JP2002156642A

JP2002156642A - 液晶表示装置とその製造方法及び液晶表示方法

Info

Publication number: JP2002156642A
Application number: JP2000349292A
Authority: JP
Inventors: Koichi Matsumoto; 公一松本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】開口率を低下させることなく、印加電圧の低い
中間調領域における液晶の応答を向上させることができ
る液晶表示装置とその製造方法及び液晶表示方法の提
供。【解決手段】ＴＦＴ基板１に、互いに略直交する複数の
ゲート線２及び複数のデータ線６と、マトリクス状に配
設されたＴＦＴ５と、ゲート線２とデータ線６とで囲ま
れた各々の画素に、画素の略中心を通りゲート線２の長
手方向に延びる画素電極基部７ａからデータ線６の方向
に櫛歯状に延びる画素電極７と、画素電極基部７ａと重
なるように形成された共通電極配線３ａから櫛歯状に延
びる共通電極３とを備え、共通電極配線３ａ上に各々の
画素を分断する仕切り９を設け、この仕切り９が表示領
域上でジグザグ状に配設されて２つの閉じた領域を形成
し、各々の領域に誘電率異方性の異なる液晶１７を注入
することにより、印加電圧の低い中間調領域における応
答の改善を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画対応の液晶表
示装置とその製造方法及び液晶表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記
する）を画素のスイッチング素子として用いるアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、高品位の画質を有し、
省スペースのデスクトップコンピュータのモニター等と
して幅広く用いられている。一般に、液晶表示装置の動
作モードには、配向した液晶分子のダイレクタの方向を
透明基板に対して垂直な方向に回転させるツイステッド
・ネマティック（Twisted Nematic：ＴＮ）方式と、透
明基板に対して平行な方向に回転させるＩＰＳ（In-Pla
ne Switching）方式とがある。

【０００３】以下、ＩＰＳ方式の液晶表示装置を例に挙
げて説明する。ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、ＴＦＴ基
板上に櫛歯状で互いに平行な画素電極と共通電極とを交
互に形成し、これらの電極間に電圧を印加して基板面に
平行な電界を形成することにより、液晶のダイレクタの
向きを変化させることによって透過光量を制御するもの
である。この表示方式ではダイレクタが基板面内で回転
するため、ＴＮ方式の場合のようにダイレクタの方向か
ら見たときと基板法線方向から見込んだときで透過光量
と印加電圧との関係が大きく異なってしまうといった問
題は発生せず、非常に広い視角から見て良好な画像を得
ることができる。

【０００４】このようなＩＰＳ方式では、液晶層をホモ
ジニアス配向とし、互いに偏光軸が直交する２枚の偏光
板で液晶層をはさみ、一方の偏光軸を液晶分子の配向方
向に等しく設定することにより電圧無印加状態で黒表示
とし、画素電極と共通電極との間の電圧印加により液晶
分子を電界の向きにツイスト変形させて白表示とするも
のが一般的であり、この方法は黒表示時の輝度を安定し
て低くすることができることから広く用いられている。

【０００５】ここで、従来の液晶表示装置の構造につい
て、図１６を参照して説明する。図１６は、従来のIＰ
Ｓ液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線における断面図であ
る。従来の液晶表示装置は、ＴＦＴが形成されるＴＦＴ
基板１とカラーフィルター（Color filter：ＣＦ）が形
成されるＣＦ基板１１とその間に狭持される液晶１７と
で構成され、ＴＦＴ基板１には、ゲート線２、データ線
６が略直交して形成され、これらの交差部にＴＦＴ５が
配置され、各画素には互いに平行な画素電極７及び共通
電極３が交互に形成されている。また、ＣＦ基板１１上
には、余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１
２とＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３とこ
れらを覆う平坦化膜１４とが形成されている。

【０００６】そして、ＴＦＴ基板１及びＣＦ基板１１の
表面には配向膜１８が塗布され、両基板の間には画素電
極７の長手方向に所定の角度をもってホモジニアス配向
された液晶１７が狭持されている。また、両基板の外側
には、偏光板１６ａ、１６ｂが貼付され、両偏光板の偏
光軸は互いに直交し、一方の偏光軸は液晶１７の配向方
向に平行に設定される。そして、ＴＦＴ５を介して画素
電極７に電位を与え、画素電極７と共通電極３との間に
電位差を生じさせて横電界を与えることにより、液晶１
７を基板に平行な面内でツイスト変形させて表示を制御
している。

【０００７】一般に液晶表示装置では、画素電極７と共
通電極３との間に電圧を印加するか／しないかの状態
（印加電圧のＯＮ／ＯＦＦ状態という）において、各々
の液晶分子が互いに独立して回転するものではなく、互
いの分子が弾性特性に基づいて影響を及ぼしあい、一つ
の液晶分子の回転に引きずられて他の液晶分子が回転す
ることにより液晶分子の集団がツイスト変形する。すな
わち、印加電圧のＯＮ／ＯＦＦに際し、広がり、ねじ
れ、曲がりのそれぞれの歪みに対して弾性定数に応じた
弾性力が作用して変形するものであるが、ＴＦＴ基板１
とＣＦ基板１１に狭持された液晶１７は、基板との界面
において各々の基板に接することで固定されていると物
理的にとらえることができるため、基板界面の液晶と弾
性的に繋がっている両基板間内部の液晶の回転が阻害さ
れてしまう。その結果、応答が遅延し、動画を表示しよ
うとしても正しい画像を表示できないという問題があ
る。

【０００８】この問題について、図１７乃至図１９を参
照して説明する。図１７は、液晶分子の回転の様子を模
式的に示す図であり、（ａ）はＴＦＴ基板１に形成され
る画素電極７と共通電極３間の液晶１７の状態を、
（ｂ）は、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板１１間に狭持された
液晶１７の状態を示している。また、図１８は、画素電
極７と共通電極３間の電圧のＯＮ／ＯＦＦに対する液晶
の応答を示す図であり、図１９は、パネル透過率及び応
答の印加電圧依存性を示す図である。

【０００９】図１７（ａ）に示すように、電圧無印加状
態において、液晶分子は画素電極７及び共通電極３の長
手方向に対して角度θだけ傾いた方向に初期配向されて
おり、電圧の印加によって電界の方向（図の場合は時計
回り）に回転する。この液晶分子の挙動を液晶パネルの
断面方向から見ると、（ｂ）に示すように、電圧が印加
されていない初期状態では、ＴＦＴ基板１からＣＦ基板
１１に至る全ての領域で液晶分子は角度θだけ傾いた初
期配向方向を向いており、電圧が印加されると電界の方
向に回転しようとする。しかしながら、ＴＦＴ基板１と
ＣＦ基板１１とが液晶と接する界面では、液晶は基板に
固定されているため自由に回転することができず、この
領域の液晶分子の影響により両基板間の液晶層内部の回
転を阻害するような弾性力が作用してしまい、結果的に
液晶は電界強度と基板からの距離に応じた角度に回転
し、図のような回転角度が連続的に変化する分布とな
る。

【００１０】この液晶の弾性特性と応答との関係につい
て図１８を参照して説明すると、電圧を印加しない黒表
示状態から画素電極７と共通電極３間に電圧を印加する
と、液晶は上述した弾性特性に基づいて徐々に回転し、
やがて透過率が最大の白表示状態となる。そして、電圧
をＯＦＦにすると、液晶は徐々に初期配向状態に戻り、
やがて黒表示状態となる。電圧をＯＮにしたときの透過
率が１０％から９０％に上昇するまでの時間をτon、電
圧をＯＦＦにしたときの透過率が９０％から１０％に低
下するまでの時間をτoffとすると、液晶の応答はτon
＋τoffで表される。

【００１１】ここで、液晶の応答と粘度、セルギャップ
及び印加電圧との関係を考えると、液晶の粘度が大きく
なると液晶は回転しにくくなるため応答が遅くなり、セ
ルギャップが大きくなるとやはりすべての液晶分子が回
転するまでに時間がかかるため、応答は遅くなると考え
られる。また、液晶に印加する電圧が大きくなると液晶
には大きな電界が作用するために回転しやすくなり、応
答は早くなると考えられる。そこで、液晶の回転粘度を
γ₁、セルギャップをｄ、液晶の弾性定数をｋ、印加電
圧をＶとし、上記関係を定性的に表現すると、τonとτ
offは次のような関係を満たすことが知られている。

【００１２】 τon ∝ （γ₁・ｄ²）／（π・ｋ・Ｖ） …（１） τoff ∝ γ₁・ｄ² …（２）

【００１３】ここで、式２から分かるように、τoffは
印加電圧Ｖに依存せず、液晶の回転粘度γ₁及びセルギ
ャップｄによって一意的に決まるが、τonは印加電圧Ｖ
に反比例して変化する。すなわち、印加電圧Ｖの大きい
白表示状態においては、式１の分母が大きくなり応答は
早くなるが、印加電圧Ｖの小さい中間調領域においては
分母が小さくなり、応答が遅くなるという問題が生じ
る。この印加電圧Ｖとパネル透過率及び応答との関係を
図示すると図１９のようになる。一般的に白表示領域と
はパネル透過率が９０％以上の領域をいい、透過率がそ
れより小さい領域を中間調領域というが、この中間調領
域、特に印加電圧が小さい領域における応答の改善を図
ることがＩＰＳ液晶表示装置にとって重要な課題であ
る。

【００１４】そこで、このような中間調領域における応
答の改善を図る方法として、本願発明者は特願２０００
−２０３５５９号において、画素電極７と共通電極３と
の間隔を１画素内で徐々に変化させ、所定の印加電圧に
対して電界が大きくなる領域と小さくなる領域とを混在
させて中間調領域の応答を改善する技術を開示してい
る。この方法について図２０を参照して説明する。図２
０は、上記出願に記載した液晶表示装置の１画素の構造
を示す平面図である。

【００１５】図２０に示すように、上記出願では、交互
に配設される画素電極７と共通電極３とを各々屈曲する
ように形成し、かつ、互いの電極の屈曲角度を変える
（図では画素電極７の屈曲角度を共通電極３の屈曲角度
よりも大きく設定している）ことにより、１画素内で電
極間距離の小さい領域（画素電極７の凸部と共通電極３
の凹部との間）と距離の大きい領域（共通電極３の凸部
と画素電極７の凹部との間）を設け、電極間隔の小さい
領域では小さい電圧でも大きな電界が加わるようにする
ことにより、液晶の応答を早め、結果として中間調領域
における応答を改善している。

【００１６】また、上記出願においては、各々の画素内
においてセルギャップが変化するようにＴＦＴ基板面又
はＣＦ基板面に凹凸を設け、セルギャップの小さい領域
で式１及び式２のｄを小さくすることによりτon、τof
fを小さくし、結果として中間調領域における応答を改
善する方法も記載されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このように画素電極７
及び共通電極３の屈曲角度を変えたり、１画素内でセル
ギャップに広狭を持たせる等の工夫を施すことによって
中間調領域の応答を早めることはできるが、電極構造を
複雑にすると各々の画素における電極の占める面積が大
きくなり、開口率が低下してしまうという問題がある。
また、ＴＦＴ基板面又はＣＦ基板面に凹凸を設けてセル
ギャップを変化させると、凹凸の構造物を形成しなけれ
ばならず、製造工程が複雑になってしまうという問題が
生じる。

【００１８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、開口率を低下させるこ
となく、印加電圧の低い中間調領域における液晶の応答
を向上させることができる液晶表示装置及びその製造方
法を提供することにある。

【００１９】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、マトリクス状に配列された多数の画素を
有する液晶表示装置において、前記画素は、各々性質の
異なる液晶からなる複数の領域を有するものである。

【００２０】本発明の液晶表示方法は、マトリクス状に
配列された多数の画素に映像を表示する液晶表示装置に
おいて、液晶が狭持される電極間に与える電圧が同じで
ある場合に異なる応答速度の液晶を互いに異なる領域に
分けて表示するものである。

【００２１】また、本発明は、一対の平行に対向する基
板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、一方
の基板には、互いに略直交する複数のゲート線及び複数
のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線との交点近
傍に配設された薄膜トランジスタと、前記ゲート線と前
記データ線とで囲まれた各々の画素に、前記データ線の
長手方向に交互に延びる画素電極と共通電極とを備え、
前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によ
って、前記液晶を前記基板に略平行な面内で回転させる
ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、前記基板の法線方
向から見て、前記各々の画素を複数の領域に分断する仕
切りが、前記一対の基板の双方に当接するように形成さ
れ、前記複数の領域の各々に性質の異なる液晶が注入さ
れているものである。

【００２２】本発明においては、前記画素電極及び前記
共通電極の各々に、前記１画素を分けるように画素内を
通り、前記ゲート線の長手方向に延びる基部を備え、前
記基板の法線方向から見て、前記仕切りが前記画素電極
の基部又は前記共通電極の基部の少なくとも一方と平行
に重なって形成されている構成とすることができる。

【００２３】また、本発明においては、前記仕切りが、
前記基板の法線方向から見て、前記画素電極又は前記共
通電極の少なくとも一部と相重なるように、前記データ
線の長手方向に延びて形成されている構成とすることも
できる。

【００２４】本発明の製造方法は、一対の対向する基板
の一側に、互いに略直交する複数のゲート線及び複数の
データ線と、前記ゲート線と前記データ線との交点近傍
に配置される薄膜トランジスタと、前記ゲート線と前記
データ線と囲まれた各々の画素に交互に配置される画素
電極及び共通電極とを形成し、前記一対の基板の間に液
晶を注入する液晶表示装置の製造方法において、前記一
対の基板の少なくとも一方に、前記基板の法線方向から
見て、前記各々の画素を複数の領域に分断する仕切りを
形成する工程と、前記一対の基板をシールによって貼り
合わせる工程と、前記仕切りによって分断された各々の
領域の前記シールに設けた注入孔から性質の異なる液晶
を各々注入する工程と、前記各々の注入孔を封止する工
程とを含むものである。

【００２５】本発明においては、前記各々の画素におけ
る前記仕切りの長手方向を列方向、列方向に直交する方
向を行方向とした場合に、前記仕切りが、前記列方向に
相隣り合う前記画素間で互いに連結されて複数の直線状
の仕切り線を形成し、前記行方向に相隣り合う仕切り線
の両端部が、端部同士で交互に順次接続されて一筆書き
のジグザグ状となり、更に、一筆書きのジグザグ状とな
った仕切り線の両端が前記基板の外周に設けたシール部
に各々接続されて、前記仕切りと前記シール部とによっ
て閉じた２つの領域が形成され、前記２つの領域の各々
のシール部に設けられた注入孔より性質の異なる液晶を
各々注入する構成とすることができる。

【００２６】また、本発明においては、前記２つの領域
の前記注入孔を、共に前記基板の一辺に設けて、前記２
つの領域に同時に液晶を注入することが好ましい。

【００２７】また、本発明においては、前記性質の異な
る液晶を充填した各々の液晶皿を、所定の間隔をおいて
並設して前記液晶の注入を行う構成とすることができ、
前記液晶の混合物の成分比を、前記複数の前記液晶のフ
ロー粘度を略等しくするように調節して、前記液晶の注
入を行うことが好ましい。

【００２８】また、本発明においては、前記性質の異な
る液晶とは、誘電率異方性の異なる液晶、屈折率異方性
の異なる液晶又は弾性特性の異なる液晶のいずれかであ
ることが好ましい。

【００２９】本発明は上記構成により、各々の画素内に
誘電率異方性等の性質の異なる複数の液晶が配設される
ため、画素電極と共通電極との間の印加電圧が低い中間
調領域においても誘電率異方性の大きい液晶を注入した
領域で応答時間が短くなり、液晶表示装置全体で応答を
改善することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明に係る液晶表示装置は、そ
の好ましい一実施の形態において、マトリクス状に配列
された多数の画素に映像を表示する液晶表示装置におい
て、液晶が狭持される電極間に与える電圧が同じである
場合に異なる応答速度の液晶を互いに異なる領域に分け
て表示するものである。以下に、本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００３１】

【実施例】本発明に係る液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１
に、互いに略直交する複数のゲート線２及び複数のデー
タ線６と、マトリクス状に配設されたＴＦＴ５と、ゲー
ト線２とデータ線６とで囲まれた各々の画素に、画素の
略中心を通りゲート線２の長手方向に延びる画素電極基
部７ａからデータ線６方向に櫛歯状に延びる画素電極７
と、画素電極基部７ａと平行に重なるように形成された
共通電極配線３ａから櫛歯状に延びる共通電極３とを備
え、例えば、共通電極配線３ａ又は画素電極基部７ａ上
に平行に重なるように各々の画素を分断する仕切り９を
設け、この仕切り９が表示領域上でジグザグ状に配設さ
れて２つの閉じた領域を形成し、各々の領域に性質の異
なる液晶１７を注入することにより、印加電圧の低い中
間調領域における応答の改善を図るものであり、以下
に、図面を参照して説明する。

【００３２】［実施例１］まず、本発明の第１の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１乃至図
１４を参照して説明する。図１乃至図３は、第１の実施
例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、図１
（ａ）は１画素の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線
における断面図である。図２は、隣り合う４つの画素に
液晶を注入した状態を示す平面図であり、図３は、液晶
パネル全体の構造を示す図である。また、図４乃至図９
は、本実施例に係る液晶表示装置のＴＦＴ側基板の製造
工程を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ′線、ゲート端子、ドレイン端子、Ｃ
−Ｃ′線における断面図である。また、図１０は、液晶
の注入工程を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図である。更に、図１１乃至図１４は、本
実施例の効果を示す図であり、図１１は、印加電圧とパ
ネル透過率との相関、図１２は、印加電圧と応答との相
関、図１３及び図１４は、各々の誘電率の液晶に対する
透過率及び応答特性を示す図である。

【００３３】まず、図１を参照して、本実施例のＩＰＳ
液晶表示装置の構成について説明すると、本実施例の液
晶表示装置は、ＴＦＴを形成するＴＦＴ基板１とＣＦを
形成するＣＦ基板１１とその間に狭持される液晶１７と
から構成され、ＴＦＴ基板１側には、ゲート線２、デー
タ線６が略直交して形成され、これらの交差部にマトリ
クス状にＴＦＴ５が配置されて１画素が形成されてい
る。また、各画素には画素の略中心を通りゲート線２の
長手方向に延びる画素電極基部７ａからデータ線６の方
向に延びる櫛歯状の画素電極７と、画素電極基部７ａと
重なるように配設される共通電極配線３ａからデータ線
６の方向に延びる櫛歯状の共通電極３とが形成されてお
り、画素電極７はＴＦＴ５のソース電極に接続されてい
る。そして、本実施例では、画素電極基部７ａ及び共通
電極配線３ａ上にゲート線２の長手方向に延びる仕切り
９が形成されている。

【００３４】一方、ＣＦ基板１１上には、ゲート線２、
データ線６上およびこれらと画素表示部との間の余分な
光を遮光するためのブラックマトリクス１２、ＲＧＢ３
色のカラー表示を行うための色層１３、さらに色層１３
を覆うように平坦化膜１４が形成されている。

【００３５】そして、これらのＴＦＴ基板１及びＣＦ基
板１１の表面には配向膜１８が塗布され、両基板の間の
仕切り９によって分断された領域Ａ及び領域Ｂには、各
々誘電率異方性の異なる２種類の液晶１７がデータ線６
と所定の角度をなすようにホモジニアス配向されて狭持
されている。また、両基板の配向膜形成面と反対の面側
には、偏光板１６ａ、１６ｂが貼付され、両偏光板の偏
光軸は互いに直交し、一方の偏光軸は液晶１７の配向方
向に平行になるように設定される。そして、全ての共通
電極３には、共通電極配線３ａを通じて一定の共通電位
が供給されており、ＴＦＴ５を介して画素電極７に電位
を供給し、画素電極７と共通電極３との間に横電界を与
えることにより、液晶１７を基板に平行な面内でツイス
ト変形させて表示を制御している。

【００３６】このように、本実施例の液晶表示装置で
は、共通電極配線３ａ又は画素電極基部７ａ上にゲート
線２の長手方向に延びる仕切り９が形成され、この仕切
り９によって各々の画素に領域Ａ及び領域Ｂが形成さ
れ、この２つの領域Ａ、Ｂに誘電率異方性の異なる液晶
を注入することにより、液晶の応答特性を変えることが
できる。例えば、誘電率の大きい液晶を注入した領域Ａ
では、液晶の応答を早くすることができ、結果として中
間調領域における応答を改善することができる。

【００３７】この効果について、以下に説明する。一般
的に、液晶が動き出すための最低電圧である閾値電圧Ｖ
thは、画素電極７と共通電極３との間隔Ｌと実効的なセ
ルギャップｄと液晶１７のツイスト変形弾性定数Ｋ２２
と液晶１７の誘電率異方性Δεと真空の誘電率ε₀とπ
を用いて次のように表される。

【００３８】Ｖth＝π・Ｌ／ｄ×（Ｋ22／ε₀Δε）^1/2 ・・（３）

【００３９】すなわち、電極間隔Ｌ及びセルギャップｄ
を一定とすると誘電率異方性Δεが大きいほど閾値電圧
Ｖthは小さくなり、液晶１７は回転しやすくなる。本実
施例では、領域Ａには誘電率異方性Δεが大きい液晶を
注入し、領域Ｂには誘電率異方性Δεの小さい液晶を注
入しているため、領域Ｂに比べて領域Ａの液晶の閾値電
圧Ｖthは小さくなる。従って、電圧の小さい中間調領域
でも領域Ａの液晶を回転させることができ、図１３に示
すように透過率を大きく、かつ、図１４に示すように応
答を早くすることができる。

【００４０】応答時間（τon）に関して、図１２に示す
ように、従来（白抜き四角）は全体的に応答時間が長
く、特に、印加電圧の低い中間調領域（３〜５Ｖ程度）
では液晶の弾性作用により応答が遅くなっていたが、本
実施例の構成（黒塗四角）では、誘電率異方性Δεの大
きい液晶を注入した領域ＡではＶthを下げることができ
るため、液晶の応答を早くすることができ、特に、中間
調領域の応答の改善効果が大きく現れていることが分か
る。

【００４１】パネル透過率に関しては、図１１に示すよ
うに、１種類の液晶（Δε８）のみで構成される従来例
（白抜き四角）では印加電圧の低い中間調領域（３〜５
Ｖ程度）では液晶の回転が阻害されるためパネル透過率
が小さくなり、高い印加電圧（約６．０Ｖ）で透過率が
ピークとなるが、本実施例の構成（黒塗四角）では、画
素内に２種類の液晶（Δε８及びΔε１３）が注入され
ており、領域Ａの液晶（Δε１３）は誘電率が大きくＶ
thが小さいため、図１３に示すように中間調領域でも液
晶を回転させることができ、パネル透過率を大きくする
ことができる。また、パネル透過率のピークも低電圧側
（約５．４Ｖ）にシフトさせることができ、液晶表示装
置の低駆動電圧化を図ることができるという効果もあ
る。

【００４２】なお、図１１及び図１２のデータ取得に際
して、液晶のパラメータとしては、Δｎ（屈折率異方
性）＝０．０７６、γ₁（液晶の回転粘度）＝１３３
（ｍＰａ・ｓ）、Ｋ１１（液晶のスプレイ変形弾性定
数）＝８．９（ＰＮ）、Ｋ２２（液晶のツイスト変形弾
性定数）＝６．１（ＰＮ）、Ｋ３３（液晶のベント変形
弾性定数）＝１３．６（ＰＮ）を用いて計算を行った。
また、図１３及び図１４には参考として誘電率異方性Δ
εが８、１１、１３の各々の液晶について、セルギャッ
プ４．５μｍ、電極間隔１０μｍ、電極幅４μｍの条件
の下での印加電圧と相対透過率及びτonとの相関を示し
ており、図から分かるように、誘電率異方性が大きくな
ると、透過率のピークが低電圧側にシフトし、応答時間
も短くなることが分かる。

【００４３】次に、このような液晶表示装置のＴＦＴ基
板の製造方法について、図４乃至図９を参照して説明す
る。まず、図４（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１上に
Ｃｒ等の金属をスパッタ法等により堆積した後、レジス
トを塗布し、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて
露光、現像を行い、所定の形状のレジストパターンを形
成する。そして、このレジストパターンをマスクとして
露出したＣｒをエッチング除去し、ゲート電極２と共通
電極配線３ａ及び共通電極３を形成する。このとき、共
通電極配線３ａは画素の中央を横断するように形成し、
共通電極配線３ａからデータ線６の長手方向に櫛歯状の
共通電極３が形成されるようにする。なお、本実施例で
は共通電極３を複数の屈曲部を有する形状としている
が、共通電極３の形状は屈曲形状に限定されるものでは
なく、直線的に延びる形状でもよい。図４（ｂ）は、図
４（ａ）のＢ−Ｂ′部とＣ−Ｃ′部の両断面と、図４
（ａ）には図示しないＴＦＴ基板外周部に形成されるゲ
ート端子部とドレイン端子部とを図示している。

【００４４】次に、図５に示すように、シリコン酸化膜
４ａ等の絶縁膜をＣＶＤ法等を用いて堆積した後、シリ
コン窒化膜４ｂ、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）５ａ及び
ｎ型非晶質シリコン（ｎ⁺ａ−Ｓｉ）５ｂをプラズマＣ
ＶＤ法等を用いて連続して成膜し、その上に形成したレ
ジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行
い、露出したａ−Ｓｉ５ａ及びｎ⁺ａ−Ｓｉ５ｂを除去
してＴＦＴ５の半導体層を形成する。

【００４５】次に、図６に示すように、Ｃｒ等の金属を
スパッタ法等を用いて堆積した後、所定の形状のレジス
トパターンを形成し、このレジストパターンをマスクと
してウェット及びドライエッチングを行い、データ線
６、ソース／ドレイン電極、画素電極７を形成する。こ
こで、画素電極７は共通電極配線３ａ上に設けた画素電
極基部７ａから共通電極３と交互に櫛歯が延びるように
形成している。

【００４６】この画素電極基部７ａは共通電極配線３ａ
と相重なるように形成することが好ましく、相重なるよ
うに形成することにより、基板の法線方向から見た電極
の占有面積を小さくすることができ、開口率を極力大き
くすることができる。また、画素電極７は共通電極３と
同様に複数の屈曲部を有する形状としているが、画素電
極７はこの形状に限定されるものではなく、直線的に延
びる形状としても良い。その後、図６（ｂ）のＢ−Ｂ′
断面図に示すように、Ｃｒからなるソース／ドレイン電
極をマスクとしてチャネルドライエッチングを行い、Ｔ
ＦＴ５領域の露出したｎ⁺ａ−Ｓｉ５ｂを除去する。

【００４７】次に、図７に示すように、シリコン窒化膜
等からなるパッシベーション膜８をプラズマＣＶＤ法等
を用いて堆積し、その上に形成したレジストパターンを
マスクとして、ゲート端子及びドレイン端子のパッシベ
ーション膜８、ゲート端子のシリコン窒化膜４ｂ及びシ
リコン酸化膜４ａをウェット又はドライエッチングによ
り除去し、ゲート端子及びドレイン端子の金属膜を露出
させる。

【００４８】そして、図８に示すように、ＩＴＯ（Indi
um Thin Oxide）等をスパッタ法等を用いて堆積した
後、所定のレジストパターンを形成し、これをマスクと
して露出したＩＴＯをウェットエッチングにより除去
し、ゲート端子及びドレイン端子の露出した金属膜上に
ＩＴＯからなる電極端子１０を形成する。その後、所定
の条件でアニールを行う。

【００４９】従来のＴＦＴ基板１の製造方法では次に配
向膜１８を塗布するが、本実施例では、更に、画素領域
を共通電極配線３ａ又は画素電極基部７ａ上で分断する
仕切り９を形成することを特徴としており、図９に示す
ように、柱材料として用いるアクリル系樹脂等の絶縁性
の樹脂を基板全面に所定の膜厚で堆積し、共通電極配線
３ａ（画素電極基部７ａ）上に重なって所定の幅で樹脂
が残るようにエッチングして仕切り９を形成する。そし
て、この仕切り９を焼成により固化した後、ＴＦＴ基板
１とＣＦ基板１１に配向膜１８を塗布し、両基板を張り
合わせる。

【００５０】ここで、この仕切り９は１画素内で液晶を
２つの領域に分断する目的で形成するため、その高さは
セルギャップよりもやや高くなるように設定し、両基板
の張り合わせの段階で多少潰されて両基板に当接させる
ことにより、後の工程で注入する２種類の液晶が混ざり
合うことを防ぐようにしている。また、この仕切り９の
幅は、開口率を低下させないために共通電極配線３ａ又
は画素電極基部７ａからはみ出さず、かつ、所定の強度
を有する幅に設定することが好ましく、例えば、５μｍ
程度に設定することができる。

【００５１】この仕切り９を、図２及び図３に示すよう
に、ゲート線２の長手方向に隣り合う画素間で連結する
ように形成し、かつ、液晶パネル２２のゲート線２の方
向の端部で上下の仕切り９を左右交互につなげ合うこと
により、１本の連続した形状とすることができる。そし
て、この仕切り９の両端部を液晶パネル２２の外周のシ
ール部２３に接続することにより、各々の画素を分断す
る２つの閉じた領域（領域Ａ及び領域Ｂ）が形成され
る。更に、各々の領域にシール部２３に形成した液晶注
入孔２０ａ、２０ｂを設け、誘電率異方性等が異なる液
晶を注入することによって、図２及び図３に示すような
液晶表示装置が形成される。

【００５２】なお、液晶の注入は、図１０に示すよう
に、２つの液晶皿２１ａ、２１ｂを平行して設置して各
々の液晶皿２１ａ、２１ｂに誘電率異方性の異なる液晶
を満たし、液晶パネル２２の２つの液晶注入孔２０ａ及
び２０ｂが各々の液晶に接するように液晶パネル２２を
設置し、毛管現象を利用して液晶を吸い上げることによ
り行う。この液晶注入に際して、２つの液晶皿２１ａ、
２１ｂを所定の間隔をあけて設置することによって、各
々の液晶が液晶皿２１ａ、２１ｂと液晶パネル２２との
隙間を伝って相混ざり合うことを防止することができ
る。

【００５３】なお、本実施例では、１画素内で液晶１７
を分断する仕切り９をＴＦＴ基板１側に形成する例につ
いて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、１画素内で液晶１７を分断するように仕切り
９を設ければよい。例えば、仕切り９をＣＦ基板１１
側、又は両方の基板に形成することもできる。仕切り９
の作り易さから考えるとＣＦ基板１１側に形成する方が
好ましいが、位置精度を高めるためにはＴＦＴ基板１側
に形成することが好ましく、液晶パネルの構造、画素サ
イズ等を勘案して適宜選択することができる。また、仕
切り９の材料として柱材料として用いるアクリル樹脂を
例に示したが、絶縁性、加工性、液晶表示装置の各構成
物との相性のよい材料であればどのような材料を用いて
も良いことは明らかである。

【００５４】［実施例２］次に、本発明の第２の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１５を参
照して説明する。図１５は、第２の実施例に係る液晶表
示パネルの構造を示す図である。なお、本実施例は、仕
切り９の形状及び液晶の注入方法に関して記載するもの
であり、仕切り９の製造方法等は前記した第１の実施例
と同様である。

【００５５】前記した第１の実施例では、仕切り９をゲ
ート線２方向に延在するように形成し、ゲート線２の長
手方向の端部において左右交互に連結し、液晶注入孔２
０ａ、２０ｂを液晶パネル２２の一辺に形成する構造に
ついて記載したが、本発明においては、仕切り９は各々
の画素を複数の領域に分断し、各々の領域に液晶を注入
することができる構造であればよい。そこで、本実施例
では、図１５に示すように、仕切り９をデータ線６の長
手方向に延びるように形成し、液晶パネル２２のデータ
線６の長手方向に各々ある対向する辺の各々に液晶注入
孔２０ａ、２０ｂを設けている。

【００５６】このように、液晶注入孔２０ａ、２０ｂを
液晶パネル２２の異なる辺に設けることにより液晶の注
入は２回に分けて行わなければならないが、液晶注入孔
２０ａ、２０ｂから各々の画素までの液晶の注入経路を
前記した第１の実施例よりも単純にすることができ、液
晶の注入が容易になるという効果がある。また、第１の
実施例では、２つの領域に同時に液晶を注入するため
に、各々の液晶の粘度が略等しいものを用いることが好
ましく、混合物の成分比等を調整することにより液晶の
粘度の均一化を図る方がよいが、本実施例では２つの液
晶の注入を別々の工程で行うために、各々の液晶の粘度
に差があっても良く、更に、粘度が大きい液晶を使用し
なければならない場合等は本構造の方が好ましい。

【００５７】なお、第１及び第２の実施例に共通する事
項であるが、液晶の粘度が大きく注入が困難な場合に
は、液晶を加温して注入することもできる。一般的に、
液晶は温度が１０℃上がるごとに粘度は０．７倍程度に
下がるものであり、例えば、液晶の温度を６０〜７０度
程度に加温すると、常温に比べて４０℃程度の温度差が
生じるため、液晶の粘度も０．７の４乗、すなわち１／
４程度に下げることが可能であり、液晶の注入が非常に
容易になる。なお、液晶の温度が１００℃以上になると
配向膜１８から不純物がしみ出してしまう等の問題が生
じるため温度は１００℃以下に設定しなければならな
い。

【００５８】また、図３及び図１５の構造では、各々の
画素を略等しい面積に等分するように仕切り９を形成し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
特定の印加電圧領域の応答を早めたい場合には領域Ａと
領域Ｂの面積を意識的に変えることもできる。その場
合、仕切りによって開口率が低下することを防止するた
めに、基板の法線方向から見て、仕切り９は画素電極７
又は共通電極３と相重なるように配置することが好まし
く、例えば、仕切り９をデータ線６の方向に延びるよう
に形成し、かつ、櫛歯状の画素電極７又は共通電極３と
相重なるように配置することが好ましい。

【００５９】更に、上記第１及び第２の実施例では、領
域Ａ及び領域Ｂに注入する特性の異なる液晶の例として
誘電率異方性の異なる液晶を記載したが、誘電率異方性
の他に、屈折率異方性や弾性特性等の異なる液晶を用い
ても同様の効果を得ることができる。また、仕切り９に
よって分離形成される領域も２つに限定されるものでは
なく、３つ以上の領域を形成しても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置の構成によれば、各々の画素に液晶を分断する仕切
りを設け、仕切りで分断された各々の領域に誘電率異方
性の異なる液晶を注入することによって、開口率を低下
させることなく、印加電圧の小さい中間調領域における
液晶の応答を早めて動画像を正しく表示することができ
る。また、液晶表示装置の低駆動電圧化を図ることもで
き、データ線を駆動するドライバに安価なものを用いる
ことができ、コストを低減できる。

【００６１】また、複数の液晶注入孔を液晶パネルの一
辺に設けることにより液晶の注入を一度に行うようにす
れば、複数種の液晶を用いることによる工数の増加を抑
えることができる。更に、液晶を適度に加温することに
よって液晶の粘度を下げ、液晶の注入を容易にすること
ができ、本発明による製造コストの増加を抑えることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は１画素の平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の隣
接する４画素の平面図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係る液晶表示パネルの
構造を示す平面図である。

【図４】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のＴ
ＦＴ基板の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図５】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のＴ
ＦＴ基板の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図６】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のＴ
ＦＴ基板の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図７】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のＴ
ＦＴ基板の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図８】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のＴ
ＦＴ基板の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図９】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のＴ
ＦＴ基板の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は断面図である。

【図１０】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の
液晶注入工程を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は断面図である。

【図１１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の
効果を示す図であり、透過率の印加電圧依存性を示すも
のである。

【図１２】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の
効果を示す図であり、応答の印加電圧依存性を示すもの
である。

【図１３】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置に
用いる液晶の透過率特性を示す図である。

【図１４】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置に
用いる液晶の応答特性を示す図である。

【図１５】本発明の第２の実施例に係る液晶表示パネル
の構造を示す平面図である。

【図１６】従来の液晶表示パネルの構造を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線にお
ける断面図である。

【図１７】従来の液晶表示装置の液晶の回転方向を示す
図であり、（ａ）は上面から見た図、（ｂ）は断面方向
から見た図である。

【図１８】液晶表示装置の応答を示す図である。

【図１９】従来の液晶表示装置の透過率及び応答特性を
示す図である。

【図２０】従来の液晶表示パネルの構造を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１ＴＦＴ基板２ゲート線３共通電極４層間絶縁膜４ａシリコン酸化膜４ｂシリコン窒化膜５ＴＦＴ５ａａ−Ｓｉ５ｂｎ⁺ａ−Ｓｉ６データ線７画素電極８パッシベーション膜９仕切り１０端子電極１１ＣＦ基板１２ブラックマトリクス１３色層１４平坦化膜１５導電膜１６ａ、１６ｂ偏光膜１７液晶１８配向膜１９開口部領域２０ａ液晶注入孔２０ｂ液晶注入孔２１ａ液晶皿２１ｂ液晶皿２２液晶パネル２３シール部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に配列された多数の画素を有
する液晶表示装置において、前記画素は、各々性質の異
なる液晶からなる複数の領域を有することを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項２】マトリクス状に配列された多数の画素に映
像を表示する液晶表示装置において、液晶が狭持される
電極間に与える電圧が同じである場合に異なる応答速度
の液晶を互いに異なる領域に分けて表示することを特徴
とする液晶表示方法。
【請求項３】一対の平行に対向する基板と前記一対の基
板間に狭持された液晶とを有し、一方の基板には、互い
に略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前
記ゲート線と前記データ線との交点近傍に配設された薄
膜トランジスタと、前記ゲート線と前記データ線とで囲
まれた各々の画素に、前記データ線の長手方向に交互に
延びる画素電極と共通電極とを備え、前記画素電極と前
記共通電極との間に印加する電圧によって、前記液晶を
前記基板に略平行な面内で回転させるＩＰＳ方式の液晶
表示装置において、前記基板の法線方向から見て、前記各々の画素を複数の
領域に分断する仕切りが、前記一対の基板の双方に当接
するように形成され、前記複数の領域の各々に性質の異
なる液晶が注入されていることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項４】前記性質の異なる液晶とは、誘電率異方性
の異なる液晶、屈折率異方性の異なる液晶又は弾性特性
の異なる液晶のいずれかであることを特徴とする請求項
１又は３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記画素電極及び前記共通電極の各々に、
前記１画素を分けるように画素内を通り、前記ゲート線
の長手方向に延びる基部を備え、前記基板の法線方向か
ら見て、前記仕切りが前記画素電極の基部又は前記共通
電極の基部の少なくとも一方と平行に重なって形成され
ていることを特徴とする請求項３又は４に記載の液晶表
示装置。
【請求項６】前記仕切りが、前記基板の法線方向から見
て、前記画素電極又は前記共通電極の少なくとも一部と
相重なるように、前記データ線の長手方向に延びて形成
されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の液
晶表示装置。
【請求項７】前記複数の領域の容積が略等しくなるよう
に、前記仕切りが配設されていることを特徴とする請求
項３乃至６のいずれか一に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記仕切りが、前記一対の基板のギャップ
を定める柱と同一の材料又はアクリル系樹脂により形成
されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか
一に記載の液晶表示装置。
【請求項９】一対の対向する基板の一側に、互いに略直
交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲー
ト線と前記データ線との交点近傍に配置される薄膜トラ
ンジスタと、前記ゲート線と前記データ線と囲まれた各
々の画素に交互に配置される画素電極及び共通電極とを
形成し、前記一対の基板の間に液晶を注入する液晶表示
装置の製造方法において、前記一対の基板の少なくとも一方に、前記基板の法線方
向から見て、前記各々の画素を複数の領域に分断する仕
切りを形成する工程と、前記一対の基板をシールによっ
て貼り合わせる工程と、前記仕切りによって分断された
各々の領域の前記シールに設けた注入孔から性質の異な
る液晶を各々注入する工程と、前記各々の注入孔を封止
する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造
方法。
【請求項１０】前記各々の画素における前記仕切りの長
手方向を列方向、列方向に直交する方向を行方向とした
場合に、前記仕切りが、前記列方向に相隣り合う前記画素間で互
いに連結されて複数の直線状の仕切り線を形成し、前記
行方向に相隣り合う仕切り線の両端部が、端部同士で交
互に順次接続されて一筆書きのジグザグ状となり、更
に、一筆書きのジグザグ状となった仕切り線の両端が前
記基板の外周に設けたシール部に各々接続されて、前記
仕切りと前記シール部とによって閉じた２つの領域が形
成され、前記２つの領域の各々のシール部に設けられた
注入孔より性質の異なる液晶を各々注入することを特徴
とする請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記性質の異なる液晶とは、誘電率異方
性の異なる液晶、屈折率異方性の異なる液晶又は弾性特
性の異なる液晶のいずれかであることを特徴とする請求
項９又は１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】前記２つの領域の前記注入孔を、共に前
記基板の一辺に設けて、前記２つの領域に同時に液晶を
注入することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか
一に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】前記性質の異なる液晶を充填した各々の
液晶皿を、所定の間隔をおいて並設して前記液晶の注入
を行うことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一
に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】前記液晶の混合物の成分比を、前記複数
の前記液晶のフロー粘度を略等しくするように調節し
て、前記液晶の注入を行うことを特徴とする請求項９乃
至１３のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】前記液晶を所定の温度に加温し、前記液
晶のフロー粘度を下げた状態で前記液晶の注入を行うこ
とを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一に記載の
液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】前記液晶を略６０〜７０℃の温度に加温
することを特徴とする請求項１５記載の液晶表示装置の
製造方法。