WO2013058157A1 - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

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WO2013058157A1
WO2013058157A1 PCT/JP2012/076267 JP2012076267W WO2013058157A1 WO 2013058157 A1 WO2013058157 A1 WO 2013058157A1 JP 2012076267 W JP2012076267 W JP 2012076267W WO 2013058157 A1 WO2013058157 A1 WO 2013058157A1
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liquid crystal
electrode
crystal display
substrate
display panel
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PCT/JP2012/076267
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Inventor
孝兼 吉岡
裕一 居山
津田　和彦
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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 a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are aligned by a lateral electric field.
  • a liquid crystal display panel is configured by sandwiching a liquid crystal display element between a pair of glass substrates and the like, taking advantage of its thin, lightweight, and low power consumption characteristics, such as personal computers, televisions, car navigation systems, and other portable devices. It is indispensable for daily life and business, such as a display of a portable information terminal such as a telephone and a display device capable of stereoscopic display. In these applications, liquid crystal display panels of various modes related to electrode arrangement and substrate design for changing the optical characteristics of the liquid crystal layer have been studied.
  • VA vertical alignment
  • IPS In-plane switching
  • FFS fringe field switching
  • an FFS driving type liquid crystal display device a thin film transistor type liquid crystal display having high-speed response and a wide viewing angle, a first substrate having a first common electrode layer, a pixel electrode layer, and a second common electrode To provide a second substrate having both layers, a liquid crystal sandwiched between the first substrate and the second substrate, high speed response to a high input data transfer rate, and a wide viewing angle for a viewer. And a means for generating an electric field between the first common electrode layer on the first substrate and both the pixel electrode layer and the second common electrode layer on the second substrate. (For example, refer to Patent Document 1).
  • a liquid crystal device for applying a lateral electric field by a plurality of electrodes a liquid crystal device in which a liquid crystal layer made of a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates arranged opposite to each other, An electrode for applying a vertical electric field to the liquid crystal layer is provided on each of the first substrate and the second substrate constituting the substrate, with the liquid crystal layer interposed therebetween, and the liquid crystal layer is provided on the second substrate.
  • a liquid crystal device provided with a plurality of electrodes for applying a lateral electric field see, for example, Patent Document 2.
  • the liquid crystal In a mode in which the orientation of the liquid crystal is determined by a lateral electric field, such as using a pair of comb electrodes, the liquid crystal is oriented obliquely, so that splay alignment or bend alignment occurs. When such alignment occurs, the symmetry of the arrangement of the liquid crystal molecules is lost, so that macroscopic polarization occurs (flexo polarization). Flexo polarization is a phenomenon that can be seen regardless of the shape of liquid crystal molecules.
  • flexopolarization causes a difference in orientation due to the reversal of positive and negative polarity, resulting in a difference in transmittance. Furthermore, a difference occurs in response speed.
  • the rise is formed by a pair of comb electrodes and a lower layer electrode of the TFT substrate and a counter electrode of the counter substrate.
  • the present inventors have found that a lateral electric field acting between the electrodes, the falling is a vertical electric field generated by a potential difference between the substrates, and the liquid crystal molecules can be rotated at high speed by the electric field for both rising and falling.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and in a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device having a three-layer electrode structure in which the orientation of liquid crystal molecules is controlled by an electric field at both rising and falling, a sufficiently high-speed response is achieved.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device which have excellent transmittance and can reduce flexopolarization to achieve excellent display quality.
  • the inventors of the present invention have studied to achieve both high-speed response and high transmittance in the vertical alignment type liquid crystal display panel and liquid crystal display device, and controlled the alignment of liquid crystal molecules by an electric field at both rising and falling edges.
  • an overcoat layer is provided on the counter substrate side, and the lower layer electrode of the other substrate is found to have a slit structure as shown in FIG. It was found that the voltage of the lower layer electrode (iii) is set to a value separated from the counter electrode (iv).
  • the influence of flexopolarization can be suppressed by such an electrode structure, layer structure, and drive voltage setting.
  • the upper comb electrode (ii) and the lower electrode (iii) that do not overlap with the lower electrode may be equipotential, not equipotential.
  • one TFT can be reduced, which is preferable in that the aperture ratio is improved and driving is simplified.
  • the present inventors can not only make the cell thickness thin and have excellent viewing angle characteristics, but also the lower electrode (iii) and the counter electrode (iv). It has been found that the balance of the drawing of the electric field lines in the vertical direction can be made appropriate. Furthermore, by providing a slit in the lower layer electrode, the electric field lines near the end (edge) of the upper layer comb electrode (i) are drawn almost directly below, and the remaining electric field lines are generated by the upper layer comb electrode. It becomes easy to be pulled in the direction of (ii), and becomes horizontal with respect to the main surface of the substrate. In this way, as a result of driving the electric force lines generated obliquely in either the vertical direction or the horizontal direction as much as possible, the splay alignment is reduced and the influence of flexopolarization is reduced. I found out.
  • the electrode structure is further studied, and the conventional lower layer electrode is a planar electrode without slits, so that the lines of electric force are strongly drawn down in a wide range at the time of start-up (on time). It was found that the lateral electric field was interrupted and the area for splay alignment became large.
  • the comb-tooth electrode drive by providing slits in the lower layer electrode, when the lower layer electrode is a planar electrode, the electric lines of force pulled downward are controlled, and the transmittance at the rise is improved.
  • the present inventors have found that the splay alignment region can be reduced, flicker generation can be prevented, display quality can be improved, and DC burn-in can be prevented, and the above-described problems can be sufficiently solved.
  • the first substrate has a dielectric layer
  • the second substrate has an electrode
  • the electrode includes an electrode for generating a lateral electric field and an electrode having a slit.
  • the field sequential drive type liquid crystal display device and the liquid crystal display device used in a low temperature environment have a particularly noticeable response speed problem. In the present invention, this can be solved and the display quality is excellent. Can be.
  • Japanese Patent Application Publication Nos. 2006-523850 and 2002-365657 which are patent documents as the prior art documents described above, do not describe anything about the method of providing a slit in the lower layer electrode. There is no description about a configuration in which an overcoat layer is provided and a slit is provided in a lower electrode of a TFT substrate, and that the configuration significantly reduces flexopolarization and improves display quality.
  • the present invention is a liquid crystal display panel comprising a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the two substrates, wherein the first substrate has a dielectric layer, and the second substrate Has an electrode, and the electrode is a liquid crystal display panel including an electrode for generating a lateral electric field and an electrode having a slit.
  • the horizontal electric field is an electric field in the horizontal direction with respect to the main surface of the substrate, and the liquid crystal display panel of the present invention is usually for white display by generating the electric field in the horizontal direction.
  • the electrodes for generating the transverse electric field are preferably a pair of comb electrodes. That is, the lateral electric field may be an electric field including a horizontal component such as a fringe electric field generated between the upper layer electrode and the lower layer electrode of the substrate, but a pair of comb electrodes (preferably provided in the same layer). A transverse electric field generated between a pair of comb electrodes) is preferable.
  • the electrode having the slit may be any electrode that can be said to have a slit in the technical field of the present invention, and the entire electrode may be electrically connected so as to surround the slit. It may be divided into two or more parts that are not electrically connected. Further, the electrode having the slit may have a planar region that does not have a slit partially as long as the effect of the present invention can be exhibited.
  • the electrode having the slit is preferably overlapped with at least one of the pair of comb electrodes when the main surface of the substrate is viewed in plan. As a result, flexopolarization can be further sufficiently reduced. More preferably, the electrode having the slit overlaps with one of the pair of comb-tooth electrodes and does not overlap with the other of the pair of comb-tooth electrodes when the main surface of the substrate is viewed in plan. Usually, when a lateral electric field is generated, the voltage of the comb electrode that does not overlap with the electrode having the slit is set to be approximately the same as the voltage of the electrode having the slit, and the comb that overlaps with the electrode having the slit.
  • the voltage of the tooth electrode is set lower than the voltage of the comb electrode that does not overlap with the electrode having the slit and the voltage of the electrode having the slit, so that the effect of drawing the lines of electric force is remarkable. Will be demonstrated.
  • the electrode having the slit protrudes (extends) from at least one of the pair of comb electrodes when the main surface of the substrate is viewed in plan.
  • At least one of the pair of comb electrodes is electrically connected to the electrode having the slit. More preferably, when the main surface of the substrate is viewed in plan, the comb-shaped electrode that does not overlap the electrode having the slit is electrically connected to the electrode having the slit. Further, it is particularly preferable that the number of driving TFTs per picture element is two or less.
  • the electrode having the slit may not overlap with the pair of comb electrodes when the main surface of the substrate is viewed in plan, or overlaps both of the pair of comb electrodes. However, as described above, it is preferable to overlap with one of the pair of comb electrodes and not to overlap with the other of the pair of comb electrodes.
  • At least a part of the edge of the electrode having the slit does not overlap with the pair of comb electrodes when the main surface of the substrate is viewed in plan.
  • the electrode having the slit is preferably provided in a layer different from the electrode for generating the lateral electric field (more preferably, a pair of comb electrodes).
  • a planar electrode having a slit is formed through a pair of comb electrodes and an electric resistance layer.
  • the electrical resistance layer is preferably an insulating layer.
  • the insulating layer may be an insulating layer in the technical field of the present invention.
  • the pair of comb electrodes on the lower substrate is the upper electrode on the liquid crystal layer side, and the electrode having the slit on the lower substrate is the lower electrode on the side opposite to the liquid crystal layer side.
  • the upper electrode may be an electrode having a slit
  • the lower electrode may be a pair of comb electrodes.
  • the pair of comb electrodes may be anything as long as it can be said that the two comb electrodes face each other when the substrate main surface is viewed in plan. Since a pair of comb electrodes can generate a lateral electric field between the comb electrodes, when the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy, the response performance and transmission at the time of rising When the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, the liquid crystal molecules can be rotated by a lateral electric field at the time of falling to achieve a high-speed response.
  • the electrodes of the first substrate and the second substrate may be any electrode as long as it can provide a potential difference between the substrates, whereby the liquid crystal layer has liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy.
  • a vertical electric field is generated by the potential difference between the substrates at the time of falling when including and when the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are rotated by the electric field and rotated at high speed. Can be responsive.
  • the pair of comb electrodes may be provided in the same layer, and the pair of comb electrodes may be provided in different layers as long as the effects of the present invention can be exhibited.
  • the tooth electrodes are preferably provided in the same layer.
  • a pair of comb electrodes is provided in the same layer when each comb electrode has a common member (for example, an insulating layer, a liquid crystal layer side and / or a side opposite to the liquid crystal layer side). A liquid crystal layer, etc.).
  • the comb-tooth portions are respectively along when the main surface of the substrate is viewed in plan.
  • the comb-tooth portions of the pair of comb-tooth electrodes are substantially parallel, in other words, each of the pair of comb-tooth electrodes has a plurality of substantially parallel slits.
  • the thickness d oc of the dielectric layer is preferably 3.5 ⁇ m or less. More preferably, it is 2 ⁇ m or less. In addition, regarding a lower limit, it is preferable that it is 1 micrometer or more. Furthermore, it is also preferable to increase the dielectric constant ⁇ oc of the dielectric layer from the viewpoint of increasing the response speed at the time of falling. For example, the dielectric constant ⁇ oc of the dielectric layer is preferably 3.0 or more. The upper limit is preferably 9 or less.
  • the liquid crystal layer preferably includes liquid crystal molecules that are aligned in a direction perpendicular to the main surface of the substrate at a voltage lower than the threshold voltage.
  • the term “orienting in the direction perpendicular to the main surface of the substrate” may be anything that can be said to be oriented in the direction perpendicular to the main surface of the substrate.
  • the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer are substantially composed of liquid crystal molecules that are aligned in a direction perpendicular to the main surface of the substrate at a voltage lower than the threshold voltage.
  • Such a vertical alignment type liquid crystal display panel is an advantageous system for obtaining a wide viewing angle, high contrast characteristics, and the like, and its application is expanding.
  • the liquid crystal layer is preferably composed of a nematic liquid crystal in order to exhibit the effects of the present invention.
  • the pair of comb electrodes can have different potentials at a threshold voltage or higher.
  • the threshold voltage means, for example, a voltage value that gives a transmittance of 5% when the transmittance in the bright state is set to 100%.
  • the potential different from the threshold voltage can be any voltage as long as it can realize a driving operation with a potential different from the threshold voltage. This makes it possible to suitably control the electric field applied to the liquid crystal layer. Become.
  • a preferable upper limit value of the different potential is, for example, 20V.
  • one of the pair of comb electrodes is driven by one TFT and the other comb electrode is driven by another TFT.
  • a pair of comb electrodes can be set to different potentials by conducting with the lower electrode of the other comb electrode.
  • the width of the comb tooth portion in the pair of comb electrodes is preferably 2 ⁇ m or more, for example.
  • the width (space length) between the comb teeth and the comb teeth is preferably 2 ⁇ m to 7 ⁇ m, for example.
  • the first substrate preferably further has an electrode.
  • the electrode of the first substrate is preferably a planar electrode.
  • the planar electrode includes a form electrically connected within a plurality of pixels, for example, as a planar electrode of the first substrate, a form electrically connected within all pixels, A form in which the same pixel line is electrically connected is preferable.
  • the liquid crystal display panel is arranged so that liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned in a direction perpendicular to the main surface of the substrate by an electric field generated between a pair of comb electrodes or between the first substrate and the second substrate. It is preferable that it is comprised. Thereby, a vertical electric field can be applied suitably and high-speed response can be achieved.
  • the electrode of the first substrate is a planar electrode, a vertical electric field can be suitably generated by a potential difference between the substrates at the time of falling, and high-speed response can be achieved.
  • the electrode of the first substrate is normally provided on the liquid crystal layer side of the glass substrate, but may be provided on the side opposite to the liquid crystal layer side (observer side) of the glass substrate.
  • the liquid crystal layer side electrode (upper layer electrode) of the second substrate is a pair of comb electrodes for generating a lateral electric field
  • the liquid crystal layer of the second substrate The electrode on the opposite side (lower layer electrode) is particularly preferably an electrode having a slit.
  • an electrode having a slit can be provided below the pair of comb electrodes on the second substrate (a layer opposite to the liquid crystal layer as viewed from the second substrate) with an insulating layer interposed therebetween.
  • the planar electrode of the first substrate may be a surface shape in the technical field of the present invention, and may have an alignment regulating structure such as a rib or a slit in a partial region thereof, May have the alignment regulating structure at the center portion of the pixel when viewed in plan, but those having substantially no alignment regulating structure are suitable.
  • the electrode having the slit of the second substrate may have a rib or the like in a partial region thereof, but it is preferable that the electrode has substantially a slit and has a surface shape other than the slit. .
  • the liquid crystal layer is usually aligned with a horizontal component with respect to the substrate main surface at a threshold voltage or higher by a pair of comb electrodes or an electric field generated between the first substrate and the second substrate.
  • the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer are preferably substantially composed of liquid crystal molecules that are aligned at a threshold voltage or higher in the horizontal direction with respect to the main surface of the substrate.
  • the liquid crystal layer preferably includes liquid crystal molecules (positive liquid crystal molecules) having positive dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy are aligned in a certain direction when an electric field is applied, and the alignment control is easy, and a faster response can be achieved.
  • the liquid crystal layer preferably also includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy (negative liquid crystal molecules). Thereby, the transmittance can be further improved. That is, it is preferable that the liquid crystal molecules are substantially composed of liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy from the viewpoint of high-speed response, and the liquid crystal molecules are negative from the viewpoint of transmittance. It can be said that it is preferable to be substantially composed of liquid crystal molecules having a dielectric anisotropy of
  • the first substrate and the second substrate usually have an alignment film on at least one liquid crystal layer side.
  • the alignment film is preferably a vertical alignment film.
  • Examples of the alignment film include alignment films formed from organic materials and inorganic materials, and photo-alignment films formed from photoactive materials.
  • the alignment film may be an alignment film that has not been subjected to an alignment process such as a rubbing process.
  • the first substrate and the second substrate preferably have a polarizing plate on the side opposite to at least one liquid crystal layer side.
  • the polarizing plate is preferably a circular polarizing plate. With such a configuration, the transmittance improvement effect can be further exhibited.
  • the polarizing plate is also preferably a linear polarizing plate. With such a configuration, the viewing angle characteristics can be improved.
  • the liquid crystal display panel of the present invention When the vertical electric field is generated, the liquid crystal display panel of the present invention usually has at least an electrode of the first substrate and an electrode of the second substrate (for example, an electrode having a planar electrode of the first substrate and a slit of the second substrate).
  • a potential difference is generated between
  • a preferred form is a form in which a higher potential difference is generated between the electrode of the first substrate and the electrode of the second substrate than between the electrodes (for example, a pair of comb electrodes) of the second substrate.
  • a potential difference is usually generated at least between electrodes (for example, a pair of comb electrodes) included in the second substrate.
  • electrodes for example, a pair of comb electrodes
  • a higher potential difference can be generated between the electrodes of the second substrate than between the electrodes of the first substrate (for example, planar electrodes) and the electrodes of the second substrate having slits.
  • a potential difference lower than that between the electrode of the first substrate and the electrode of the second substrate may be generated between the electrodes of the second substrate.
  • the potential change can be reversed by applying to the lower layer electrode (electrode having a slit of the second substrate) commonly connected to the even lines and odd lines.
  • At least one of the first substrate and the second substrate includes a thin film transistor element
  • the thin film transistor element may be an amorphous Si TFT, a polycrystalline Si TFT, or the like, but preferably includes an oxide semiconductor.
  • the thin film transistor element is preferably an oxide semiconductor TFT.
  • the first substrate and the second substrate included in the liquid crystal display panel of the present invention are a pair of substrates for sandwiching a liquid crystal layer.
  • an insulating substrate such as glass or resin is used as a base, and wiring and electrodes are formed on the insulating substrate. It is formed by making a color filter or the like.
  • the liquid crystal display panel of the present invention may be any of a transmissive type, a reflective type, and a transflective type.
  • the present invention is also a liquid crystal display device including the liquid crystal display panel of the present invention.
  • the preferred form of the liquid crystal display panel in the liquid crystal display device of the present invention is the same as the preferred form of the liquid crystal display panel of the present invention described above.
  • Examples of the liquid crystal display device include in-vehicle devices such as personal computers, televisions, and car navigation systems, and displays of portable information terminals such as mobile phones. In particular, in a low-temperature environment such as in-vehicle devices such as car navigation systems. It is preferable to be applied to devices used in the above.
  • the configuration of the liquid crystal display panel and the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are formed as essential, and the liquid crystal display panel and the liquid crystal display are not limited. Other configurations normally used in the apparatus can be applied as appropriate.
  • the first substrate includes an electrode and a dielectric layer
  • the electrode included in the second substrate includes a pair of comb electrodes and an electrode provided with a slit.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 when a horizontal electric field is generated.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 when a vertical electric field is generated.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display panel according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 when a horizontal electric field is generated.
  • FIG. One of the simulation results when a horizontal electric field is generated in a liquid crystal display panel having an overcoat layer on a counter substrate is shown.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display panel according to Embodiments 2 and 3.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal display panel according to Embodiments 2 and 3.
  • FIG. 10 is a graph showing a change in offset voltage with respect to a voltage of a lower layer electrode of a liquid crystal display panel according to Embodiment 3.
  • It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the liquid crystal display panel of this embodiment. It is a plane schematic diagram around the active drive element used in the present embodiment. It is a cross-sectional schematic diagram of the active drive element periphery used for this embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display panel according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display panel according to Comparative Example 1 when a horizontal electric field is generated.
  • FIG. This is one of the simulation results when a horizontal electric field is generated in the liquid crystal display panel similar to FIG. 5 except that the overcoat layer is not provided.
  • It is a graph which shows the measurement result and simulation result of the normalization brightness
  • 13 is a graph showing normalized luminance with respect to time (s) of the liquid crystal display panel when the lower electrode of the liquid crystal display panel according to FIG. 12 is a planar electrode.
  • a pixel may be a picture element (sub-pixel) unless otherwise specified.
  • the planar electrode is a planar electrode in the technical field of the present invention, for example, dot-shaped ribs and / or slits may be formed, but the planar electrode has a substantially alignment regulating structure. What is not preferred is preferred.
  • the substrate on the display surface side is also referred to as an upper substrate, and the substrate on the opposite side to the display surface is also referred to as a lower substrate.
  • the electrode on the display surface side is also referred to as an upper layer electrode
  • the electrode on the opposite side to the display surface is also referred to as a lower layer electrode.
  • the circuit substrate (second substrate) of this embodiment is also referred to as a TFT substrate or an array substrate because it includes a thin film transistor element (TFT).
  • the TFT is turned on both at the rise (eg, horizontal electric field application) and at the fall (eg, vertical electric field application), and a voltage is applied to at least one electrode (pixel electrode) of the pair of comb electrodes. Applied.
  • the member and part which exhibit the same function are attached
  • (i) shows the potential of one of the comb-shaped electrodes on the upper layer of the lower substrate, and (ii) shows the other potential of the comb-shaped electrode on the upper layer of the lower substrate.
  • (Iii) indicates the potential of the lower layer electrode, and (iv) indicates the potential of the planar electrode of the upper substrate.
  • FIG. 6, FIG. 18 and FIG. 19 show white lines representing the transmittance distribution, and in particular, FIG. 5 and FIG. 18 show solid lines representing the equipotential lines.
  • symbol is attached
  • the pair of comb electrodes and the electrode having the slits arranged on the lower substrate is the upper layer electrode, and the electrode having the slit is the lower layer electrode.
  • This is a preferable form for exerting the effect.
  • not only the upper layer electrodes but also the lower layer electrodes are inverted in polarity.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 when a lateral electric field is generated.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 when a vertical electric field is generated.
  • a liquid crystal display device having a vertical alignment type three-layer electrode structure using positive type liquid crystal (the upper layer electrode of the lower substrate is a comb electrode), the rising is a horizontal electric field generated by a potential difference between the comb teeth, and the falling is a substrate
  • the vertical electric field generated by the potential difference between them causes the liquid crystal molecules to rotate by the electric field both at the rise and fall, thereby achieving high-speed response, and at the same time, high transmissivity is realized by the lateral electric field driven by the comb teeth.
  • the overcoat layer is not shown. However, in the present embodiment, as described later, an overcoat layer is provided, and a slit is provided in the lower layer electrode, so that a difference in orientation between polarities (a difference in polarity of an applied voltage at a drive electrode) is usually a problem. Difference in orientation) can be suppressed, and flexopolarization can be reduced.
  • the lower layer electrode 13 is disposed immediately below the comb-teeth electrode 17. 1 and 2, the dotted line indicates the direction of the generated electric field.
  • the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 has a vertical alignment type three-layer electrode structure using liquid crystal molecules 31 that are positive type liquid crystals (here, the upper layer electrode of the lower substrate located in the second layer is a pair of combs). Tooth electrode 16).
  • the lower layer electrode 13 is driven independently of the comb electrode 17 and the lower layer electrode 13 and the comb electrode 19 are driven in common to reduce the number of TFTs by driving in common.
  • the lower electrode 13 and the comb electrode 19 can be driven independently, although it is preferable from the viewpoint that the manufacturing becomes easier and the aperture ratio can be sufficiently improved.
  • the rise occurs at a potential difference of 7.5 V between a pair of comb electrodes 16 (for example, a comb electrode 17 having a potential of 0 V and a comb electrode 19 having a potential of 7.5 V).
  • the liquid crystal molecules are rotated by the transverse electric field.
  • a potential difference also occurs between the substrates (between the lower electrode 13 having a potential of 7.5 V and the counter electrode 23 having a potential of 0 V), and thus the voltage of the lower electrode is set higher than the counter electrode.
  • flexopolarization can be reduced.
  • the fall occurs between the substrates (for example, the lower electrode 13, the comb electrode 17 and the comb electrode 19 each having a potential of 7.5 V, and the counter electrode 23 having a potential of 0 V).
  • the liquid crystal molecules are rotated by a vertical electric field generated at a potential difference of 7.5 V.
  • there is substantially no potential difference between the pair of comb-tooth electrodes 16 for example, the comb-tooth electrode 17 having a potential of 7.5V and the comb-tooth electrode 19 having a potential of 7.5V).
  • High-speed response is achieved by rotating liquid crystal molecules by an electric field for both rising and falling. That is, at the rising edge, the transmissivity is increased by turning on the wide electric field between the pair of comb-shaped electrodes 16, and at the falling edge, the high response is achieved by turning on the vertical electric field between the substrates. Further, a high transmittance can be realized by a lateral electric field driven by a comb.
  • a positive liquid crystal is used as the liquid crystal, but a negative liquid crystal may be used instead of the positive liquid crystal.
  • the liquid crystal molecules are aligned in the horizontal direction due to the potential difference between the pair of substrates, and the liquid crystal molecules are aligned in the horizontal direction due to the potential difference between the pair of comb electrodes.
  • the transmittance is excellent, and the liquid crystal molecules can be rotated by an electric field at both rising and falling, thereby achieving high-speed response.
  • the flexural polarization can be reduced and the display quality can be improved.
  • the lower layer electrode 13 is electrically connected as a whole so as to surround the slit.
  • the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 includes an array substrate 10, a liquid crystal layer 30, and a counter substrate 20 (color filter substrate) from the back side of the liquid crystal display panel to the observation surface side.
  • the layers are laminated in this order.
  • the liquid crystal display panel of Embodiment 1 vertically aligns liquid crystal molecules below a threshold voltage.
  • comb electrodes 17 and 19 a pair of comb teeth
  • the amount of transmitted light is controlled by tilting the liquid crystal molecules in the horizontal direction between the comb electrodes by an electric field generated between the electrodes 16).
  • the lower layer electrode 13 having a slit is formed by sandwiching the insulating layer 15 between the comb-shaped electrodes 17 and 19 (a pair of comb-shaped electrodes 16) which are upper layer electrodes.
  • the insulating layer 15 for example, an oxide film SiO 2 , a nitride film SiN, an acrylic resin, or the like can be used, or a combination of these materials can also be used.
  • the polarizing plate is disposed on the opposite side of the liquid crystal layers of both substrates.
  • the polarizing plate either a circular polarizing plate or a linear polarizing plate can be used.
  • alignment films are arranged on the liquid crystal layer side of both substrates, and these alignment films are either organic alignment films or inorganic alignment films as long as the liquid crystal molecules stand vertically with respect to the film surfaces. There may be.
  • the voltage supplied from the source bus line is applied to the comb electrode 19 that drives the liquid crystal material through the thin film transistor element (TFT).
  • the comb-teeth electrode 17 and the comb-teeth electrode 19 are formed in the same layer, and a form in which the comb-teeth electrode 17 and the comb-teeth electrode 19 are formed in the same layer is preferable. As long as the effect of the present invention of improving the transmittance by applying an electric field can be exhibited, it may be formed in a separate layer.
  • the comb electrode 19 is connected to a drain electrode extending from the TFT through a contact hole. Note that the lower layer electrode 13 having a slit may be commonly connected to each of the even and odd lines of the gate bus line.
  • the counter electrode 23 has a planar shape and is commonly connected corresponding to all pixels.
  • the electrode width L of the comb electrode is preferably 2 ⁇ m or more from the viewpoint of device fabrication such as leakage or disconnection.
  • the electrode spacing S between the comb electrodes is preferably 2 ⁇ m or more, for example.
  • a preferable upper limit is 7 micrometers, respectively.
  • the ratio (L / S) between the electrode spacing S and the electrode width L is preferably 0.4 to 3, for example.
  • a more preferable lower limit value is 0.5, and a more preferable upper limit value is 1.5.
  • the cell thickness d lc may be 2 ⁇ m to 7 ⁇ m, and is preferably within this range.
  • the cell thickness d lc thickness of the liquid crystal layer
  • the liquid crystal layer in this embodiment is composed of nematic liquid crystal.
  • the liquid crystal display device including the liquid crystal display panel of Embodiment 1 can appropriately include a member (for example, a light source) included in a normal liquid crystal display device.
  • a member for example, a light source
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 when a lateral electric field is generated.
  • a difference in orientation between positive and negative polarities due to flexopolarization usually appears and a difference in transmittance occurs.
  • the lower layer electrode of the lower substrate has a slit structure, and the overcoat layer 25 is provided, and a higher voltage than that of the counter electrode is applied to the lower layer electrode.
  • the region 37 in which the liquid crystal molecules are splay-aligned can be suppressed small, flexopolarization can be reduced, flicker can be suppressed, and the display quality can be improved. it can.
  • the effects are the same in the embodiments described later.
  • the electric field lines are strongly drawn obliquely downward at the time of turning on, so that a region 237 in which the liquid crystal molecules are splay-aligned is expressed in a wide range (see FIG. 17).
  • the voltage on the higher side of the comb-teeth electrode (ii) (the comb-teeth electrode 19 that does not overlap with the lower layer electrode) and the voltage (iii) on the lower layer electrode have the same potential,
  • spray orientation can be minimized and flexopolarization can be reduced. That is, by pulling the electric lines of force directly below, the electric field distortion (the part where the electric lines of force 39 are drawn) is reduced, and the lateral electric field 33 can be improved.
  • FIGS. 5 and 6 and FIGS. 18 and 19 to be described later compare the orientation distributions with and without the overcoat layer under the condition that the transmittance is comparable (lower electrode is ⁇ 4 V).
  • . 5 and 6 show the case with an overcoat layer.
  • FIG. 5 shows a positive polarity (a positive potential is applied to the electrodes located at the left and right ends of FIG. 5, and a negative potential is applied to the electrode located at the center.
  • FIG. 6 shows a negative polarity (a negative potential is applied to the electrodes located at the left and right ends of FIG. 6, and a positive potential is applied to the electrode located at the center. ).
  • FIG. 18 and FIG. In FIGS. 5 and 6, the liquid crystal in the horizontal direction is increased particularly in the portion surrounded by the dotted line, and the oblique splay alignment component seen in FIGS. 18 and 19 described later can be reduced.
  • the splay alignment region is greatly different between a liquid crystal display panel having an overcoat layer on the counter substrate (first substrate) and a liquid crystal display panel having no overcoat layer.
  • the overcoat layer By providing the overcoat layer, the splay alignment region becomes smaller and the lateral alignment region becomes wider, so that the influence of flexopolarization is less likely to occur.
  • the difference in transmittance due to the difference between the positive and negative voltages applied to the electrodes is reduced, so that the offset voltage can be lowered.
  • the lower layer electrode is an electrode having a slit.
  • the flexopolarization is reduced by providing an overcoat layer on the counter substrate. Is possible.
  • FIG. 7 is a graph showing a measurement result and a simulation result of normalized luminance with respect to time (s) at the time of rising of a liquid crystal display panel having an overcoat layer on the counter substrate. That is, the measurement and simulation results are shown when the above-mentioned simulation conditions rise from an alignment state where no voltage is applied to an upper layer 0 V to ⁇ 7.5 V / lower layer ⁇ 4 V state (corresponding to white 255 gradation).
  • FIG. 20 is a graph showing the measurement result and simulation result of the normalized luminance with respect to the time (s) at the time of rising of the liquid crystal display panel having no overcoat layer. In FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to the second and third embodiments.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of the liquid crystal display panel according to the second and third embodiments. 8 and FIG. 9, S 1 represents the slit width of the upper electrode and the lower electrode.
  • FIG. 9 is a plan view of the main surface of the substrate when the edge of the lower layer electrode 13 having slits is provided along a line passing through the center of the space (space) between the comb electrode 17 and the comb electrode 19 in the upper layer. It is an example of an electrode structure when viewed.
  • Embodiment 2 and Embodiment 3 are as follows. Ratio of electrode spacing S to electrode width L (L / S): 2.5 ⁇ m / 3 ⁇ m Liquid crystal cell thickness d lc : 3.5 ⁇ m Voltage difference between comb electrodes for applying a transverse electric field: 7.5V
  • Embodiment 2 (change in the offset voltage with respect to the slit width S 1 of the upper electrode and lower electrode)
  • Figure 10 is a graph showing changes in offset voltage with respect to the slit width S 1 of the upper electrode and the lower electrode of the liquid crystal display panel according to the second embodiment.
  • a broad slit width S 1, the offset voltage decreases.
  • the slit width S 1 is, is preferably at least 30% of the slit width of the upper comb electrodes.
  • the upper limit value may be 100% or less.
  • the voltage V 13 of the lower electrode was set to 4.5V.
  • the other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
  • Embodiment 3 (changing the voltage V 13 of the lower electrode) 11, the voltage of the lower electrode of the liquid crystal display panel in accordance with Embodiment 3 (iii) is a graph showing changes in the offset voltage with respect to (hereinafter also referred to as V 13.).
  • V 13 to be applied to the lower electrode When a voltage V 13 to be applied to the lower electrode to increase from 3V to 7.5V, the offset voltage decreases.
  • the voltage V 13 to be applied to the lower electrode is 7.5V (one equipotential upper electrode), larger is effective to reduce the offset voltage, for example, the voltage V 13 to be applied to the lower electrode voltage of the counter electrode (iv If it is higher by 4.5V or more than that, the offset voltage can be lowered sufficiently.
  • the voltage of the comb electrodes of the person who does not overlap with the electrode having the slit (ii) is set to substantially the same as the voltage V 13 of the electrode having the slit
  • the comb teeth of the person to be overlapped with the electrode having the slit voltage electrode (i) is the voltage of the comb electrodes of the person who does not overlap with the electrode having the slit (ii)
  • the slit width S 1 of the upper electrode and the lower electrode was set to 1.25 .mu.m.
  • the other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
  • the present invention is preferably applied to a liquid crystal display panel having a three-layer electrode structure, but not only an on-on mode liquid crystal display panel as long as a structure in which a slit is cut in the lower layer is employed in order to reduce flexopolarization.
  • the present invention can also be applied to a TBA mode liquid crystal display panel and an FFS mode liquid crystal display panel.
  • the counter electrode, the upper layer electrode, and the lower layer electrode can be balanced even with a thin liquid crystal layer thickness (cell thickness), so that high transmittance and flex polarization reduction can be expected.
  • the lower electrode voltage can usually be increased under conditions specific to the on-on mode. Therefore, the lower electrode voltage should be set (the lower electrode voltage should be separated from the counter electrode voltage). The effect of reducing flexopolarization due to setting and the like is particularly remarkable in the on-on mode.
  • an oxide semiconductor TFT (IGZO or the like) is preferably used.
  • the oxide semiconductor TFT will be described in detail below.
  • At least one of the upper and lower substrates usually includes a thin film transistor element.
  • the thin film transistor element preferably includes an oxide semiconductor. That is, in the thin film transistor element, it is preferable to form the active layer of the active drive element (TFT) using an oxide semiconductor film such as zinc oxide instead of the silicon semiconductor film. Such a TFT is referred to as an “oxide semiconductor TFT”.
  • An oxide semiconductor has characteristics of exhibiting higher carrier mobility and less characteristic variation than amorphous silicon. For this reason, the oxide semiconductor TFT can operate at higher speed than the amorphous silicon TFT, has a high driving frequency, and is suitable for driving a next-generation display device with higher definition.
  • the oxide semiconductor film is formed by a simpler process than the polycrystalline silicon film, there is an advantage that the oxide semiconductor film can be applied to a device requiring a large area.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display panel of the present embodiment. Since a large capacitance is generated between the upper layer electrode and the lower layer electrode, the pixel capacitance is larger than that of a normal vertical alignment (VA) mode liquid crystal display device.
  • VA vertical alignment
  • the merits when the oxide semiconductor TFT (IGZO or the like) is applied are as follows. For the reasons (1) and (2) above, it is about 20 times that of a model of 52 type with a pixel capacity of 240 Hz driven by UV2A. Therefore, when a transistor is made of conventional a-Si, the transistor becomes larger by about 20 times or more, and there is a problem that the aperture ratio cannot be sufficiently obtained. Since the mobility of IGZO is about 10 times that of a-Si, the size of the transistor is about 1/10. Since the three transistors in the liquid crystal display device using the color filter RGB are one, it can be manufactured with almost the same or smaller size than a-Si. As described above, since the capacitance of Cgd is reduced when the transistor is reduced, the burden on the source bus line is reduced accordingly.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of the periphery of the active drive element used in this embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view around the active drive element used in this embodiment.
  • the symbol T indicates a gate / source terminal.
  • a symbol Cs indicates an auxiliary capacity.
  • An example (part concerned) of a manufacturing process of the oxide semiconductor TFT is described below.
  • the active layers (oxide semiconductor layers 105a and 105b) of the active drive element (TFT) using the oxide semiconductor film can be formed as follows.
  • the insulating film 107 is patterned. Specifically, first, an SiO 2 film (thickness: about 150 nm, for example) is formed as the insulating film 107 on the insulating film 113i and the oxide semiconductor layers 105a and 105b by a CVD method.
  • the insulating film 107 preferably includes an oxide film such as SiOy.
  • the oxide semiconductor layers 105a and 105b When an oxide film is used, in the case where oxygen vacancies are generated in the oxide semiconductor layers 105a and 105b, the oxygen vacancies can be recovered by oxygen contained in the oxide films. Therefore, the oxide semiconductor layers 105a and 105b The oxidation deficiency can be reduced more effectively.
  • the SiO 2 film as a lower layer may have a laminated structure of the SiNx film as an upper layer.
  • the thickness of the insulating film 107 (the total thickness of each layer in the case of a stacked structure) is preferably 50 nm or more and 200 nm or less.
  • the thickness is 50 nm or more, the surfaces of the oxide semiconductor layers 105a and 105b can be more reliably protected in the patterning process of the source / drain electrodes. On the other hand, if it exceeds 200 nm, a larger step is generated in the source electrode and the drain electrode, which may cause disconnection or the like.
  • the oxide semiconductor layers 105a and 105b in this embodiment include, for example, a Zn—O based semiconductor (ZnO), an In—Ga—Zn—O based semiconductor (IGZO), an In—Zn—O based semiconductor (IZO), or A layer made of a Zn—Ti—O based semiconductor (ZTO) or the like is preferable.
  • ZnO Zn—O based semiconductor
  • IGZO In—Ga—Zn—O-based semiconductor
  • IGZO In—Ga—Zn—O-based semiconductor
  • this mode has a certain function and effect in combination with the above-described oxide semiconductor TFT, it can also be driven using a known TFT element such as an amorphous Si TFT or a polycrystalline Si TFT.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display panel according to Comparative Example 1.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel according to Comparative Example 1 when a horizontal electric field is generated.
  • the electric force lines 239 are strongly drawn obliquely downward when the liquid crystal molecules are splay aligned. Since 237 appears in a wide range and flexopolarization cannot be sufficiently reduced, flicker can be suppressed and display quality cannot be improved.
  • FIG. 18 shows one of the simulation results when a horizontal electric field is generated in the liquid crystal display panel similar to FIG. 5 except that the overcoat layer is not provided.
  • FIG. 19 shows one of the simulation results when a horizontal electric field is generated in the liquid crystal display panel similar to FIG. 6 except that the overcoat layer is not provided.
  • 18 and 19 show the case where there is no overcoat layer as described above, and FIG. 18 shows a positive polarity (a positive potential is applied to the electrodes located at both the left and right ends in FIG. 18).
  • FIG. 19 shows a negative polarity (a negative potential is applied to the electrodes located at the left and right ends of FIG. 19).
  • the splay orientation component is increased particularly in a portion surrounded by a dotted line, and an oblique splay orientation component increases. The splay polarization cannot be sufficiently reduced, and the offset voltage becomes high.
  • FIG. 20 is a graph showing a measurement result and a simulation result of normalized luminance with respect to time (s) at the time of rising of a liquid crystal display panel having no overcoat layer. Compared with the case of FIG. 7 described above, the difference in transmittance between positive and negative polarity due to flexopolarization is larger.
  • FIG. 21 is a graph showing the normalized luminance with respect to time (s) of the liquid crystal display panel when the lower electrode of the liquid crystal display panel according to FIG. 12 is a planar electrode.
  • the conditions except that the lower layer electrode has no slit are the results for the liquid crystal display panel under the same conditions as in FIG. 12, and this liquid crystal display panel has an overcoat layer.
  • the lower layer electrode is a planar electrode without slits, the influence of flexopolarization is large, and the offset required to make positive and negative brightness uniform is 1V.
  • the offset voltage can be reduced to 0.2 V by changing the slit size and voltage of the lower layer electrode.
  • the liquid crystal display panel of this embodiment can easily produce an LCD and achieve high transmittance. In a mode in which a response speed capable of performing the field sequential method can be realized, flexo polarization which is a concern as a cause of flicker can be suppressed.
  • the liquid crystal display panels of Embodiments 1 to 3 are easy to manufacture and can achieve high-speed response and high transmittance. Moreover, the response speed which can implement a field sequential system is realizable.
  • the electrode structure and the like according to the liquid crystal display panel and the liquid crystal display device of the present invention can be confirmed by microscopic observation such as SEM (Scanning / Electron / Microscope).
  • the liquid crystal display device of this embodiment described above is easy to manufacture and can achieve high transmittance.
  • a liquid crystal display device including the above-described liquid crystal display panel can be appropriately provided with a member (for example, a light source) included in a normal liquid crystal display device, but the liquid crystal display panel of the present invention can implement a field sequential method. It is particularly preferable to apply to a field sequential type liquid crystal display device. Furthermore, it is also preferable to apply to a vehicle-mounted display device or the like or a stereoscopically visible liquid crystal display device (3D liquid crystal display device).
  • the liquid crystal driving method of the present invention the electrode structure according to the liquid crystal display device, and the like can be confirmed by microscopic observation such as SEM (Scanning / Electron / Microscope). Further, the driving voltage can be verified by a normal method in the technical field of the present invention to confirm the liquid crystal driving method of the present invention.

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Abstract

本発明は、充分に高速応答化し、透過率が優れるとともに、フレクソ分極を低減して表示品位を優れたものとすることができる液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示パネルは、第１基板は、誘電体層を有し、第２基板は、電極を有し、該電極は、横電界を発生させるための電極、及び、スリットを有する電極を含む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、液晶分子を横電界によって配向制御させる液晶表示パネル及び液晶表示装置に関するものである。
液晶表示パネルは、一対のガラス基板等に液晶表示素子を挟持して構成され、薄型で軽量かつ低消費電力といった特長を活かして、パーソナルコンピュータ、テレビジョン、カーナビゲーション等の車載用の機器、携帯電話等の携帯情報端末のディスプレイ、立体表示が可能な表示装置等、日常生活やビジネスに欠かすことのできないものとなっている。これらの用途において、液晶層の光学特性を変化させるための電極配置や基板の設計に係る各種モードの液晶表示パネルが検討されている。
近年の液晶表示装置の表示方式としては、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させた垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードや、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）モード及び縞状電界スイッチング（ＦＦＳ：Fringe Field Switching）等が挙げられる。
例えば、ＦＦＳ駆動方式の液晶表示装置として、高速応答性及び広視野角を有する薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイであって、第１の共通電極層を有する第１基板と、ピクセル電極層及び第２の共通電極層の両方を有する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟まれた液晶と、高速な入力データ転送速度に対する高速応答性及び見る人にとっての広視野角をもたらすために、前記第１基板にある前記第１の共通電極層と、前記第２基板にある前記ピクセル電極層及び第２の共通電極層の両方との間に電界を発生させる手段とを含むディスプレイが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また複数の電極により横電界を印加する液晶装置として、互いに対向配置された一対の基板間に誘電率異方性が正の液晶からなる液晶層が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板を構成する第１基板、第２基板のそれぞれに前記液晶層を挟んで対峙し、該液晶層に対して縦電界を印加する電極が設けられるとともに、前記第２基板には、前記液晶層に対して横電界を印加する複数の電極が設けられた液晶装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特表２００６－５２３８５０号公報 特開２００２－３６５６５７号公報
例えば、垂直配向型の３層電極構造を有する液晶表示装置等において、上層櫛歯電極で横電界を発生させるとき、ベンド配向やスプレイ配向となる領域を有する。そのため、フレクソエレクトリック効果によるフレクソ分極（flexoelectricity）が生じ、上層櫛歯電極及び下層電極への印加電圧の正負極性が反転することによる透過率や応答速度の差が生じる。すなわち、正極性と負極性とで同じ大きさの電圧を印加した場合等、極性反転においてフリッカが生じ、表示品位が低下してしまう。電圧にオフセットをかけることで透過率の差を回避することは可能だが、その場合は、ＤＣ（Direct current）焼き付きの問題が生じてしまう。
一対の櫛歯電極を使用する等の、横電界によって液晶の配向を決めるモードでは、液晶が斜めに配向するため、スプレイ配向やベンド配向を生じる。このような配向を生じると、液晶分子の配列の対称性が崩れるため、巨視的な分極が生じる（フレクソ分極）。フレクソ分極は、液晶分子の形に関係なく見られる現象である。 
このフレクソ分極の発生により、正負極性の反転で配向の違いが生じるため、透過率に差が出てしまう。さらに、応答速度にも差が生じる。特に、垂直配向型の３層電極構造を有する液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板の一対の櫛歯電極及び下層電極、並びに、対向基板の対向電極から構成されるものとすることで、立上がりは上層電極間に働く横電界、立下がりは基板間の電位差で発生する縦電界により、立上がり、立下がりともに電界によって液晶分子を回転させて高速応答化できることを本発明者らが見出したところであるが、上層の一対の櫛歯電極による横電界だけでなく、対向電極や下層電極による上下方向への電気力線の引き込みが存在するため、スプレイ配向を広い範囲で生じやすく、フレクソ分極による影響が大きい。垂直配向型の３層電極構造を有する液晶表示装置において、一対の櫛歯電極を使用し、横電界によって液晶の配向を決めるモードでは、必ずフレクソ分極が発生してしまうため、これを抑えるためのアプローチが必要である。
なお、特願２０１１－１４２３５０号に記載の発明では、垂直配向型の３層電極構造を有する液晶表示装置において、立上がりは上層電極間に働く横電界、立下がりは基板間の電位差で発生する縦電界により、立上がり、立下がりともに電界によって液晶分子を回転させて高速応答化できる。下層電極にスリットを設けることで、下層電極が配向規制構造体の無い面状である場合に対して透過率を上げることが可能である。電圧の掛け方として、上層電極と下層電極とを等電位にするような方式については述べているが、電圧設定値については言及していない。また、オーバーコート層（ＯＣ層又は誘電体層とも言う。）を付加する記述もない。
上記特願２０１１－１４２３５０号では、フレクソ分極を低減させることについては特には言及されていないが、このモードを扱う上で、上述したようにフリッカやＤＣ焼き付きへの影響が懸念されるため、フレクソ分極低減のための構造や駆動が必要である。　
基本的に、フレクソ分極を考慮しなければ、その影響によって駆動電圧の正負極性の反転による液晶分子の配向の差及びそれに伴う透過率の差が大きく生じてしまい、フリッカとして現れる。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、立上がり・立下がりの両方において液晶分子を電界によって配向制御させる３層電極構造を有する液晶表示パネル及び液晶表示装置において、充分に高速応答化し、透過率が優れるとともに、フレクソ分極を低減して表示品位を優れたものとすることができる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。
本発明者らは、特に垂直配向型の、液晶表示パネル及び液晶表示装置において高速応答化と高透過率とを両立させることを検討し、立上がり・立下がりの両方において液晶分子を電界によって配向制御させる３層電極構造に着目した。そして、垂直配向型の３層電極構造において、対向基板側にオーバーコート層を設け、もう一方の基板の下層電極は後に詳述する図３に示すようなスリット構造を持たせることを見出し、更に、下層電極（ｉｉｉ）の電圧を対向電極（ｉｖ）と離れた値に設定することを見出した。本発明では、このような電極構造や層構成、駆動電圧設定によりフレクソ分極の影響を抑えることができることを見出したものである。なお、図３において、基板主面を平面視したときに、下層電極と重畳しない上層櫛歯電極（ｉｉ）と、下層電極（ｉｉｉ）とは、等電位であっても良く、等電位でなくても良いが、等電位である場合はＴＦＴを１つ削減できるため、開口率が向上し、駆動の簡素化につながる点で好ましいものである。
本発明者らは、対向電極（ｉｖ）側にオーバーコート層を設けることにより、セル厚を薄くして視野角特性等を優れたものできるだけでなく、下層電極（ｉｉｉ）と対向電極（ｉｖ）の縦方向の電気力線の引き込みのバランスを適切なものとすることができることを見出した。
更に、下層電極にスリットを設けることにより、上層櫛歯電極（ｉ）の端部（エッジ）近傍の電気力線がほぼ真下に引かれることになり、残りの電気力線は、上層櫛歯電極（ｉｉ）の方向に引かれやすくなり、基板主面に対して水平向きとなる。このように、斜めに発生していた電気力線を出来るだけ縦方向、又は、横方向のいずれかに発生するような駆動にした結果、スプレイ配向が減少し、フレクソ分極による影響が軽減されることを見出した。
そして、電極構造について更なる検討をおこない、上記した従来の下層電極をスリットが無い面状電極とする方式では、立上がり時（オン時）に電気力線が広い範囲で下に強く引かれるために横電界が遮られてしまい、スプレイ配向する領域が大きくなってしまっていたことを見出した。また、特に櫛歯電極駆動において、下層電極にもスリットを設けることにより、下層電極が面状電極である場合に下方向に引っ張られる電気力線を制御し、立上がり時の透過率を改善するとともに、スプレイ配向する領域を小さくし、フリッカ発生を防ぎ、表示品位を改善することができ、またＤＣ焼き付きも防ぐことができ、上述した課題を充分に解消することができることを見出した。更に、本発明が、第１基板は、誘電体層を有し、上記第２基板は、電極を有し、該電極は、横電界を発生させるための電極、及び、スリットを有する電極を含む液晶表示パネルであれば、本発明の効果を発揮しうることを見出し、本発明に想到したものである。
なお、フィールドシーケンシャル駆動方式の液晶表示装置や、低温環境下で用いられる液晶表示装置は、応答速度の課題が特に顕著になるところ、本発明ではこれを解決することができるとともに、表示品位も優れたものとすることができる。
上述した先行技術文献としての特許文献である特表２００６－５２３８５０号公報、特開２００２－３６５６５７号公報では、下層電極にスリットを設ける方式に関しては何ら述べていないものであり、また、対向基板にオーバーコート層を設けるとともに、ＴＦＴ基板の下層電極にスリットを設ける構成や、当該構成により、フリクソ分極を顕著に低減し、表示品位を向上させることについて、何ら記載がなされていない。
すなわち、本発明は、第１基板、第２基板、及び、両基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルであって、上記第１基板は、誘電体層を有し、上記第２基板は、電極を有し、該電極は、横電界を発生させるための電極、及び、スリットを有する電極を含む液晶表示パネルである。
上記横電界は、基板主面に対して水平方向の電界をいい、本発明の液晶表示パネルは、通常はこの水平方向の電界を発生させることにより白表示をおこなうためのものである。上記横電界を発生させるための電極としては、一対の櫛歯電極であることが好ましい。すなわち、上記横電界は、基板の上層電極－下層電極間で発生するフリンジ電界のような水平成分を含む電界であってもよいが、一対の櫛歯電極（好ましくは、同層に設けられた一対の櫛歯電極）間に発生する横電界であることが好ましい。
上記スリットを有する電極は、本発明の技術分野においてスリットを有するといえるものであればよく、スリットをまわりこむようにして、その全体が電気的に接続されているものであってもよく、スリットによって、２つ以上の電気的に接続されていない部分に分けられるものであってもよい。また、上記スリットを有する電極は、本発明の効果を発揮できる限り、部分的にスリットを有さない面状の領域があってもよい。
上記スリットを有する電極は、基板主面を平面視したときに、上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方と重畳することが好ましい。これにより、フレクソ分極を更に充分に低減することができる。より好ましくは、上記スリットを有する電極が、基板主面を平面視したときに、上記一対の櫛歯電極の一方と重畳し、上記一対の櫛歯電極の他方と重畳しないことである。通常は、横電界発生時に、上記スリットを有する電極と重畳しない方の櫛歯電極の電圧が、上記スリットを有する電極の電圧と略同一に設定され、上記スリットを有する電極と重畳する方の櫛歯電極の電圧が、上記スリットを有する電極と重畳しない方の櫛歯電極の電圧、及び、上記スリットを有する電極の電圧のそれぞれよりも低く設定されることにより、電気力線を引き込む効果が顕著に発揮されることになる。なお、上記スリットを有する電極が、基板主面を平面視したときに、上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方から突出している（延びている）ことが好ましい。
上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方は、上記スリットを有する電極と電気的に接続されていることが好ましい。基板主面を平面視したときに、上記スリットを有する電極と重畳しない方の櫛歯電極が、上記スリットを有する電極と電気的に接続されていることがより好ましい。更に、１絵素当たりの駆動用ＴＦＴ数が２つ以下であることが特に好ましい。
なお、上記スリットを有する電極は、基板主面を平面視したときに、上記一対の櫛歯電極と重畳しないものであってもよく、上記一対の櫛歯電極の両方と重畳するものであってもよいが、上述したように、上記一対の櫛歯電極の一方と重畳し、上記一対の櫛歯電極の他方と重畳しないことが好ましい。
上記スリットを有する電極のエッジの少なくとも一部は、基板主面を平面視したときに、上記一対の櫛歯電極と重畳していないことが好ましい。
上記スリットを有する電極は、上記横電界を発生させるための電極（より好ましくは、一対の櫛歯電極）とは異なる層に設けられることが好ましい。通常は、スリットを有する面状電極は、一対の櫛歯電極と電気抵抗層を介して形成される。上記電気抵抗層は、絶縁層であることが好ましい。絶縁層とは、本発明の技術分野において、絶縁層といえるものであればよい。また、下側基板の一対の櫛歯電極が液晶層側の上層電極であり、下側基板のスリットを有する電極が液晶層側と反対側の下層電極であることが本発明の効果を発揮するうえで好ましいが、上層電極がスリットを有する電極であり、下層電極が一対の櫛歯電極であってもよい。
上記一対の櫛歯電極は、基板主面を平面視したときに、２つの櫛歯電極が対向するように配置されているといえるものであればよい。これら一対の櫛歯電極により櫛歯電極間で横電界を好適に発生させることができるため、液晶層が正の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときは、立上がり時の応答性能及び透過率が優れたものとなり、液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときは、立下がり時において横電界によって液晶分子を回転させて高速応答化することができる。また、上記第１基板及び上記第２基板が有する電極は、基板間に電位差を付与することができるものであればよく、これにより、液晶層が正の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときの立下がり時、並びに、液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶分子を含むときの立上がり時において基板間の電位差で縦電界を発生させ、電界によって液晶分子を回転させて高速応答化することができる。
上記一対の櫛歯電極は、同一の層に設けられていてもよく、また、本発明の効果を発揮できる限り、一対の櫛歯電極が異なる層に設けられていてもよいが、一対の櫛歯電極は、同一の層に設けられていることが好ましい。一対の櫛歯電極が同一の層に設けられているとは、それぞれの櫛歯電極が、その液晶層側、及び／又は、液晶層側と反対側において、共通する部材（例えば、絶縁層、液晶層等）と接していることを言う。
上記一対の櫛歯電極は、基板主面を平面視したときに、櫛歯部分がそれぞれ沿っていることが好ましい。中でも、一対の櫛歯電極の櫛歯部分がそれぞれ略平行であること、言い換えれば、一対の櫛歯電極がそれぞれ複数の略平行なスリットを有することが好適である。
また、立下がり時の応答速度を充分に速くするために、誘電体層の厚さｄｏｃを薄くすることが好ましい。例えば、上記誘電体層の厚さｄｏｃは、３．５μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、２μｍ以下である。なお、下限値に関しては、１μｍ以上であることが好ましい。更に、立下がり時の応答速度を速くする観点から、誘電体層の誘電率εｏｃを高めることもまた好ましい。例えば、誘電体層の誘電率εｏｃは、３．０以上であることが好ましい。なお、上限値に関しては、９以下であることが好ましい。
上記液晶層は、閾値電圧未満で基板主面に対して垂直方向に配向する液晶分子を含むことが好ましい。なお、基板主面に対して垂直方向に配向するとは、本発明の技術分野において、基板主面に対して垂直方向に配向するといえるものであればよく、実質的に垂直方向に配向する形態を含む。上記液晶層に含まれる液晶分子は、閾値電圧未満で基板主面に対して垂直方向に配向する液晶分子から実質的に構成されるものであることが好適である。このような垂直配向型の液晶表示パネルは、広視野角、高コントラストの特性等を得るのに有利な方式であり、その適用用途が拡大しているものである。
上記液晶層は、ネマティック液晶から構成されるものであることが、本発明の作用効果を発揮するうえで好ましい。
上記一対の櫛歯電極は、閾値電圧以上で異なる電位とすることができることが好ましい。閾値電圧とは、例えば、明状態の透過率を１００％に設定したとき、５％の透過率を与える電圧値を意味する。閾値電圧以上で異なる電位とすることができるとは、閾値電圧以上で異なる電位とする駆動操作を実現できるものであればよく、これにより液晶層に印加する電界を好適に制御することが可能となる。異なる電位の好ましい上限値は、例えば２０Ｖである。異なる電位とすることができる構成としては、例えば、一対の櫛歯電極のうち、一方の櫛歯電極をあるＴＦＴで駆動するとともに、他方の櫛歯電極を、別のＴＦＴで駆動したり、該他方の櫛歯電極の下層電極と導通させたりすることにより、一対の櫛歯電極をそれぞれ異なる電位とすることができる。上記一対の櫛歯電極における櫛歯部分の幅は、例えば２μｍ以上が好ましい。また、櫛歯部分と櫛歯部分との間の幅（スペースの長さ）は、例えば２μｍ～７μｍであることが好ましい。
上記第１基板は、更に電極を有することが好ましい。また、上記第１基板の電極は、面状電極であることが好ましい。本明細書中、面状電極とは、複数の画素内で電気的に接続された形態を含み、例えば第１基板の面状電極としては、すべての画素内で電気的に接続された形態、同一の画素ラインごとに電気的に接続された形態等が好適なものとして挙げられる。
更に、上記液晶表示パネルは、一対の櫛歯電極間又は第１基板と第２基板との間で生じる電界により、液晶層における液晶分子が基板主面に対して垂直方向に配向されるように構成されたものであることが好ましい。これにより、縦電界を好適に印加して高速応答化することができる。特に、上記第１基板の電極が面状電極であることにより、立下がり時に基板間の電位差で好適に縦電界を発生させることができ、高速応答化させることができる。上記第１基板の電極は、通常は、ガラス基板の液晶層側に設けられるものであるが、ガラス基板の液晶層側と反対側（観察者側）に設けられるものであってもよい。
また、横電界・縦電界を好適に印加するうえで、第２基板の液晶層側の電極（上層電極）を、横電界を発生させるための一対の櫛歯電極とし、第２基板の液晶層側と反対側の電極（下層電極）を、スリットを有する電極とすることが特に好ましい。例えば、第２基板の一対の櫛歯電極の下層（第２基板からみて液晶層と反対側の層）に絶縁層を介してスリットを有する電極を設けることができる。
上記第１基板の面状電極は、本発明の技術分野において面形状といえるものであればよく、その一部の領域にリブやスリット等の配向規制構造体を有していたり、基板主面を平面視したときに画素の中心部分に当該配向規制構造体を有していたりしてもよいが、実質的に配向規制構造体を有さないものが好適である。
また上記第２基板のスリットを有する電極は、その一部の領域にリブ等を有していてもよいが、実質的にスリットだけを有し、スリット以外は面形状であるものが好適である。
上記液晶層は、通常、一対の櫛歯電極又は第１基板と第２基板との間で生じる電界により、閾値電圧以上で基板主面に対して水平成分を含んで配向するものであるが、中でも、水平方向に配向する液晶分子を含むことが好ましい。水平方向に配向するとは、本発明の技術分野において水平方向に配向するといえるものであればよい。これにより透過率を向上することができる。上記液晶層に含まれる液晶分子は、閾値電圧以上で基板主面に対して水平方向に配向する液晶分子から実質的に構成されるものであることが好適である。
上記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子（ポジ型液晶分子）を含むことが好ましい。正の誘電率異方性を有する液晶分子は、電界を印加した場合に一定方向に配向されるものであり、配向制御が容易であり、より高速応答化することができる。また、上記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子（ネガ型液晶分子）を含むこともまた好ましい。これにより、より透過率を向上することができる。すなわち、高速応答化の観点からは、上記液晶分子が正の誘電率異方性を有する液晶分子から実質的に構成されることが好適であり、透過率の観点からは、上記液晶分子が負の誘電率異方性を有する液晶分子から実質的に構成されることが好適であるといえる。
上記第１基板及び第２基板は、少なくとも一方の液晶層側に、通常は配向膜を有する。該配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。また、該配向膜としては、有機材料、無機材料から形成された配向膜、光活性材料から形成された光配向膜等が挙げられる。なお、上記配向膜は、ラビング処理等による配向処理がなされていない配向膜であってもよい。有機材料、無機材料から形成された配向膜、光配向膜等の、配向処理が必要ない配向膜を用いることによって、プロセスの簡略化によりコストを削減するとともに、信頼性及び歩留まりを向上することができる。また、ラビング処理をおこなった場合、ラビング布などからの不純物混入による液晶汚染、異物による点欠陥不良、液晶パネル内でラビングが不均一であるために表示ムラが発生するなどのおそれがあるが、これら不利点も無いものとすることができる。また、上記第１基板及び第２基板は、少なくとも一方の液晶層側と反対側に、偏光板を有することが好ましい。該偏光板は、円偏光板が好ましい。このような構成により、透過率改善効果を更に発揮することができる。該偏光板は、直線偏光板であることもまた好ましい。このような構成により、視野角特性を優れたものとすることができる。
本発明の液晶表示パネルは、縦電界発生時においては、通常、少なくとも第１基板が有する電極と第２基板が有する電極（例えば、第１基板の面状電極と第２基板のスリットを有する電極）との間に電位差を生じさせる。好ましい形態は、第１基板が有する電極と第２基板が有する電極との間に、第２基板が有する電極（例えば、一対の櫛歯電極）間よりも高い電位差を生じさせる形態である。
また横電界発生時においては、通常、少なくとも第２基板が有する電極（例えば、一対の櫛歯電極）間に、電位差を生じさせる。例えば、第２基板が有する電極間に、第１基板が有する電極（例えば、面状電極）と第２基板が有するスリットを有する電極との間よりも高い電位差を生じさせる形態とすることができる。また、第２基板が有する電極間に、第１基板が有する電極と第２基板が有する電極間よりも低い電位差を生じさせる形態とすることもできる。
なお、偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続された下層電極（第２基板が有するスリットを有する電極）に印加して電位変化を反転させるものとすることができる。
上記第１基板及び上記第２基板の少なくとも一方は、薄膜トランジスタ素子を備え、該薄膜トランジスタ素子は、アモルファスＳｉＴＦＴや多結晶ＳｉＴＦＴ等であってもよいが、酸化物半導体を含むことが好ましい。言い換えれば、上記薄膜トランジスタ素子は、酸化物半導体ＴＦＴであることが好ましい。
本発明の液晶表示パネルが備える第１基板及び第２基板は、液晶層を挟持するための一対の基板であり、例えば、ガラス、樹脂等の絶縁基板を母体とし、絶縁基板上に配線、電極、カラーフィルタ等を作り込むことで形成される。
なお、上記一対の櫛歯電極の少なくとも一方が画素電極であること、上記一対の櫛歯電極を備える第２基板がアクティブマトリクス基板であることが好適である。また、本発明の液晶表示パネルは、透過型、反射型、半透過型のいずれであってもよい。
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。本発明の液晶表示装置における液晶表示パネルの好ましい形態は、上述した本発明の液晶表示パネルの好ましい形態と同様である。液晶表示装置としては、パーソナルコンピュータ、テレビジョン、カーナビゲーション等の車載用の機器、携帯電話等の携帯情報端末のディスプレイ等が挙げられ、特に、カーナビゲーション等の車載用の機器等の低温環境下等で用いられる機器に適用されることが好ましい。
本発明の液晶表示パネル及び液晶表示装置の構成としては、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く、液晶表示パネル及び液晶表示装置に通常用いられるその他の構成を適宜適用することができる。
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明の液晶表示パネル及び液晶表示装置によれば、第１基板が電極と誘電体層とを有し、第２基板が有する電極が一対の櫛歯電極及びスリットが設けられた電極を含むことにより、充分に高速応答化し、透過率が優れるとともに、フレクソ分極を低減して表示品位を優れたものとすることができる。
実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示パネルの断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。 対向基板にオーバーコート層を有する液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つを示す。 対向基板にオーバーコート層を有する液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つを示す。 対向基板にオーバーコート層を有する液晶表示パネルの立上がり時の時間（ｓ）に対する規格化輝度の測定結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。 実施形態２及び実施形態３に係る液晶表示パネルの断面模式図である。 実施形態２及び実施形態３に係る液晶表示パネルの平面模式図である。 実施形態２に係る液晶表示パネルの上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１に対するオフセット電圧の変化を示すグラフである。 実施形態３に係る液晶表示パネルの下層電極の電圧に対するオフセット電圧の変化を示すグラフである。 上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１を１．２５μｍとし、対向基板にオーバーコート層を設け、下層電極の電圧を７．５Ｖとした液晶表示パネルの時間（ｓ）に対する規格化輝度を示すグラフである。 本実施形態の液晶表示パネルの一例を示す断面模式図である。 本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の平面模式図である。 本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の断面模式図である。 比較例１に係る液晶表示パネルの断面模式図である。 比較例１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。 オーバーコート層を有さない以外は図５と同様の液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つである。 オーバーコート層を有さない以外は図６と同様の液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つである。 オーバーコート層を有さない液晶表示パネルの立上がり時の時間（ｓ）に対する規格化輝度の測定結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。 図１２に係る液晶表示パネルの下層電極を面状電極としたときの液晶表示パネルの時間（ｓ）に対する規格化輝度を示すグラフである。
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。本明細書中、画素とは、特に明示しない限り、絵素（サブ画素）であってもよい。更に、面状電極は、本発明の技術分野において面状電極であるといえる限り、例えば、点形状のリブ及び／又はスリットが形成されていてもよいが、実質的に配向規制構造体を有さないものが好ましい。そして、液晶層を挟持する一対の基板のうち、表示面側の基板を上側基板ともいい、表示面と反対側の基板を下側基板ともいう。また、基板に配置される電極のうち、表示面側の電極を上層電極ともいい、表示面と反対側の電極を下層電極ともいう。更に、本実施形態の回路基板（第２基板）を、薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）を有すること等から、ＴＦＴ基板又はアレイ基板ともいう。なお、本実施形態では、立上がり（例えば横電界印加）・立下がり（例えば縦電界印加）の両方において、ＴＦＴをオン状態にして一対の櫛歯電極の少なくとも一方の電極（画素電極）に電圧を印加している。
なお、各実施形態において、同様の機能を発揮する部材及び部分は同じ符号を付している。また、図中、特に断らない限り、（ｉ）は、下側基板の上層にある櫛歯電極の一方の電位を示し、（ｉｉ）は、下側基板の上層にある櫛歯電極の他方の電位を示し、（ｉｉｉ）は、下層電極の電位を示し、（ｉｖ）は、上側基板の面状電極の電位を示す。また、図５、図６、図１８、図１９では、透過率分布を表す白抜き線を示し、中でも、図５、図１８では、等電位線を表す実線を示す。また、各実施形態等において、同様の機能を発揮する部材及び部分は同様の符号を付している。
後述する実施形態では、下側基板に配置される一対の櫛歯電極とスリットを有する電極のうち、一対の櫛歯電極を上層電極とし、スリットを有する電極を下層電極としており、これが本発明の効果を発揮するうえで好ましい形態である。なお、シミュレーション結果を示す図（図５、図６、図１８、図１９）では示していないが、上層電極だけでなく下層電極も極性反転する。
実施形態１
図１は、実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。図２は、実施形態１に係る液晶表示パネルの縦電界発生時における断面模式図である。
ポジ型液晶を用いた垂直配向型の３層電極構造（下側基板の上層電極は櫛歯電極）を有する液晶表示装置において、立上がりは櫛歯間の電位差で発生する横電界、立下がりは基板間の電位差で発生する縦電界により、立上がり、立下がりともに電界によって液晶分子を回転させて高速応答化し、かつ櫛歯駆動の横電界により高透過率化も実現することを特徴とする。
なお、図１及び図２では、オーバーコート層は示していない。しかしながら、本実施形態は、後述するように、オーバーコート層を設けるとともに、下層電極にスリットを設けることで、通常問題となる極性間の配向の違い（駆動電極における印加電圧の極性の相違にもとづく配向の違い）を抑えることができ、フレクソ分極を軽減することができるものである。
なお、実施形態１は、櫛歯電極１７の直下に下層電極１３を配置する。図１及び図２において、点線は、発生する電界の向きを示す。実施形態１に係る液晶表示パネルは、ポジ型液晶である液晶分子３１を用いた垂直配向型の３層電極構造（ここで、第２層目に位置する下側基板の上層電極は一対の櫛歯電極１６である。）を有する。実施形態１では、下層電極１３が櫛歯電極１７と独立に駆動され、かつ下層電極１３と櫛歯電極１９とが共通して駆動されることが、共通に駆動させてＴＦＴ数を削減することによって、製造がより容易になるとともに、開口率を充分に向上することができる観点から好ましいが、下層電極１３と櫛歯電極１９とを独立して駆動することも可能である。立上がりは、図１に示すように、一対の櫛歯電極１６（例えば、電位０Ｖである櫛歯電極１７と電位７．５Ｖである櫛歯電極１９とからなる）間の電位差７．５Ｖで発生する横電界により、液晶分子を回転させる。このとき、基板間（電位７．５Ｖである下層電極１３と電位０Ｖである対向電極２３との間）にも電位差は生じ、このように下層電極の電圧を対向電極に対して高く設定することによっても、フレクソ分極を低減することができる。
また、立下がりは、図２に示すように、基板間（例えば、それぞれ電位７．５Ｖである下層電極１３、櫛歯電極１７、及び、櫛歯電極１９と、電位０Ｖである対向電極２３との間）の電位差７．５Ｖで発生する縦電界により、液晶分子を回転させる。このとき、一対の櫛歯電極１６（例えば、電位７．５Ｖである櫛歯電極１７と電位７．５Ｖである櫛歯電極１９とからなる）間の電位差は実質的に生じていない。
立上がり、立下がりともに電界によって液晶分子を回転させることにより、高速応答化する。すなわち、立上がりでは、一対の櫛歯電極１６間の広範囲の横電界でオン状態として高透過率化し、立下がりでは、基板間の縦電界でオン状態として高速応答化する。更に、櫛歯駆動の横電界により高透過率化も実現することができる。なお、実施形態１及びこれ以降の実施形態では液晶としてポジ型液晶を用いているが、ポジ型液晶の代わりにネガ型液晶を用いてもよい。ネガ型液晶を用いた場合は、一対の基板間の電位差により、液晶分子が水平方向に配向し、一対の櫛歯電極間の電位差により、液晶分子が水平方向に配向することになる。これにより、透過率が優れたものとなるとともに、立上がり・立下がりの両方において電界によって液晶分子を回転させて高速応答化することができる。また、このようにネガ型液晶を用いた場合も、フレクソ分極を低減して表示品位を向上させることができる。
更に、上述したように下層電極１３にスリットを設けることで、さらに高速応答化するとともに、高透過率化することもできる。なお、下層電極１３は、スリットをまわりこむようにして、その全体が電気的に接続されている。
また実施形態１に係る液晶表示パネルは、図１、図２に示されるように、アレイ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０（カラーフィルタ基板）が、液晶表示パネルの背面側から観察面側に向かってこの順に積層されて構成されている。実施形態１の液晶表示パネルは、図２に示されるように、閾値電圧未満では液晶分子を垂直配向させる。また、図１に示されるように、櫛歯電極間の電圧差が閾値電圧以上ではガラス基板１１（第２基板）上に形成された上層電極である櫛歯電極１７、１９（一対の櫛歯電極１６）間に発生する電界で、液晶分子を櫛歯電極間で水平方向に傾斜させることによって透過光量を制御する。スリットを有する下層電極１３は、上層電極である櫛歯電極１７、１９（一対の櫛歯電極１６）との間に絶縁層１５を挟んで形成される。絶縁層１５には、例えば、酸化膜ＳｉＯ２や、窒化膜ＳｉＮや、アクリル系樹脂等が使用され、または、それらの材料の組み合わせも使用可能である。
なお、図１、図２には示していないが、偏光板が、両基板の液晶層とは反対側に配置されている。偏光板としては、円偏光板又は直線偏光板のいずれも使用することが可能である。また、両基板の液晶層側にはそれぞれ配向膜が配置され、これら配向膜には、膜面に対して液晶分子を垂直に立たせるものである限り、有機配向膜又は無機配向膜のいずれであってもよい。
ゲートバスラインで選択されたタイミングで、ソースバスラインから供給された電圧を薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）を通じて、液晶材料を駆動する櫛歯電極１９に印加する。なお、本実施形態では櫛歯電極１７と櫛歯電極１９とは同層に形成されており、同層に形成される形態が好適であるが、櫛歯電極間に電圧差を発生させて横電界を印加し、透過率を向上するという本発明の効果を発揮できる限り、別層に形成されるものであってもよい。櫛歯電極１９は、コンタクトホールを介してＴＦＴから延びているドレイン電極と接続されている。なお、スリットを有する下層電極１３は、ゲートバスラインの偶数ライン・奇数ラインごとに共通接続されていてもよい。また、対向電極２３は、面状形状であり、すべての画素に対応して共通接続されている。
なお、櫛歯電極の電極幅Ｌは、例えばリーク、断線等デバイス作製上の観点から２μｍ以上が好ましい。櫛歯電極の電極間隔Ｓは、例えば２μｍ以上が好ましい。なお、好ましい上限値は、それぞれ例えば７μｍである。
また、電極間隔Ｓと電極幅Ｌとの比（Ｌ／Ｓ）としては、例えば０．４～３であることが好ましい。より好ましい下限値は、０．５であり、より好ましい上限値は、１．５である。
セル厚ｄｌｃは、２μｍ～７μｍであればよく、当該範囲内であることが好適である。セル厚ｄｌｃ（液晶層の厚み）は、本明細書中、液晶表示パネルにおける液晶層の厚みの全部を平均して算出されるものであることが好ましい。なお、本実施形態における液晶層は、ネマティック液晶から構成されている。
実施形態１の液晶表示パネルを備える液晶表示装置は、通常の液晶表示装置が備える部材（例えば、光源等）を適宜備えることができる。後述する実施形態２、３においても同様である。
図３は、実施形態１に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図４は、実施形態１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。
オン－オン駆動のような櫛歯電極による横電界を使用するモードでは、通常、フレクソ分極による正負極性間の配向の差が現れ、透過率の差が生じる。本実施形態のように、３層電極構造において、下側基板の下層電極をスリット構造にし、かつオーバーコート層２５を設けて、下層電極に対向電極よりも高い電圧を印加することで、櫛歯電極による横電界３３を使用するモードにおいて、液晶分子がスプレイ配向する領域３７が小さく抑えることができ、フレクソ分極を軽減でき、フリッカを抑制することができ、表示品位を優れたものとすることができる。なお、後述する実施形態においても作用効果は同様である。
一方、下層電極がスリットを有さない面状電極である方式では、オン時に電気力線が斜め下に強く引かれるために液晶分子がスプレイ配向する領域２３７が広い範囲で発現する（後述する図１７）。上記のように実施形態１に係る構造にして下層電圧を高くすることで、櫛歯電極の電圧が低い側である（ｉ）（下層電極と重畳する櫛歯電極１７）の電気力線３９を真下に引きこむことができる。櫛歯電極の電圧が高い側である（ｉｉ）（下層電極と重畳していない櫛歯電極１９）と下層電極の電圧（ｉｉｉ）とが同じ程度の電位になっていることが好適であり、これにより、その間に余計な電気力線が走らず、上述したように、スプレイ配向を最小限に抑えることができ、フレクソ分極を軽減することが出来る。すなわち、電気力線を真下に引き込むことにより、電界歪み（電気力線３９が引きこまれている部分）が小さくなり、横電界３３を改善することができる。言い換えれば、下層電極にスリットを設け、対向基板（対向電極）側にオーバーコート層を設けた液晶表示パネルにおいて、例えば、下層電極の電圧を高くすると、低電位側の櫛歯電極と下層電極との間の電気力線が斜めに走っていたのを、ほぼ真下に引きこむことが出来る。上側基板のオーバーコート層と下側基板の電極の電圧とのバランスを取ることで、スプレイ配向を最小限に抑え、フレクソ分極を最小限に抑えることが可能である。
電気的に正負極性を合わせた場合、すなわち、通常通り正極性の印加電圧の値と負極性の印加電圧の値とを等しくした場合、フレクソ分極により、透過率の差が生じてしまうため、光学的には、ずれた状態となり、フリッカが発生する。このフリッカを解消するためには、正負極性のそれぞれに電気的なオフセットをのせて輝度を等しくすればよい。ただし、その場合はＤＣ焼き付きの問題が生じるため、できるだけオフセット電圧を下げる必要がある。なお、フレクソ分極を抑えることと、オフセット電圧を下げることは、実質的に同一であるとも言える。
（オーバーコート層によるフレクソ分極の改善〔下層電極が面状電極である場合の効果〕）
図５及び図６は、それぞれ、対向基板にオーバーコート層を有する液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つを示す。
（シミュレーションでの配向分布〔定常状態〕）
図５及び図６、並びに、後述する図１８及び図１９は、透過率が同等程度になる条件でのオーバーコート層有り／無しの配向分布を比較したものである〔下層電極は、±４Ｖ〕。図５及び図６は、オーバーコート層有りの場合であり、図５は、正極性（図５の左右両端に位置する電極に正の電位が印加され、中央に位置する電極に負の電位が印加されている。）のものを示し、図６は、負極性（図６の左右両端に位置する電極に負の電位が印加され、中央に位置する電極に正の電位が印加されている。）のものを示している。なお、後述する図１８及び図１９は、オーバーコート層無しの場合を示す。図５及び図６では、特に点線で囲んだ箇所において、横向きの液晶が多くなり、後述する図１８及び図１９で見られる斜めのスプレイ配向成分を減らすことができる。
（配向分布図〔図５及び図６、並びに、後述する図１８及び図１９〕の説明）
下層電極がスリットを有さない面状電極である構造において、オーバーコート層が無いよりもオーバーコート層が有る方がフレクソ分極を大きく低減できることを、配向シミュレーションにより示した。これらは、本発明の原理の１つを示す図である。すなわち、対向基板（第１基板）にオーバーコート層が有る液晶表示パネルと、オーバーコート層が無い液晶表示パネルとでは、スプレイ配向領域が大きく異なる。オーバーコート層を設けることで、スプレイ配向領域が小さくなり、横向きの配向領域が広くなるため、フレクソ分極による影響が出にくくなる。その結果として、電極に印加される電圧の正負の違いによる透過率差が少なくなるため、オフセット電圧を下げることが出来る。
シミュレーション条件及び測定条件は、以下に示す通りである。
（対向基板にオーバーコート層有り）
オーバーコート層の層厚ｄｏｃ：１．５μｍ（オーバーコート層の誘電率εｏｃ＝３．８）
液晶のセル厚：３．７μｍ
第２基板の絶縁層厚ｄＰＡＳ（パッシベーション膜）：０．３μｍ（εＰＡＳ＝６．９）
（対向基板にオーバーコート層無し）
液晶のセル厚：５．５μｍ
第２基板の絶縁層厚ｄＰＡＳ（パッシベーション膜）：０．３μｍ（εＰＡＳ＝６．９）
（その他の共通の条件）
上層櫛歯電極の電圧（ｉ）、（ｉｉ）：０Ｖ－±７．５Ｖ
下層電極の電圧（ｉｉｉ）：±４Ｖ
上層櫛歯電極における電極間隔Ｓと電極幅Ｌとの比（Ｌ／Ｓ）：２．５μｍ／３．０μｍ
下層電極：スリットを有さない面状電極
フレクソ係数ｅ１＝２８、ｅ３＝－２
なお、フレクソ係数ｅ１、ｅ３は、用いた液晶の物性値を表す。
本実施形態では、下層電極はスリットを有する電極であるが、このシミュレーション結果と同様に、下層電極がスリットを有する電極である場合に、対向基板にオーバーコート層を設けることにより、フレクソ分極を軽減することが可能である。
（測定結果・シミュレーション結果）
立上がり応答（フレクソ分極による影響）
図７は、対向基板にオーバーコート層を有する液晶表示パネルの立上がり時の時間（ｓ）に対する規格化輝度の測定結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。すなわち、上記シミュレーション条件において、電圧をかけていない配向状態から上層０Ｖ～±７．５Ｖ／下層±４Ｖの状態（白２５５階調に相当）に立上がる時の測定及びシミュレーション結果を示している。なお、図２０は、オーバーコート層を有さない液晶表示パネルの立上がり時の時間（ｓ）に対する規格化輝度の測定結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図７中、（実測）とは、測定結果を示し、（Ｓｉｍ）とは、シミュレーション結果を示す。後述する図２０についても同様である。
図７と後述する図２０とを対比すると、対向基板にオーバーコート層が有る方が、フレクソ分極による正負極性の透過率差が出ていないことが確認できる。　
（オーバーコート層＋下層電極のスリットによるフレクソ分極の改善〔下層電極の電圧および下層電極のスリットの最適化〕）
図８は、実施形態２及び実施形態３に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図９は、実施形態２及び実施形態３に係る液晶表示パネルの平面模式図である。
図８及び図９において、Ｓ１は、上層電極及び下層電極のスリット幅を示す。図９は、スリットを有する下層電極１３のエッジを、上層における櫛歯電極１７と、櫛歯電極１９との間隔（スペース）の中心を通るラインに沿って設けた場合の、基板主面を平面視したときの電極構造例である。
実施形態２では、上層電極及び下層電極のスリット幅の最適化を検討した。実施形態３では、下層電極に印加する電圧の最適化を検討した。なお、これら形態は、互いに組み合わせることが好ましいものである。
実施形態２及び実施形態３における測定条件は、以下の通りである。
電極間隔Ｓと電極幅Ｌとの比（Ｌ／Ｓ）：２．５μｍ／３μｍ
液晶のセル厚ｄｌｃ：３．５μｍ
横電界を印加するための櫛歯電極間の電圧差：７．５Ｖ
実施形態２（上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１に対するオフセット電圧の変化）
図１０は、実施形態２に係る液晶表示パネルの上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１に対するオフセット電圧の変化を示すグラフである。スリット幅Ｓ１を広くすると、オフセット電圧が下がる。例えば、スリット幅Ｓ１が、上層櫛歯電極のスリット幅の３０％以上であることが好ましい。上限値は、１００％以下であればよい。
上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１とは、本明細書中、図８に示されるように、下層電極のエッジから、上層電極のエッジまでの水平距離を言う。言い換えれば、図９に示されるように、基板主面を平面視したときに、上層電極と重畳せず、下層電極とも重畳しない線状部分の幅を言う。なお、下層電極の電圧Ｖ１３は、４．５Ｖに設定した。
なお、実施形態２のその他の構成は、上述した実施形態１と同様である。
実施形態３（下層電極の電圧Ｖ１３を変化）
図１１は、実施形態３に係る液晶表示パネルの下層電極の電圧（ｉｉｉ）（以下、Ｖ１３とも言う。）に対するオフセット電圧の変化を示すグラフである。
下層電極に印加する電圧Ｖ１３を３Ｖから７．５Ｖに高くすると、オフセット電圧が下がる。
下層電極に印加する電圧Ｖ１３が７．５Ｖ（上層電極の片側と等電位）で、大きくオフセット電圧を下げる効果があるが、例えば、下層電極に印加する電圧Ｖ１３が対向電極の電圧（ｉｖ）よりも４．５Ｖ以上高いものであれば充分にオフセット電圧を下げることができ好ましい。また、上記スリットを有する電極と重畳しない方の櫛歯電極の電圧（ｉｉ）が、上記スリットを有する電極の電圧Ｖ１３と略同一に設定され、上記スリットを有する電極と重畳する方の櫛歯電極の電圧（ｉ）が、上記スリットを有する電極と重畳しない方の櫛歯電極の電圧（ｉｉ）、及び、上記スリットを有する電極の電圧Ｖ１３のそれぞれよりも、例えば４．５Ｖ以上低く設定されることが好ましい。なお、上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１は、１．２５μｍに設定した。
なお、実施形態３のその他の構成は、上述した実施形態１と同様である。
（上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１を１．２５μｍとし、対向基板にオーバーコート層を設け、下層電極の電圧を７．５Ｖとしたときのオフセット電圧低減確認結果）
図１２は、上層電極及び下層電極のスリット幅Ｓ１を１．２５μｍとし、対向基板にオーバーコート層を設け、下層電極の電圧を７．５Ｖとした液晶表示パネルの時間（ｓ）に対する規格化輝度を示すグラフである。すなわち、実施形態２と実施形態３との好適な形態を組み合わせた形態である。なお、当該形態のその他の形態は、上述した実施形態１と同様である。ここで、正負極性の明るさをそろえるために必要なオフセット電圧は、０．２Ｖと、低いものとすることができた。
本発明は、３層電極構造を有する液晶表示パネルに適用することが好ましいが、フレクソ分極を減らすために下層にスリットを切った構造を採用する限り、オン－オンモードの液晶表示パネルだけでなく、ＴＢＡモードの液晶表示パネルやＦＦＳモードの液晶表示パネルにも適用することができる。
対向基板にオーバーコート層を設けることで、薄い液晶層厚（セル厚）でも、対向電極・上層電極・下層電極のバランスを取ることができるため、高透過率かつフレクソ分極低減が見込める。下層電極の電圧を高くすることができるのは、通常は、オン－オンモード特有の条件であるので、下層電極の電圧を設定すること（下層電極の電圧を対向電極の電圧と離れた値に設定すること等）によるフレクソ分極低減効果は、オン－オンモードにおいて特に顕著なものとなる。
本発明の各実施形態においては、酸化物半導体ＴＦＴ（ＩＧＺＯ等）が好適に用いられる。この酸化物半導体ＴＦＴについて、以下に詳細に説明する。
上記上下基板の少なくとも一方は、通常は薄膜トランジスタ素子を備える。上記薄膜トランジスタ素子は、酸化物半導体を含むことが好ましい。すなわち、薄膜トランジスタ素子においては、シリコン半導体膜の代わりに、酸化亜鉛等の酸化物半導体膜を用いてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ）の活性層を形成することが好ましい。このようなＴＦＴを「酸化物半導体ＴＦＴ」と称する。 酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高いキャリア移動度を示し、特性バラつきも小さいという特徴を有している。このため、酸化物半導体ＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴよりも高速で動作でき、駆動周波数が高く、より高精細である次世代表示装置の駆動に好適である。また、酸化物半導体膜は、多結晶シリコン膜よりも簡便なプロセスで形成されるため、大面積が必要とされる装置にも適用できるという利点を奏する。
本実施形態の液晶駆動方法を、特にＦＳＤ（フィールドシーケンシャル表示装置）で使用する場合に、以下の特徴が顕著なものとなる。
（１）画素容量が通常のＶＡ（垂直配向）モードよりも大きい（図１３は、本実施形態の液晶表示パネルの一例を示す断面模式図であるところ、図１３中、矢印で示される箇所において、上層電極と下層電極との間に大きな容量が発生するため、画素容量が通常の垂直配向〔ＶＡ：Vertical Alignment〕モードの液晶表示装置より大きい。）。（２）ＲＧＢの３画素が１画素になるため、１画素の容量が３倍である。（３）更に、２４０Ｈｚ以上の駆動が必要のためゲートオン時間が非常に短い。
更に、酸化物半導体ＴＦＴ（ＩＧＺＯ等）を適用した場合のメリットは、以下の通りである。　
上記（１）と（２）の理由より、５２型で画素容量がＵＶ２Ａの２４０Ｈｚ駆動の機種の約２０倍ある。
故に、従来のａ－Ｓｉでトランジスタを作製するとトランジスタが約２０倍以上大きくなり、開口率が十分にとれない課題があった。
ＩＧＺＯの移動度はａ－Ｓｉの約１０倍であるため、トランジスタの大きさが約１／１０になる。
カラーフィルタＲＧＢを用いる液晶表示装置にあった３つのトランジスタが１つになっているので、ａ－Ｓｉとほぼ同等か小さいくらいで作製可能である。
上記のようにトランジスタが小さくなると、Ｃｇｄの容量も小さくなるので、その分ソースバスラインに対する負担も小さくなる。
（具体例）
酸化物半導体ＴＦＴの構成図（例示）を、図１４、図１５に示す。図１４は、本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の平面模式図である。図１５は、本実施形態に用いられるアクティブ駆動素子周辺の断面模式図である。なお、符号Ｔは、ゲート・ソース端子を示す。符号Ｃｓは、補助容量を示す。
酸化物半導体ＴＦＴの作製工程の一例（当該部）を、以下に説明する。　
酸化物半導体膜を用いたアクティブ駆動素子（ＴＦＴ）の活性層（酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂ）は、以下のようにして形成できる。
まず、スパッタリング法を用いて、例えば厚さが３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下のＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）膜を絶縁膜１１３ｉの上に形成する。この後、フォトリソグラフィにより、ＩＧＺＯ膜の所定の領域を覆うレジストマスクを形成する。次いで、ＩＧＺＯ膜のうちレジストマスクで覆われていない部分をウェットエッチングにより除去する。この後、レジストマスクを剥離する。このようにして、島状の酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂを得る。なお、ＩＧＺＯ膜の代わりに、他の酸化物半導体膜を用いて酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂを形成してもよい。
次いで、基板１１１ｇの表面全体に絶縁膜１０７を堆積させた後、絶縁膜１０７をパターニングする。
具体的には、まず、絶縁膜１１３ｉ及び酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの上に、絶縁膜１０７として例えばＳｉＯ２膜（厚さ：例えば約１５０ｎｍ）をＣＶＤ法によって形成する。
絶縁膜１０７は、ＳｉＯｙ等の酸化物膜を含むことが好ましい。　
酸化物膜を用いると、酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂに酸素欠損が生じた場合に、酸化物膜に含まれる酸素によって酸素欠損を回復することが可能となるので、酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの酸化欠損をより効果的に低減できる。ここでは、絶縁膜１０７としてＳｉＯ２膜からなる単層を用いているが、絶縁膜１０７は、ＳｉＯ２膜を下層とし、ＳｉＮｘ膜を上層とする積層構造を有していてもよい。　
絶縁膜１０７の厚さ（積層構造を有する場合には各層の合計厚さ）は、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましい。５０ｎｍ以上であれば、ソース・ドレイン電極のパターニング工程等において、酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの表面をより確実に保護できる。一方、２００ｎｍを超えると、ソース電極やドレイン電極により大きい段差が生じるので、断線等を引き起こすおそれがある。
また本実施形態における酸化物半導体層１０５ａ、１０５ｂは、例えばＺｎ－Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＺＯ）、又は、Ｚｎ－Ｔｉ－Ｏ系半導体（ＺＴＯ）等からなる層であることが好ましい。中でも、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）がより好ましい。
なお、本モードは上記の酸化物半導体ＴＦＴとの組合せで一定の作用効果を奏するが、アモルファスＳｉＴＦＴや多結晶ＳｉＴＦＴ等公知のＴＦＴ素子を用いて駆動させることも可能である。
比較例１
図１６は、比較例１に係る液晶表示パネルの断面模式図である。図１７は、比較例１に係る液晶表示パネルの横電界発生時における断面模式図である。
上述したように、比較例１のような下層電極２１３がスリットを有さない面状電極である方式では、オン時に電気力線２３９が斜め下に強く引かれるために液晶分子がスプレイ配向する領域２３７が広い範囲で発現してしまい、フレクソ分極を充分に低減できないから、フリッカを抑えて表示品位を優れたものとすることができない。
図１８は、オーバーコート層を有さない以外は図５と同様の液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つである。図１９は、オーバーコート層を有さない以外は図６と同様の液晶表示パネルの横電界発生時におけるシミュレーション結果の１つである。図１８及び図１９は、上述したように、オーバーコート層が無い場合であり、図１８は、正極性（図１８の左右両端に位置する電極に正の電位が印加されている。）のものを示し、図１９は、負極性（図１９の左右両端に位置する電極に負の電位が印加されている。）のものを示している。図１８及び図１９では、特に点線で囲んだ箇所において、スプレイ配向的となり、斜めのスプレイ配向成分が多くなってしまう。スプレイ分極を充分に低減することができないものであり、オフセット電圧が高いものとなってしまう。
図２０は、オーバーコート層を有さない液晶表示パネルの立上がり時の時間（ｓ）に対する規格化輝度の測定結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。
上述した図７の場合と比較して、フレクソ分極による正負極性の透過率差が大きくなっている。
図２１は、図１２に係る液晶表示パネルの下層電極を面状電極としたときの液晶表示パネルの時間（ｓ）に対する規格化輝度を示すグラフである。なお、図２１では、下層電極がスリットを有さない以外の条件は図１２と同様の条件の液晶表示パネルについての結果であり、この液晶表示パネルはオーバーコート層を有する。
下層電極がスリットを有さない面状電極であるときの、フレクソ分極の影響が大きく、正負極性の明るさをそろえるために必要なオフセットが１Ｖとなってしまう。
なお、上述した実施形態２と実施形態３とを組み合わせた形態においては、下層電極のスリットサイズと電圧を変更することによりオフセット電圧を０．２Ｖに低減できる。
本実施形態の液晶表示パネルは、ＬＣＤの製造が容易で、高透過率化が達成可能 。フィールドシーケンシャル方式を実施可能な応答速度を実現できるモードにおいて、フリッカの原因として懸念されるフレクソ分極を抑制できるものである。 
実施形態１～３の液晶表示パネルは、製造が容易で、高速応答化・高透過率化が達成可能なものである。また、フィールドシーケンシャル方式を実施可能な応答速度を実現できる。なお、ＴＦＴ基板及び対向基板において、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等の顕微鏡観察により、本発明の液晶表示パネル及び液晶表示装置に係る電極構造等を確認することができる。
上述した本実施形態の液晶表示装置は、製造が容易で、高透過率化が達成可能である。また、上述した液晶表示パネルを備える液晶表示装置は、通常の液晶表示装置が備える部材（例えば、光源等）を適宜備えることができるが、本発明の液晶表示パネルは、フィールドシーケンシャル方式を実施可能な応答速度を実現できるものであり、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用することが特に好ましい。更に、車載用の表示装置等や、立体視可能な液晶表示装置（３Ｄの液晶表示装置）に適用することもまた好ましい。
なお、ＴＦＴ基板及び対向基板において、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等の顕微鏡観察により、本発明の液晶駆動方法及び液晶表示装置に係る電極構造等を確認することができる。また、駆動電圧を本発明の技術分野における通常の方法で検証して、本発明の液晶駆動方法等を確認することができる。
上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
なお、本願は、２０１１年１０月１８日に出願された日本国特許出願２０１１－２２９２２１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。
１０、１１０、２１０：アレイ基板
１１、２１、１１１、２２１：ガラス基板
１３、１１３、２１３：下層電極
２３、１２３、２２３：対向電極
１５、１１５、２１５：絶縁層
１６、１１６、２１６：一対の櫛歯電極
１７、１９、１１７、１１９、２１７、２１９：櫛歯電極
２０、１２０、２２０：対向基板
２５：オーバーコート層
３０、１３０、２３０：液晶層
３１：液晶（液晶分子）
３３：横電界
３７、２３７：液晶分子がスプレイ配向する領域
３９、２３９：電気力線
Ｄ：ダイレクタ
１０１ａ：ゲート配線　
１０１ｂ：補助容量配線　
１０１ｃ：接続部　
１１１ｇ：基板　
１１３ｉ：絶縁膜（ゲート絶縁膜）
１０５ａ、１０５ｂ：酸化物半導体層（活性層）　
１０７：絶縁層（エッチングストッパ、保護膜）　
１０９ａｓ、１０９ａｄ、１０９ｂ、１１５ｂ：開口部　
１１１ａｓ：ソース配線　
１１１ａｄ：ドレイン配線　
１１１ｃ，１１７ｃ：接続部　
１１３ｐ：保護膜　
１１７ｐｉｘ：画素電極
２０１：画素部　
２０２：端子配置領域　
Ｔ：ゲート・ソース端子

Claims (12)

  1. 第１基板、第２基板、及び、両基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルであって、
    該第１基板は、誘電体層を有し、
    該第２基板は、電極を有し、
    該電極は、横電界を発生させるための電極、及び、スリットを有する電極を含む
    ことを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記横電界を発生させるための電極は、一対の櫛歯電極である
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
  3. 前記スリットを有する電極は、基板主面を平面視したときに、前記一対の櫛歯電極の少なくとも一方と重畳する
    ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
  4. 前記スリットを有する電極のエッジの少なくとも一部は、基板主面を平面視したときに、前記一対の櫛歯電極と重畳していない
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示パネル。
  5. 前記スリットを有する電極は、前記横電界を発生させるための電極とは異なる層に設けられる
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに液晶表示パネル。
  6. 前記誘電体層の厚さは、３．５μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  7. 前記液晶層は、閾値電圧未満で基板主面に対して垂直方向に配向する液晶分子を含む
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  8. 前記第１基板は、更に電極を有する
    ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  9. 前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含む
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  10. 前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  11. 前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方は、薄膜トランジスタ素子を備え、
    該薄膜トランジスタ素子は、酸化物半導体を含む
    ことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  12. 請求項１～１１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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