１電極は、第１櫛歯部を有し、前記第２電極は、第２櫛歯部を有し、前記第１及び第２櫛歯部は、画素内において、同層にあり、かつ互いに平面的に対向配置され、前記第２基板は、少なくとも表示領域を覆う第３電極と、前記第３電極の前記液晶層側に配置された誘電体層とを有し、最も遅い立ち上がりの応答速度は、電圧無印加時から最大階調電圧を印加した時の立ち上がりの応答速度の２倍以下である液晶表示パネルである。
なお、「垂直に配向する」とは、プレチルト角が必ずしも厳密に９０°である必要はなく、略垂直に配向してもよい。
また、表示領域は、各画素の間、及び／又は、画素内に形成された遮光領域を含む。
また、本発明において、画素は、絵素であってもよい。
本発明の液晶表示パネルの構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の液晶表示パネルにおける好ましい形態について以下に詳しく説明する。以下に示す各種形態は、適宜組み合わされてもよい。
前記液晶表示パネルのセル厚は、前記第１及び第２電極の間隔以下であることが好ましい。液晶表示パネルのセル厚が第１及び第２電極の間隔を超えると、応答速度を効果的に向上できないことがある。
前記液晶表示装置は、画素内に前記第１及び第２電極の間隔が互いに異なる２つ以上の領域を有することが好ましい。これにより、白浮きの発生を抑制することができる。
前記第１及び第２電極の間隔は、１２μｍ以下であることが好ましい。第１及び第２電極の間隔が１２μｍを超えると、応答速度を効果的に向上できないことがある。
前記液晶表示パネルは、オーバードライブ回路を含まなくてもよい。これによっても、応答速度を効果的に向上することができる。
本発明はまた、本発明の液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。
本発明の液晶表示パネル及び液晶表示装置によれば、応答速度を速くすることができる。
実施形態１の液晶表示装置を示す平面模式図である。 図１のＡ－Ｂ線における断面模式図である。 実施例１の液晶表示装置を示す断面模式図である。 比較例１の液晶表示装置を示す断面模式図である。 比較例１の応答特性を測定した結果を示す。 種々の階調間における比較例１の応答特性を示す。 実施例１の応答特性を測定した結果を示す。 種々の階調間における実施例１の応答特性を示す。 比較形態に係るモデルＡの透過率の計算結果である。 実施形態に係るモデルＢの透過率の計算結果である。 実施形態に係るモデルＣの透過率の計算結果である。 実施形態に係るモデルＤの透過率の計算結果である。
本明細書における応答速度の測定方法は以下の通りである。
まず、液晶セルの両側に一対の直線偏光子をクロスニコルで配置する。一方の偏光子の吸収軸は電極の櫛歯部の長手方向に対して４５°方向に設定し、他方の吸収軸は該長手方向に対して１３５°方向に設定する。次に、ある電圧印加状態（開始状態）から別の電圧印加状態（終了状態）に変化させながら、液晶セルの表示面（基板面）の法線方向から透過率（輝度）の変化を測定する。測定した透過率（輝度）のうち、最大値を１００％、最小値を０％とする。そして、１０％から９０％まで変化するのに要する時間を立ち上がりの応答速度τｏｎとし、９０％から１０％まで変化するのに要する時間を立ち下がりの応答速度τｏｆｆとする。なお、開始状態は、電圧無印加状態であってもよい。また、終了状態は、開始状態が電圧印加状態である場合は、電圧無印加状態であってもよい。
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
なお、以下の各実施形態においては、液晶表示装置を正面視したとき、すなわちアクティブマトリクス基板及び対向基板面を正面視したときの３時方向、１２時方向、９時方向及び６時方向をそれぞれ、０°方向（方位）、９０°方向（方位）、１８０°方向（方位）及び２７０°方向（方位）とし、３時及び９時を通る方向を左右方向とし、１２時及び６時を通る方向を上下方向とする。
また、以下の図では、１つ絵素（サブ画素）のみを図示しているが、各実施形態の液晶表示装置の表示領域（画像を表示する領域）には、複数の画素がマトリクス状に設けられている。各画素は、複数（通常、３個）の絵素からなる。
（実施形態１）
本実施形態の液晶表示装置は、基板面に対して斜め方向の電界を発生させ、該電界により液晶分子の配向を制御することにより画像表示を行う。
本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネルを備え、液晶表示パネルは、図２に示すように、対向配置された一対の基板であるアクティブマトリクス基板（ＴＦＴアレイ基板）１及び対向基板２と、これらの間に狭持された液晶層３とを有する。基板１は、液晶表示装置の背面側に設けられ、基板２は、観察面側に設けられる。
基板１、２の液晶層３と反対側には、一対の直線偏光板６、７が設けられている。偏光板６、７は、クロスニコル配置されている。また、偏光板６の吸収軸は、４５°方向に、偏光板７の吸収軸は、１３５°方向に配置されている。基板１及び偏光板６の間と、基板２及び偏光板７の間との少なくとも一方には、位相差板等の光学フィルムが設けられてもよい。
基板１、２は、表示領域を取り囲むように設けられたシール材によって貼り合わされている。また、基板１、２は、プラスチックビーズ等のスペーサを介して、対向配置されている。そして、基板１、２の間の空隙に、光学変調層を構成する表示用媒体として、液晶材料が封入されることにより液晶層３が形成されている。また、基板１、２の液晶層３側の表面には、垂直配向膜１９、４４が設けられている。
液晶層３は、正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含む。この材料の液晶分子（以下、単にネマチック液晶とも言う。）は、垂直配向膜１９、４４の配向規制力により、電圧無印加時（後述する３つの電極による電界が生じていない時）に、ホメオトロピック配向を示す。具体的には、液晶層３のプレチルト角は、８９°以上（好適には８９．９°以上）である。８９°未満であると、コントラストが低下することがある。
このように、本実施形態の液晶表示パネルは、クロスニコル配置された一対の偏光板６、７を有するとともに、垂直配向型の液晶層３を有することから、ノーマリブラックモードの液晶表示パネルとなる。
垂直配向膜１９、４４は、ポリイミド等の公知の配向膜材料から塗布形成される。垂直配向膜１９、４４は、通常、ラビング処理されないが、電圧無印加時に、ネマチック液晶を膜表面に対して略垂直に配向することができる。
対向基板２は、ガラス、プラスチック等からなる無色透明の絶縁基板４０を含み、絶縁基板４０の液晶層３側の主面上には、カラーフィルタ層４１、対向電極４２（上記第３電極に相当する）、誘電体層（絶縁層）４３及び垂直配向膜４４がこの順に積層されている。
カラーフィルタ層４１は、各絵素に対応して設けられた複数の色層（カラーフィルタ）を含む。色層は、カラー表示を行うために用いられるものであり、顔料を含有するアクリル樹脂等の透明な有機絶縁膜等から形成され、主として、絵素領域に形成されている。これにより、カラー表示が可能となる。各画素は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個の絵素から構成される。なお、各画素を構成する絵素の色の種類及び数は特に限定されず、適宜設定することができる。すなわち、各画素は、例えば、シアン、マゼンタ及びイエローの３色の絵素から構成されてもよいし、４色以上の絵素から構成されてもよい。
カラーフィルタ層４１は、各絵素間を遮光するブラックマトリクス（ＢＭ）層を更に含んでもよい。ＢＭ層は、クロム等の不透明な金属膜、炭素を含有するアクリル樹脂等の不透明な有機膜等から形成でき、隣接する絵素の境界の領域に対応する領域に形成される。
対向電極４２は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜から形成される。対向電極４２、誘電体層４３及び垂直配向膜４４は、少なくとも全表示領域を覆うように切れ目なく形成されている。対向電極４２には、各絵素に共通の所定の電位が印加される。
誘電体層４３は、透明な絶縁材料から形成される。より具体的には、窒化シリコン等の無機絶縁膜、アクリル樹脂等の有機絶縁膜等から形成される。
誘電体層４３の誘電率及び膜厚は特に限定されず、各々、適宜設定することができる。
対向電極４２及び誘電体層４３をカラーフィルタ層４１よりも液晶層３側に設けることで、カラーフィルタ層４１から不純物が液晶層３に溶出するのを抑制することができるので、信頼性を向上することができる。また、対向基板２の液晶層３側の表面を平坦化することができ、不感体領域が液晶層３内に発生するのを抑制することができる。なお、不感体領域とは、電極、具体的には、対向電極４２と、後述する画素電極２０及び共通電極３０とによる電界の影響を受け難い領域である。更に、ざらつきの少ない、コントラストの高い表示を得ることができる。対向基板２と液晶層３との界面に凹凸があると、この凹凸部で電界が乱れ、ネマチック液晶の配向が乱れて不要なドメインが発生するためである。また、凹凸部があると、電圧無印加時（黒表示時）に凹凸部でネマチック液晶が垂直配向せず、コントラストが低下するためである。
アクティブマトリクス基板１は、ガラス、プラスチック等からなる無色透明の絶縁基板１０を含み、図１に示すように、絶縁基板１０の液晶層３側の主面上には、複数の信号線（ソースバスライン）１１と、複数の走査線（ゲートバスライン）１２と、複数の共通配線３０と、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４と、各絵素に別個に設けられた複数の画素電極２０（上記第１電極に相当する）と、各絵素に別個に設けられた複数の共通電極３１（上記第２電極に相当する）とが設けられている。ＴＦＴ１４は、スイッチング素子（アクティブ素子）であり、各絵素に１つずつ設けられている。また、所定数（例えば、全て）の共通電極３１は、共通配線３０を介して互いに接続され、これらの電極３１には共通の電圧が印加される。
また、基板１の断面構造に着目すると、走査線１２、共通配線３０は絶縁基板１０上に設けられ、そられの上にはゲート絶縁膜１７が設けられ、信号線１１、画素電極２０及び共通電極３１はゲート絶縁膜１７上に設けられ、共通電極３１はゲート絶縁膜１７に設けたコンタクトホール１６を通して共通配線３０と接続されている。信号線１１、共通電極３１及び画素電極２０上には垂直配向膜１９が設けられている。
走査線１２、共通配線３０はモリブデン、タンタル等の高融点の金属膜、又は、アルミニウム等の低抵抗の金属膜から形成される。ゲート絶縁膜１７は酸化シリコン、窒化シリコン等の透明な無機絶縁膜から形成される。信号線１１、共通電極３１及び画素電極２０はＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜から形成される。必要に応じ、信号線１１には金属膜を用いて低抵抗化を図ってもよい。
共通電極３１と、画素電極２０とはフォトリソ法により、同一工程を経て、同一膜を用いてパターニングされ、同一層（同じ絶縁膜）上に配置されている。このように、同一又は略同一平面に画素電極２０及び共通電極３１を配置することで、基板１の液晶層３側の表面をほぼ平坦にすることができる。これにより、共通電極３１近傍で液晶分子の配向が乱れて応答速度が低下してしまうのを防ぐことができる。また、対向基板２の液晶層３側の表面を平坦にした場合と同様の理由から、ざらつきの少ない、コントラストの高い表示を得ることができる。
信号線１１は、互いに平行に直線状に設けられ、隣接する絵素間を上下方向に延伸している。信号線１１の幅は、１～１０μｍ（好適には２～６μｍ）である。走査線１２は、互いに平行に直線状に設けられ、隣接する絵素間を左右方向に延伸している。走査線１２の幅は、１～１０μｍ（好適には２～６μｍ）である。信号線１１と走査線１２とは、直交しており、信号線１１及び走査線１２によって区画された領域が概ね１つの絵素領域となる。信号線１１は、表示領域外でソースドライバに接続される。他方、走査線１２は、表示領域外でゲートドライバに接続され、表示領域内でＴＦＴ１４のゲートとしても機能している。また、走査線１２には、ゲートドライバから所定のタイミングで走査信号がパルス的に供給され、走査信号は、線順次方式により、各ＴＦＴ１４に印加される。
ＴＦＴ１４は、信号線１１及び走査線１２の交差部近傍に設けられ、走査線１２上に島状に形成された半導体層１５を含む。また、ＴＦＴ１４は、ソースとして機能するソース電極１１ａと、ドレインとして機能するドレイン電極１３とを有する。ソース電極１１ａは、ＴＦＴ１４と信号線１１とを接続し、ドレイン電極１３は、ＴＦＴ１４と画素電極２０とを接続する。ドレイン電極１３と画素電極２０とは、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。
ＴＦＴ１４は、走査信号の入力により一定期間だけオン状態になり、画素電極２０には、ＴＦＴ１４がオン状態の間、画像信号が所定のタイミングで信号線１１から供給される。これにより、液晶層３に画像信号が書き込まれることになる。一方、共通電極３１には、各絵素に共通の所定の電位が印加される。
画像信号は、液晶層３に書き込まれた後、画像信号が印加された画素電極２０と、この画素電極２０に対向する共通電極３１及び対向電極４２との間で一定期間保持される。すなわち、これら電極の間に一定期間、容量（液晶容量）が形成される。なお、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量と並列に保持容量を形成してもよい。この場合、容量保持配線を走査線１２と平行に設け、そして、保持容量は、各絵素において、ドレイン電極１３に接続された電極（図示せず）と、容量保持配線との間に形成される。なお、保持容量を形成する該電極と、ドレイン電極１３とは、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。また、共通配線３０を容量保持配線としても利用し、保持容量を該電極及び共通配線３０の間に形成してもよい。
黒表示時以外、画素電極２０に印加される電圧は、共通電極３１に印加される電圧、対向電極４２に印加される電圧のいずれとも異なる。
画素電極２０の平面形状は、櫛歯状であり、画素電極２０は、直線状の幹部（画素幹部２１）と、直線状の複数の櫛歯部（画素櫛歯部２２）とを有する。画素幹部２１は、絵素の短辺（下辺）に沿って設けられる。画素櫛歯部２２は、画素幹部２１に接続されることによって互いに接続されている。また、各画素櫛歯部２２は、画素幹部２１から対向する短辺（上辺）に向かって、すなわち略９０°方向に向かって延伸されている。画素幹部２１及び画素櫛歯部２２は、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。
共通電極３１は、平面視櫛歯形状を含み、直線状の幹部（共通幹部３２）と、直線状の複数の櫛歯部（共通櫛歯部３３）とを有する。共通櫛歯部３３及び共通幹部３２は、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。すなわち、共通幹部３２は、複数の共通櫛歯部３３同士を接続する、共通電極３１の幹部（共通幹部）である。共通幹部３２は、ゲート絶縁膜１７に設けたコンタクトホール１６を通して共通配線３０と接続されている。共通配線３０及び共通幹部３２は、走査線１２と平行に直線状に設けられ、隣接する絵素間を左右方向に延伸している。共通櫛歯部３３は、共通幹部３２から対向する絵素の下辺に向かって、すなわち略２７０°方向に向かって延伸されている。
このように、画素電極２０と共通電極３１とは、互いの櫛歯（画素櫛歯部２２、共通櫛歯部３３）が噛み合うように対向配置されている。また、画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３３は、互いに平行に配置されるとともに、間隔を有して互い違いに配置されている。
画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３３の幅（最小幅）は、１～８μｍ（好適には２～６μｍ）である。８μｍを超えると、開口率が低下し、そのため透過率が減少することがある。１μｍ未満であると、断線に起因する歩留まりの低下がおこることがある。両櫛歯部の幅は互いに異なっていてもよい。
このような本実施形態においては、電圧印加時、画素電極２０から対向電極４２に向かって斜め電界（基板１、２の主面に対して斜めの電界）が形成される。また、画素電極２０から共通電極３１に向かって横電界（基板１、２の主面に対して略平行な電界）が形成される。この横電界は、斜め電界の形成を助ける働きをする。そのため、横電界の存在により、斜め電界は画素電極２０から離れてもあまり弱くならない。したがって、電圧無印加時に垂直配向していたネマチック液晶は、電圧印加時には斜め電界に平行に配向する。
また、対向電極４２が垂直配向膜４４に隣接する場合は、等電位線が対向基板２及び液晶層３の界面付近に集中してしまう。そのため、斜め電界の法線方向の成分が液晶層３内で強くなり、ネマチック液晶が充分に横向きに倒れないことがある。それに対して、本実施形態では、対向電極４２の液晶層３側に誘電体層４３が設けられている。したがって、等電位線が対向基板２及び液晶層３の界面付近に集中するのを抑制できる。そのため、液晶層３内で斜め電界の法線方向の成分を弱くすることができる。その結果、ネマチック液晶を充分横向きに倒すことができ、絵素全体の透過率を向上することができる。
なお、共通電極３１及び対向電極４２は、接地されてもよいし、共通電極３１及び対向電極４２には、同じ大きさ、かつ、同じ極性の電圧が印加されてもよい。いずれによっても、本実施形態の表示方式による表示を実現することができる。
そして、本実施形態では、画素電極２０及び共通電極３１の間隔は、１２μｍ以下に設定されている。なお、画素電極２０及び共通電極３１の間隔とは、画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３３の短手方向（長手方向に対して垂直な方向）における画素電極２０及び共通電極３１の間隔（以下、単に電極間隔Ｓとも言う。）である。これにより、中間調の応答速度を向上することができる。より具体的には、最も遅い立ち上がりの応答速度を、電圧無印加時から最大階調電圧を印加した時の立ち上がりの応答速度の２倍（より好適には、１．５倍）以下にすることができる。電極間隔Ｓが１２μｍを超えると、応答速度を効果的に向上することができず、必要な印加電圧が大きくなることがあり、実用上、好ましくない。また、電極間隔Ｓは、４μｍ以上であることが好ましい。４μｍ未満であると、生産性が悪くなることがある。
また、本実施形態の液晶表示パネルは、それ自体で優れた応答特性を示す。したがって、本実施形態の液晶表示パネル及び液晶表示装置のいずれにもオーバードライブ回路等の応答特性を向上するための回路を形成する必要がない。
また、図１に示した形態では、ネマチック液晶の傾斜方向が逆向きである２つのドメインが１つの絵素内に形成される。ドメイン数は特に限定されず適宜設定できるが、良好な視角特性を得る観点からは、４つのドメインを一つの絵素内に形成してもよい。
また、本実施形態は、１つの絵素内に電極間隔Ｓが互いに異なる２つの領域を有する。より詳細には、各絵素内には、電極間隔が相対的に狭い領域（間隔Ｓｎの領域）と、電極間隔が相対的に広い領域（間隔Ｓｗの領域）とが形成されている。これより、各領域でのＶＴ特性の閾値を異ならせることができるため、特に低階調における絵素全体のＶＴ特性（ＶＴカーブ）の傾斜をなだらかにすることができる。その結果、白浮きの発生を抑制し、視野角特性を向上することができる。なお、白浮きとは、低階調の比較的暗い表示を行った状態で、観察方向を正面から斜めに倒したときに、暗く見えるはずの表示が白っぽく見えてしまう現象である。
間隔Ｓｎは、例えば、３～８μｍ（好適には４～８μｍ）である。８μｍを超えると、Ｓｗとの差が小さくなり、視野角改善の効果が得られないことがある。４μｍ未満であると、隣り合う電極間でショートすることがある。
間隔Ｓｗは、例えば、６～１２μｍ（好適には８～１２μｍ）である。１２μｍを超えると、応答速度が遅くなることがある。６μｍ未満であると、Ｓｎとの差が小さくなり、視野角改善の効果が得られないことがある。
以下、１つの絵素（画素）内に電極間隔Ｓが互いに異なる２以上の領域を形成することを、マルチスペースを形成するとも言う。
また、本実施形態において、セル厚ｄは、電極間隔Ｓよりも小さいことが好ましい。これにより、中間調の応答速度をより向上することができる。また、セル厚ｄは、全ての電極間隔Ｓ（例えば、間隔Ｓｎ及びＳｗ）よりも小さく設定されていることが好ましい。
なお、１つの絵素内における画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３３の本数は、両櫛歯部が絵素内に互い違いに配置される数であれば特に限定されず、各々、適宜設定することができる。
また、本実施形態において、１つの絵素内における電極間隔Ｓが互いに異なる領域の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。３つ以上であっても、２つの場合と同様にして、白浮きの発生を抑制し、視野角特性を向上することができる。
（実施形態２）
本実施形態の液晶表示装置は、実施形態１の液晶表示装置と以下の点で異なる。
すなわち、本実施形態ではマルチスペースが形成されず、電極間隔Ｓは１つに設定されている。これにより、画素が小さく電極間隔の差が取りにくい場合でも、速い応答特性を得ることができる。
また、マルチスペースを設けない本実施形態でも、セル厚ｄは、電極間隔Ｓよりも小さく設定されていることが好ましい。これにより、中間調の応答速度をより向上することができる。
また、本実施形態の液晶表示パネルは、それ自体で優れた応答特性を示す。したがって、本実施形態の液晶表示パネル及び液晶表示装置のいずれにもオーバードライブ回路等の応答特性を向上するための回路を形成する必要がない。
（実施例１）
図３に示す実施例１の液晶表示パネルの製造方法について説明する。
まず、ガラス基板１１０上に、走査線及び共通配線をパターニングした後、ゲート絶縁膜及び半導体層をこの順に成膜した。続いて、ゲート絶縁膜及び半導体層をパターニングした。続いて、信号線、ソース電極及びドレイン電極を形成した。また、それらと同時に、画素電極１２０（画素幹部及び画素櫛歯部）、共通電極１３０（共通幹部及び共通櫛歯部）をパターニングした。なお、共通幹部は、ゲート絶縁膜に設けたコンタクトホールを介して共通配線と接続した。このように、電極１２０、１３０を同一層上に形成した。画素櫛歯部及び共通櫛歯部の幅は、２．５μｍとした。本実施例では、２種類の電極間隔Ｓｎ及びＳｗを含むマルチスペースを形成した。具体的には、間隔Ｓｎは７μｍとし、間隔Ｓｗは１０μｍとした。そして、ポリイミドを含む配向膜材料を電極１２０、１３０及び信号線上に塗布し、垂直配向膜を形成した。このようにして実施例１のアクティブマトリクス基板を作製した。
次に、実施例１の対向基板の作製方法を説明する。
まず、ガラス基板１４０上に、カラーフィルタ層と、対向電極１４２と、誘電体層１４３とをこの順に形成した。誘電体層１４３は、アクリル樹脂から形成し、誘電体層１４３の誘電率は３．５であり、膜厚は１．５μｍであった。その後、ポリイミドを含む配向膜材料を誘電体層１４３上に塗布し、垂直配向膜を形成した。
そして、両基板をシール材によって貼り合わせた後、両基板の間の空隙に正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を注入した。セル厚ｄは３．５μｍとし、液晶材料の誘電率Δεは２２であった。
最後に、両基板の外側に偏光板１０６、１０７を貼り付けた。偏光板１０６、１０７はクロスニコルに配置した。
（比較例１）
図４に比較例１の液晶表示パネルの断面模式図を示す。
以下の点を除いて、実施例１と同様にして比較例１の液晶表示パネルを作製した。本比較例では、対向基板に対向電極１４２及び誘電体層１４３を形成しなかった。
図５に比較例１の応答特性（立ち上がりの応答速度τｏｎと、立ち下がりの応答速度τｏｆｆと、τｏｎ及びτｏｆｆの合計τ）を測定した結果を示す。また、図５は、最低階調と、中間調及び最高階調との間の応答速度を示す。すなわち、図５において、各プロットは、当該プロットの階調と、最低階調との間で応答速度を測定した結果を示している。図５に示すように、比較例１では、τｏｎが極端に遅い中間調領域が存在した。また、τｏｎには２つのピークが形成されていた。これは複数の電極間隔Ｓが形成されているためと思われる。このパネルを観察したところ、電極１２０、１３０の間に暗線が形成されていた。また、各種の電圧を印加しながら観察した結果、立ち上がり時の液晶の配向状態を安定させるために時間がかかっており、このために応答が遅くなっていることがわかった。
図６及び表１に種々の階調間における比較例１の応答特性を示す。比較例１においては、最低階調（０階調）から１２８階調へ変化する時に、最も遅いτｏｎ（τｏｎ，ｍａｘ）を示し、その値は、７０ｍｓであった。また、最低階調（０階調）から最高階調（２５５階調）へのτｏｎ（τｏｎ，ＢｔｏＷ）は、１７．７ｍｓであった。したがって、τｏｎ，ｍａｘは、τｏｎ，ＢｔｏＷの３．９５倍であり、比較例１では、中間調への立ち上がりの応答速度が著しく低下することが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
図７に実施例１の応答特性を測定した結果（τｏｎ、τｏｆｆ及びτ）を示す。図７は、最低階調と、中間調及び最高階調との間の応答速度を示す。すなわち、図７において、各プロットは、当該プロットの階調と、最低階調との間で応答速度を測定した結果を示している。図７に示すように、実施例１では、中間調領域でτｏｎが遅くなることがなく、全階調にわたって非常に速い応答を示した。顕微鏡でパネルを観察したところ、比較例１のような暗線は形成されなかった。これにより、応答特性を向上させる観点からは、暗線を形成させないことが重要であることがわかる。
図８及び表２に種々の階調間における実施例１の応答特性を示す。実施例１においては、最低階調（０階調）から６４階調へ変化する時に、τｏｎ，ｍａｘを示し、その値は、２５．８ｍｓであった。また、τｏｎ，ＢｔｏＷは、２０．２ｍｓであった。したがって、τｏｎ，ｍａｘは、τｏｎ，ＢｔｏＷの１．２８倍であり、実施例１では、中間調への立ち上がりの応答速度が非常に速いことが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
ここで、電極パターンを種々変更して、透過率をシミュレーションした結果を説明する。なお、シミュレーターにはシンテック社製のＬＣＤマスターを使用した。
共通のシミュレーション条件を以下に示す。
・画素電極（櫛歯部）の幅：４μｍ
・共通電極（櫛歯部）の幅：４μｍ
・画素電極の電圧：ＤＣ（直流）電圧印加
・共通電極の電圧：ＤＣ（直流）電圧０Ｖ印加
・対向電極の電圧：ＤＣ（直流）電圧０Ｖ印加
・Δε：２２
まず、図９は、比較形態に係るモデルＡの透過率の計算結果である。画素電極に１～６Ｖの電圧を印加した結果を示す。モデルＡにおいてセル厚ｄは３．５μｍ、電極間隔Ｓは４μｍに設定した。また、モデルＡの対向基板には、対向電極及び誘電体層を設けなかった。この結果、画素電極及び共通電極の間に暗線が形成された。
図１０～１２はそれぞれ、実施形態に係るモデル（モデルＢ～Ｄ）の透過率の計算結果である。図１０～１１には、画素電極に１～６Ｖの電圧を印加した結果を示す。図１２には、画素電極に３及び６Ｖの電圧を印加した結果を示す。モデルＢ～Ｄの対向基板には、対向電極及び誘電体層を設けた。誘電体層は、対向電極の液晶層側に配置し、誘電率＝３．５、厚み＝１．５μｍに設定した。
モデルＢにおいてセル厚ｄは３．５μｍ、電極間隔Ｓは４μｍに設定した。図１０に示すように、モデルＢでは、画素電極及び共通電極の間に暗線が形成されなかった。
モデルＣにおいてセル厚ｄは３．５μｍ、電極間隔Ｓは１２μｍに設定した。図１１に示すように、モデルＣでは、画素電極及び共通電極の間に暗線が形成されなかった。
モデルＤにおいてセル厚ｄは９μｍ、電極間隔Ｓは４μｍに設定した。図１２に示すように、モデルＤでは、画素電極及び共通電極の間に暗線が形成された。これは、セル厚ｄが電極間隔Ｓよりも大きい場合、画素電極と共通電極の櫛歯部との間に発生する横電界が実効的（支配的）に液晶層に影響を及ぼすためであると考えられる。したがって、モデルＤでは、暗線が形成される電圧で応答速度が遅くなると思われる。このように、応答速度を向上する観点からは、セル厚ｄを電極間隔Ｓよりも小さくすることが重要であることがわかった。
本願は、２０１０年１月１５日に出願された日本国特許出願２０１０－６６８８号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１：アクティブマトリクス基板
２：対向基板
３：液晶層
６、７：偏光板
１０、４０：絶縁基板
１１：信号線
１１ａ：ソース電極
１２：走査線
１３：ドレイン電極
１４：ＴＦＴ
１５：半導体層
１６：コンタクトホール
１７：ゲート絶縁膜
１９、４４：垂直配向膜
２０：画素電極
２１：画素幹部
２２：画素櫛歯部
３０：共通配線
３１：共通電極
３２：共通幹部
３３：共通櫛歯部
４１：カラーフィルタ層
４２：対向電極
４３：誘電体層

Claims (6)

  1. 互いに対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示パネルであって、
    前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、
    前記液晶分子は、電圧無印加時に前記第１基板面に対して垂直に配向し、
    前記第１基板は、信号線と、走査線と、前記信号線を介して画像信号が供給される第１電極と、第２電極とを有し、
    前記第１電極は、第１櫛歯部を有し、
    前記第２電極は、第２櫛歯部を有し、
    前記第１及び第２櫛歯部は、画素内において、同層にあり、かつ互いに平面的に対向配置され、
    前記第２基板は、少なくとも表示領域を覆う第３電極と、前記第３電極の前記液晶層側に配置された誘電体層とを有し、
    最も遅い立ち上がりの応答速度は、電圧無印加時から最大階調電圧を印加した時の立ち上がりの応答速度の２倍以下であることを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記液晶表示パネルのセル厚は、前記第１及び第２電極の間隔以下であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
  3. 前記液晶表示装置は、画素内に前記第１及び第２電極の間隔が互いに異なる２つ以上の領域を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示パネル。
  4. 前記第１及び第２電極の間隔は、１２μｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  5. 前記液晶表示パネルは、オーバードライブ回路を含まないことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  6. 請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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