JP2003075850A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶応答が高速であると同時に、駆動電圧の
変化に伴う色調変化が抑制されたIPS表示モードによ
る液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 第1基板と、第1基板に対向配置された
第2基板と、第1基板と第2基板とで狭持された液晶層
と、第1基板上に配置された複数の走査線と、第1基板
上に走査線と交差して配置された信号線と、走査線と信
号線とに囲まれた領域に対応して構成される画素と、第
1基板上に配置され、信号線に対応した画素電極と、第
1基板上に配置され、画素電極に対応した共通電極と、
走査線と信号線との交点に対応して配置され、信号線と
走査線と画素電極とに電気的に接続された第1アクティ
ブ素子と、第1基板上に配置された絶縁膜とを有する液
晶表示装置において、同一の画素内の光の透過領域で、
第1基板と第2基板との少なくともどちらか一方に、液
晶層の厚みを変動させる凹凸が設けられている液晶表示
装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は新規な構成を持つ液
晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の液晶表示装置は、ツイステッドネ
マチック(TN)表示モードに代表されるように、基板
面に対してほぼ垂直な電界を印加する表示モードを採用
している。しかし、TN表示モードでは、視野角特性が
不十分であるという問題がある。一方、インプレーン・
スイッチング(In−Plane Switchin
g:IPS)表示モードが、特公昭63−21907
号、USP4345249号、WO91/10936
号、特開平6−160878号等の公報により提案され
ている。
【0003】このIPS表示モードでは、液晶駆動用の
電極が液晶を挟持する一対の基板のうち一方の基板上に
形成され、液晶には基板面に対して平行な成分を持つ電
界が印加される。このIPS表示モードでは、TN表示
モードに比較して広い視野角が得られる。しかしなが
ら、IPS表示モードにおいても色調が視角に応じて変
化するという問題を持っている。この問題を解決するマ
ルチドメインIPS表示モードが特開平9−25826
9等の公報により提案されている。このマルチドメイン
IPS表示モードによる液晶表示装置を図2、図3、お
よび図4を用いて説明する。
【0004】図2はマルチドメインIPS表示モードに
よる液晶表示装置の構成を示す図である。画素電極35
に信号電位を供給する信号ドライバ51と、画素を選択
する電位を供給する走査ドライバ52と、共通電極36
に電位を供給する共通電極ドライバ54と、信号ドライ
バ51および走査ドライバ52および共通電極ドライバ
54とを制御する表示制御装置53とを有している。
【0005】基板1には、走査ドライバ52に接続され
た複数の走査線32と、信号ドライバ51に接続され、
かつ走査線32と交差した信号線31と、走査線32と
信号線31との交点付近に対応して配置され、走査線3
2と信号線31と電気的に接続された第1TFT33
と、第1TFT33に電気的に接続され、信号線31に
対応した画素電極35と、画素電極35に対応した共通
電極36と、共通電極36と共通電極ドライバ54とに
電気的に接続された共通電極接続部36’が備えられて
いる。信号線31と走査線32とに囲まれた領域に対応
して画素11が形成され、複数の画素11によって表示
部22が形成されている。
【0006】図3はマルチドメインIPS表示モードに
よる液晶表示装置の画素近傍の回路配置パタン構成を示
す図である。走査線32と信号線31とは互いに交差
し、走査線32と信号線31とに囲まれた領域に対応し
て画素11が形成されている。第1TFT33は走査線
32と信号線31との交点付近に対応して配置され、走
査線32と信号線31と画素電極35とに電気的に接続
されている。共通電極36は画素電極35に対応して配
置され、共通電極36と画素電極35とで基板面に対し
て平行な成分を持つ電界を発生する。画素電極35と共
通電極36と信号線31は一つの画素内で1回以上折れ
曲がり、マルチドメインを形成している。電界印加時の
液晶の回転方向を隣合うドメイン同士で反対方向とし、
視野角を広げるためである。
【0007】図4は、図3のA−A’断面の断面図であ
る。材質が透明ガラスの基板1と、基板1に対向配置さ
れ、材質が透明ガラスの基板2と、基板1と基板2とで
狭持された液晶層34とを有する。 基板1は、共通電
極36と、第1絶縁膜81を介し共通電極36よりも上
層に配置された信号線31と、共通電極36に対応し、
基板1面に対して平行な成分を持つ電界を発生する画素
電極35と、画素電極35上に備えられた保護膜82
と、保護膜82上に備えられた配向膜85と、基板1の
液晶に面しない側の面上に備えられ、液晶の配向状態に
応じて光学特性を変える手段である偏光板6とを有す
る。基板2は、不要な間隙部からの光を遮光する遮光膜
5と、遮光膜5上に備えられ、R、G、Bに対応した色
を表現するカラーフィルタ4と、カラーフィルタ4上に
備えられ、凹凸を平坦化する平坦化膜3と、平坦化膜上
3に備えられた配向膜85と、基板2の液晶に面しない
側の面上に備えられた偏光板6とを有する。
【0008】配向膜85には液晶を配向させるためのラ
ビング処理が施されている。ラビング方向は信号線の延
伸方向DLaに平行である。屈曲した画素電極の一辺と
ラビング方向とのなす角は15度であり、IPS表示モ
ードに対応している。偏光板6の透過軸は、それぞれの
偏光板が配置されている基板上の配向膜のラビング方向
に対して平行あるいは垂直に向けられており、基板1の
偏光板と基板2の偏光板はクロスニコルに配置され、ノ
ーマリーブラックモードに対応している。画像表示は、
基板1面と平行な成分を持つ電界を共通電極36と画素
電極35とによって液晶34に印加し、液晶34を基板
1とほぼ平行な面内で回転させることによって行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示装置へ
の期待はPC(Personal Computer)モニターのみに向
けたものではなく、動画に対応した液晶テレビへと拡大
している。液晶テレビとしては、複数人で鑑賞できるよ
うに視野角の広いIPS表示モードが適していると考え
られる。このIPS表示モードによる液晶表示装置にお
いて、より美しく動画を表示するためには、液晶の応答
時間の短縮が望まれる。また、IPS表示モードでは、
駆動電圧によって色調が変化するという問題もあり、こ
れを解決することが望まれる。さらに、近年、液晶表示
装置において、動画像の輪郭が不鮮明になるといった問
題が指摘されている。
【0010】よって、本発明の第1の目的は、新規な画
素構造により液晶の応答時間の短縮を図ることにある。
また、本発明の第2の目的は、駆動電圧に伴う色調変化
の生じない液晶表示装置を提供することにある。さら
に、本発明の第3の目的は、動画像の輪郭が鮮明な液晶
表示装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は以下に示す手
段により達成される。請求項1記載の発明は、第1基板
と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第
1基板と前記第2基板とで狭持された液晶層と、前記第
1基板上に配置された複数の走査線と、前記第1基板上
に前記走査線と交差して配置された信号線と、前記走査
線と前記信号線とに囲まれた領域に対応して構成される
画素と、前記第1基板上に配置され、前記信号線に対応
した画素電極と、前記第1基板上に配置され、前記画素
電極に対応した共通電極と、前記走査線と前記信号線と
の交点に対応して配置され、前記信号線と前記走査線と
前記画素電極とに電気的に接続された第1アクティブ素
子と、前記第1基板上に配置された絶縁膜とを有する液
晶表示装置において、同一の前記画素内の光の透過領域
で、前記第1基板と前記第2基板との少なくともどちら
か一方に、前記液晶層の厚みを変動させる凹凸が設けら
れていることを特徴とする。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
液晶表示装置において、前記凹凸は、液晶の応答速度を
短縮することを目的として意図的に形成されたものであ
ることを特徴とする。すなわち、通常の液晶表示装置の
製造工程に加えて、凹凸を形成する工程が追加されてい
る。請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の液
晶表示装置において、前記凹凸が絶縁膜によって形成さ
れていることを特徴とする。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項3に記載の
液晶表示装置において、前記絶縁膜が、前記第1基板上
に形成される第1絶縁膜と、前記第1膜上かつ少なくと
も前記共通電極または前記画素電極上に、これらを絶縁
保護するために形成される保護膜と、前記保護膜上に形
成される第2絶縁膜とを有し、前記凹凸は前記第2絶縁
膜により形成されることを特徴とする。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1ないし4
に記載の液晶表示装置において、それぞれの前記画素
で、光の透過領域における前記液晶層の凹部と凸部との
面積比、および凹凸の高さの平均値が等しいことを特徴
とする。請求項6記載の発明は、請求項1ないし5に記
載の液晶表示装置において、前記凹凸に伴う段差が、前
記画素電極と前記共通電極との間に一つだけあることを
特徴とする。
【0015】請求項7記載の発明は、請求項6に記載の
液晶表示装置において、前記画素電極が前記凹凸に伴う
凹部あるいは凸部のどちらか一方に重畳して配置され、
前記共通電極が前記凹部あるいは凸部のうち前記画素電
極が重畳していないもう一方の部分に重畳して配置され
ていることを特徴とする。請求項8記載の発明は、請求
項1ないし7に記載の液晶表示装置において、前記凹凸
が前記第1基板上に形成されていることを特徴とする。
【0016】請求項9記載の発明は、請求項8に記載の
液晶表示装置において、前記画素電極と前記共通電極と
のうち少なくとも一部が、前記凹凸を形成している前記
絶縁膜よりも上に配置されていることを特徴とする。請
求項10記載の発明は、請求項1ないし7に記載の液晶
表示装置において、前記凹凸が前記第2基板上に形成さ
れていることを特徴とする。請求項11記載の発明は、
請求項1ないし10に記載の液晶表示装置において、前
記凹凸がストライプ状あるいはジグザグ状に配置され、
前記凹凸の延伸方向が、前記画素電極あるいは前記共通
電極の延伸方向からずれていることを特徴とする。
【0017】請求項12記載の発明は、請求項1ないし
10に記載の液晶表示装置において、前記凹凸がストラ
イプ状であり、前記凹凸に伴う段差の延伸方向が、前記
液晶の初期配向方向と一致していることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項1ないし12に記載の
液晶表示装置において、前記信号線と前記走査線と前記
画素電極と前記共通電極の少なくとも一つが、前記凹凸
に伴う段差を乗り越えていないことを特徴とする。
【0018】請求項14記載の発明は、請求項1ないし
13に記載の液晶表示装置において、前記凹凸に伴う段
差の少なくとも一部が、前記画素電極あるいは前記共通
電極と重畳していることを特徴とする。請求項15記載
の発明は、請求項1ないし14に記載の液晶表示装置に
おいて、前記信号線と前記共通電極の少なくとも一部
が、前記凹凸を形成している前記絶縁膜を介して重畳し
ていることを特徴とする。
【0019】請求項16記載の発明は、請求項15に記
載の液晶表示装置において、前記絶縁膜が、前記信号線
と前記共通電極との重畳している部分で、前記共通電極
より小さい幅で選択的に形成されていることを特徴とす
る。請求項17記載の発明は、請求項15又は16に記
載の液晶表示装置において、前記液晶層を配向させるた
めの配向膜が前記液晶層に接して配置され、前記信号線
と前記絶縁膜とが重畳している部分で、前記絶縁膜の上
に前記共通電極と前記配向膜とが配置されており、前記
信号線の一部分に前記共通電極が重畳していることを特
徴とする。すなわち、共通電極にスリットを設けること
によって信号線との間の容量を調節できる。
【0020】請求項18記載の発明は、請求項1ないし
17に記載の液晶表示装置において、前記信号線と前記
走査線上の少なくとも一部に、前記凹凸を形成している
前記絶縁膜が配置されていることを特徴とする。請求項
19記載の発明は、請求項4ないし18に記載の液晶表
示装置において、前記凹凸を形成する前記第2絶縁膜と
は別に、前記保護膜が前記第1基板上に凹凸を有して配
置され、前記第2絶縁膜の凸部と前記保護膜の凹部とが
重畳していることを特徴とする。
【0021】請求項20記載の発明は、請求項1ないし
19に記載の液晶表示装置において、1画像を表示する
1周期期間中に、前記画素電極の電位と前記共通電極の
電位とを等しくする手段を有することを特徴とする。請
求項21記載の発明は、請求項20に記載の液晶表示装
置において、前記1周期期間中に前記走査線が2回走査
され、どちらか一方の前記走査によって前記画素電極に
は前記共通電極と同じ電位が供給され、他方の前記走査
によって画像を表示するための電位が前記画素電極に供
給されることを特徴とする。
【0022】請求項22記載の発明は、請求項20に記
載の液晶表示装置において、前記第1アクティブ素子が
接続されている前記走査線と異なる走査線と前記画素電
極と前記共通電極とに電気的に接続された第2アクティ
ブ素子を有し、前記1周期期間中に前記画素電極の電位
と前記共通電極の電位とを等しくすることを特徴とす
る。
【0023】請求項23記載の発明は、請求項20ない
し22に記載の液晶表示装置において、光源を備え、前
記1周期期間中に前記画素電極の電位と前記共通電極の
電位とを等しくした後に、前記走査線が走査されて前記
画素電極に画像を表示するための電位が印加された後
に、光源が点灯されることを特徴とする。請求項24記
載の発明は、請求項1ないし23に記載の液晶表示装置
において、前記液晶層と接する部分の少なくとも一部
に、光反応性の材料層が配置されていることを特徴とす
る。
【0024】請求項25記載の発明は、光源、及び第1
基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前
記第1基板と前記第2基板とで狭持された液晶層と、前
記第1基板上に配置された複数の走査線と、前記第1基
板上に前記走査線と交差して配置された信号線と、前記
走査線と前記信号線とに囲まれた領域に対応して構成さ
れる画素と、前記第1基板上に配置され、前記信号線に
対応した画素電極と、前記第1基板上または前記第2基
板上に配置され、前記画素電極に対応した共通電極と、
前記走査線と前記信号線との交点に対応して配置され、
前記信号線と前記走査線と前記画素電極とに電気的に接
続された第1アクティブ素子と、前記第1基板上に配置
された絶縁膜とを有し、1画像を表示する1周期期間中
に、前記走査線に順次パルス電圧を印加して、前記画素
電極の全てに画像を表示するための電位を印加し、保持
させた後、一定期間を置いて光源が点灯される液晶表示
装置において、前記1周期期間中の最後にパルス電圧が
印加される走査線に対応する画素の液晶の前記パルス電
圧が印加される直前の状態が、その状態から各階調への
応答時間の最大値が前記一定期間よりも短い状態である
ようにする状態調整手段を設けたことを特徴とする。
【0025】光源が点灯される前の一定期間内に、全て
の画素電極に画像を表示するための電位が正しく印加さ
れるので、動画像の輪郭が鮮明になる。請求項26記載
の発明は、請求項25に記載の液晶表示装置において、
前記状態調整手段が、前記走査線に順次前記パルス電圧
を印加する前に、前記画素電極の全てに同一の電圧を印
加する手段であることを特徴とする。予め画素電極の全
てに同一の電圧を印加することにより、各画素電極周辺
の液晶を各階調への応答時間の最大値が前記一定期間よ
りも短い状態になるような状態にしておく。例えば、一
定期間が5msであればその状態は0に近い階調であれ
ば良く、一定期間が6msであれば、その状態は階調0
〜63であれば良い。
【0026】請求項27記載の発明は、請求項25又は
26に記載の液晶表示装置において、前記状態調整手段
が、前記走査線に順次前記パルス電圧を印加する前に、
前記画素電極の電位と前記共通電極の電位とを等しくす
る手段を有することを特徴とする。一定期間が5msで
あれば、共通電極の電位を0に近い階調に対応する電位
に、一定期間が6msであれば、共通電極の電位を階調
0〜63に対応する電位にして印加すれば良い。
【0027】請求項28記載の発明は、液晶表示装置の
駆動方法であって、光源、及び第1基板と、前記第1基
板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第
2基板とで狭持された液晶層と、前記第1基板上に配置
された複数の走査線と、前記第1基板上に前記走査線と
交差して配置された信号線と、前記走査線と前記信号線
とに囲まれた領域に対応して構成される画素と、前記第
1基板上に配置され、前記信号線に対応した画素電極
と、前記第1基板上または前記第2基板上に配置され、
前記画素電極に対応した共通電極と、前記走査線と前記
信号線との交点に対応して配置され、前記信号線と前記
走査線と前記画素電極とに電気的に接続された第1アク
ティブ素子と、前記第1基板上に配置された絶縁膜とを
有し、1画像を表示する1周期期間中に、前記走査線に
順次パルス電圧を印加して、前記画素電極の全てに画像
を表示するための電位を印加し、保持させた後、一定期
間を置いて光源が点灯される液晶表示装置の駆動方法に
おいて、前記1周期期間中の最後にパルス電圧が印加さ
れる走査線に対応する画素の液晶の状態を、その状態か
ら各階調への応答時間の最大値が前記一定期間よりも短
い状態であるように状態調整をした後に、前記走査線に
順次パルス電圧を印加することを特徴とする。請求項2
5記載の液晶表示装置に対応する駆動方法である。
【0028】請求項29記載の発明は、請求項28に記
載の液晶表示装置の駆動方法において、前記状態調整
を、前記走査線に順次前記パルス電圧を印加する前に、
前記画素電極の全てに同一の電圧を印加して行うことを
特徴とする。請求項26記載の液晶表示装置に対応する
駆動方法である。
【0029】請求項30記載の発明は、請求項28又は
29に記載の液晶表示装置の駆動方法において、前記状
態調整を、前記走査線に順次前記パルス電圧を印加する
前に、前記画素電極の電位と前記共通電極の電位とを等
しくすることにより行うことを特徴とする。請求項27
記載の液晶表示装置に対応する駆動方法である。なお、
従来の液晶表示装置には段差があったとしても、電極や
コンタクトホールや遮光膜等を形成する際の段差が残っ
ているだけで、本願明細書で説明するように、液晶の応
答時間を短縮するために意図的に形成されたことはなか
った。
【0030】
【発明の実施の形態】従来のIPS表示モードを用いた
液晶表示装置では、図4に示すように、液晶層34の厚
みはほぼ一定である。この液晶層を図6(a)に示すよ
うに、厚みを変化させると、液晶の応答時間を短縮でき
ることを見出した。ここで、図6(a)では、図4に比
較して、保護膜82上に第2絶縁膜86を選択的に配置
し、凹凸を設けたことのみが異なる。このことによる高
速化の原理を次に記述する。IPS表示モードにおける
液晶配向変化のしきい値電圧(Vth)は、一般に次式
〔1〕で表される。
【0031】 Vth=(π・L/d)・〔K2/(ε0・|Δε|)〕1/2 〔1〕 〔但し、L:電極間ギャップ、d:液晶層の厚み、
2:液晶のツイストの弾性定数、ε0:真空誘電率、Δ
ε:液晶の誘電率異方性〕。
【0032】すなわち、液晶層の厚みdが厚い方がしき
い値電圧Vthが低くなる。これは、次のように解釈でき
る。IPS表示モードでは、電界を印加することによる
電界エネルギーと、捩れた液晶が初期配向状態に戻ろう
とする弾性エネルギーとのバランスによってスイッチン
グが行われる。液晶層の厚みdが厚くなると、液晶の回
転を固定している配向膜同士の距離が離れるため、弾性
エネルギーが低下する。その結果、より少ない電界エネ
ルギーで液晶の捩れを誘起することができ、しきい値電
圧Vthが低下する。
【0033】したがって、液晶層の厚みに変動がある場
合には次のようにスイッチングが起こる。液晶層が厚い
凹部では弾性エネルギーが低く、液晶層が薄い凸部では
弾性エネルギー高い。そのため、図6(b)は液晶を透
過する光の透過率の時間的変化をに示すが、電界が印加
されると、液晶層の厚い凹部からスイッチングが始ま
り、その後から液晶層の薄い凸部でスイッチングが行わ
れる。また、低い電圧のときは、液晶層の厚い凹部付近
のみでスイッチングが行われる。
【0034】以上のようにして、黒階調から中間調への
スイッチングでは、液晶層の厚い凹部付近の高速なスイ
ッチングが支配的となるため、液晶の応答時間が短縮さ
れる。図7は、凹凸形成による液晶の応答時間の短縮の
様相を示す図である。横軸はスイッチング後の階調であ
り、縦軸が応答時間である。ここで、スイッチング前の
階調はゼロである。図7が示すように、凹凸がない従来
の液晶表示装置では、ゼロ階調から中間調へのスイッチ
ングが遅い。一方、凹凸を設けた液晶表示装置では、ゼ
ロ階調から中間調へのスイッチングが高速化されてい
る。さらに、本発明により、駆動電圧の増減に伴う色調
変化を抑制することができる。それは、次に記述する原
理による。IPS表示モードにおける透過率(T)は、
一般に次式〔2〕で表される。
【0035】 T=T0・sin2(2χ)・sin2(π・d・Δneff/λ) 〔2〕 〔但し、T0:補正係数、χ:液晶の実効的な光軸と入
射光の偏光方向とのなす角、Δneff:液晶の実効的な
屈折率異方性、λ:入射光の波長〕。
【0036】したがって、液晶の実効的な配向方向と入
射光の偏光方向とのなす角χがπ/4ラジアン(45
度)のとき、実効的なリターデーションdeff・Δn
effの2倍の波長λの光が最大の透過率を示す。つま
り、実効的なリターデーションdeff・Δneffが
変化すると、透過率が最大となる波長が変化するため、
色調が変化する。
【0037】ここで本発明によれば、電界が印加された
とき、液晶層が厚み(deff)が厚い領域、すなわ
ち、実効的なリターデーションdeff・Δneffが
大きい領域からスイッチングが始まる。すなわち、駆動
電圧が低いときでもすでに、deff・Δneffが大
きくなり、透過率が最大となる波長が長く、黄色が強調
される。そのため、図2ないし図4に示した液晶層に厚
みの変化のない従来の液晶表示装置における、駆動電圧
の増大に伴って色調が青色から黄色へと変化するという
問題を補正することができる。
【0038】本発明は、部分的に弾性エネルギーの低い
領域があると、その領域からスイッチングが始まるとい
う原理に基づいている。そのため、本発明を適用するた
めには、光の透過領域で液晶層の厚みの変動があれば良
く、凹凸の形状は一切限定されない。凹凸は尖っていて
もよいし、丸まっていてもよい。また、凹部と凸部の面
積比も限定されない。ただし、凹凸の形状や凹部と凸部
の面積比が変更されると、高速化の効果の大きさや高速
化される階調、および駆動電圧の増減に伴う色調変化を
抑制する効果の大きさが変化する。ただし、効果を大に
するには、液晶層の厚みがある程度以上であることが好
適である。次に、本発明の実施形態を図面に基づき、よ
り具体的に説明する。
【0039】〔実施形態1〕本発明の実施形態1の構成
を図1、図2および図5を用いて説明する。本実施形態
は請求項1ないし5および18に相応する。なお、各実
施形態で「相応する」としているものは代表例を挙げて
いるので、他の請求項に相応しないという意味ではな
い。例えば実施形態1は請求項8にも相応する。
【0040】本実施形態1の液晶表示装置は、図2に示
すように、画素電極35に信号電位を供給する信号ドラ
イバ51と、画素を選択する電位を供給する走査ドライ
バ52と、共通電極36に電位を供給する共通電極ドラ
イバ54と、信号ドライバ51および走査ドライバ52
および共通電極ドライバ54とを制御する表示制御装置
53とを有している。
【0041】基板1には、走査ドライバ52に接続され
た複数の走査線32と、信号ドライバ51に接続され、
かつ走査線32と交差した信号線31と、走査線32と
信号線31との交点付近に対応して配置され、走査線3
2と信号線31と電気的に接続された第1TFT33
と、第1TFT33に電気的に接続され、信号線31に
対応した画素電極35と、画素電極35に対応した共通
電極36と、共通電極36と共通電極ドライバ54とに
電気的に接続された共通電極接続部36’が備えられて
いる。信号線31と走査線32とに囲まれた1つの領域
に対応して1つの画素11が形成され、複数の画素11
によって表示部22が形成されている。
【0042】図1は実施形態1の画素近傍の回路配置パ
タン構成を示す図である。走査線32と信号線31とは
互いに交差し、走査線32と信号線31とに囲まれた領
域に対応して画素11が形成されている。第1TFT3
3は走査線32と信号線31との交点付近に対応して配
置され、走査線32と信号線31と画素電極35とに電
気的に接続されている。共通電極36は画素電極35に
対応して配置され、共通電極36と画素電極35とで基
板面に対して平行な成分を持つ電界を発生する。画素電
極35と共通電極36と信号線31は一つの画素内で1
回以上折れ曲がり、マルチドメインを形成している。第
2絶縁膜86は、画素電極35と共通電極36の間の光
の透過領域に配置され、液晶層34の厚みを変動させて
いる。
【0043】図5は、図1のA−A’断面の断面図であ
る。材質が透明ガラスの基板1と、基板1に対向配置さ
れ、材質が透明ガラスの基板2と、基板1と基板2とで
狭持された液晶層34とを有する。基板1は、共通電極
36と、走査線32(図5に示されない)と、第1絶縁
膜81を介し共通電極36よりも上層に配置された信号
線31と、共通電極36に対応し、基板1面に対して平
行な成分を持つ電界を発生する画素電極35と、画素電
極35上に備えられた保護膜82と、保護膜上82に備
えられ、液晶層34の厚みを変動させる凹凸を形成して
いる第2絶縁膜86と、第2絶縁膜86上に備えられた
配向膜85と、基板1の液晶に面しない側の面上に備え
られ、液晶の配向状態に応じて光学特性を変える手段で
ある偏光板6とを有する。
【0044】共通電極36、画素電極35、信号線31
は膜厚が0.2μm程度の導電体であり、CrMoやA
lやITO(Indium Tin Oxide)など
を用いることができる。第1絶縁膜81、保護膜82は
膜厚がそれぞれ0.3μm、0.8μm程度の絶縁体で
あり、窒化珪素などを用いることができる。第2絶縁膜
86は膜厚が1μm程度の絶縁体であり、凹凸による段
差をつけるために形成されたものである。無機物質も有
機物質も用いることができる。なお、本発明が上記の膜
厚や材質に限定されるものではないことは、いうまでも
ない。
【0045】基板2は、不要な間隙部からの光を遮光す
る遮光膜5と、遮光膜5上に備えられ、R、G、Bに対
応した色を表現するカラーフィルタ4と、カラーフィル
タ4上に備えられ、凹凸を平坦化する平坦化膜3と、平
坦化膜上3に備えられた配向膜85と、基板2の液晶に
面しない側の面上に備えられた偏光板6とを有する。配
向膜85には液晶を配向させるためのラビング処理が施
されている。ラビング方向は信号線の延伸方向DLaに
平行である。屈曲した画素電極の一辺とラビング方向と
のなす角は15度であり、IPS表示モードに対応して
いる。
【0046】偏光板6の透過軸は、それぞれの偏光板6
が配置されている基板上の配向膜85のラビング方向に
対して平行あるいは垂直に向けられており、基板1の偏
光板と基板2の偏光板はクロスニコルに配置され、ノー
マリーブラックモードに対応している。なお、本発明が
上記のラビング角度に限定されるものではないこと、ま
た、ノーマリーホワイトモードにも適用できることは、
いうまでもない。
【0047】基板1と基板2との間にはビーズが分散さ
れ、液晶層34の厚みを確保している。ビーズは凸部に
も存在するため、凸部上のビーズによって液晶層の厚み
が決定される。そのため、各画素の液晶層の厚みの平均
値をパネル全体に渡って均一にするためには、凸部の面
積が広い方が望ましい。そのため、信号線31上や走査
線32上のように、画素内の表示領域外にも、凹凸を形
成するための第2絶縁膜86が配置されている。なお、
第2絶縁膜の代わりに柱状スペーサーが適用できること
はいうまでもない。
【0048】ビーズの直径は3μm程度、したがって液
晶層34の厚みは4μm程度、液晶層34の屈折率異方
性は0.1程度であり、この組み合わせによってレター
デーションが調整される。なお、本発明が上記のレター
デーションに限定されるものではないことは、いうまで
もない。バックライト(図示せず)に対する制約はなく
直下型方式の物もサイドライト方式の物も使用すること
ができる。駆動はアクティブマトリクス駆動によって行
われる。
【0049】本発明によれば、液晶層の厚みが変動して
いるため、液晶層が厚い凹部では弾性エネルギーが低
く、画素電極35と共通電極36との間に電界が印加さ
れたときに、凹部の領域からスイッチングが始まる。そ
のため、ゼロ階調から中間調へのスイッチングを高速化
することができ、動画表示品質の優れた液晶表示装置を
提供することができる。なお、凹凸の形成に第2絶縁膜
86を用いず、保護膜82で凹凸を形成しても本発明が
適用できることはいうまでもない。さらに、第2絶縁膜
86の有無によって凹凸を形成するのではなく、凹凸の
ある第2絶縁膜を表示部22全面に形成することによっ
て、液晶層34の厚みを光の透過領域で変動させた場合
にも本発明が適用できることはいうまでもない。
【0050】〔比較例1〕本発明の比較例1は、実施形
態1に比較して、第2絶縁膜86が形成されず、液晶層
34の厚みが光の透過領域でほぼ一定であることのみが
異なる。図3は比較例1の画素近傍の回路配置パタン構
成を示す図である。実施形態1と異なり第2絶縁膜が形
成されていない。図4は、図3のA−A’断面の断面図
である。実施形態1と異なり第2絶縁膜がなく、液晶層
の厚みがほぼ一定である。そのため、ゼロ階調から中間
調への液晶の応答時間が、実施形態1に比較して遅い。
【0051】〔実施形態2〕実施形態2は、実施形態1
に比較して、第2絶縁膜86の形状が異なるだけであ
る。よって、これについて図8および図9を用いて説明
する。本実施形態は請求項1及び5に相応する。図8は
実施形態2の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図で
ある。実施形態1と異なり、第2絶縁膜の形状と配置と
がランダムに形成されている。
【0052】図9は、図8のA−A’断面の断面図であ
る。実施形態1と異なり第2絶縁膜の形状と配置と凹凸
の高さがランダムに形成されている。ただし、一つの画
素内の凹部と凸部の面積比や、凹凸の高さの平均値は、
各画素間で一致していることが望ましい。不一致である
場合には、各画素毎に高速化の効果の大きさが変化する
ことになり、輝度ムラ等の不具合を生じる原因となる。
【0053】本発明によれば、実施形態1と同様に、液
晶層の厚みが変動しているため、液晶層が厚い凹部では
弾性エネルギーが低く、画素電極35と共通電極36と
の間に電界が印加されたときに、凹部の領域からスイッ
チングが始まる。そのため、ゼロ階調から中間調へのス
イッチングを高速化することができ、動画表示品質の優
れた液晶表示装置を提供することができる。
【0054】〔実施形態3〕実施形態3は、実施形態1
に比較して、第2絶縁膜の形状と配置が異なる。これに
ついて図10および図11を用いて説明する。本実施形
態は請求項6,7に相応する。図10は実施形態3の画
素近傍の回路配置パタン構成を示す図である。また、図
11は、図10のA−A’断面の断面図である。
【0055】本実施形態は実施形態1と異なり、第2絶
縁膜86によって形成される凹凸に伴う段差が、画素電
極35と共通電極36との間に一つだけある。また、画
素電極35が凸部に重畳して配置され、共通電極36は
凹部に重畳している。これにより、凹凸のパタン幅が実
施形態1に比較して大きくなり、第2絶縁膜86の加工
が容易になる。
【0056】〔実施形態4〕実施形態4は、実施形態3
に比較して、電極と第2絶縁膜の配置が異なる。これに
ついて図12および図13を用いて説明する。本実施形
態は請求項9に相応する。図12は実施形態4の画素近
傍の回路配置パタン構成を示す図である。また、図13
は、図12のA−A’断面の断面図である。
【0057】実施形態4は実施形態3と異なり、画素電
極35及び信号線31が第2絶縁膜86より上層に配置
されている。なお、共通電極36は走査線32(図13
に示されない)と共に基板1上に配置されている。ここ
で、実施形態3では、図11から分かるように、画素電
極35と共通電極36との間に発生する電界の電気力線
21のうち、液晶層を通る電気力線21の大部分は第2
絶縁膜86も通る。換言すれば、液晶層34は第2絶縁
膜86を介して電界が印加される。一方、実施形態4で
は、図13から分かるように、画素電極35が第2絶縁
膜86より上層に配置されているため、第2絶縁膜86
を介することなく液晶層34に電界が印加される。その
ため、実施形態4では実施形態3より駆動電圧を低下さ
せることができる。
【0058】なお、保護膜82が形成されていない場
合、保護膜82と第2絶縁膜86が一括加工されている
場合、保護膜82と第2絶縁膜86が同一材料で一体化
されている場合においても、液晶層34の厚みを変動さ
せることができるため、本発明が適用できることはいう
までもない。
【0059】〔実施形態 5〕実施形態5は、実施形態
4に比較して、第2絶縁膜の配置が異なる。これについ
て図14、図15および図16を用いて説明する。本実
施形態は請求項10に相応する。図14は実施形態5の
基板1上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図であ
る。また、図15は実施形態5の基板2上の画素近傍の
回路配置パタン構成を示す図である。図16は、図14
のA−A’断面の断面図である。
【0060】基板1は、共通電極36と、走査線32
(図16に示されない)と、第1絶縁膜81を介し共通
電極36よりも上層に配置された信号線31と、画素電
極35を備え、基板1面に対して平行な成分を持つ電界
を発生する画素電極35と、画素電極35上に備えられ
た保護膜82と、保護膜82上に備えられた配向膜85
と、基板1の液晶に面しない側の面上に備えられ、液晶
の配向状態に応じて光学特性を変える手段である偏光板
6とを有する。
【0061】基板2は、不要な間隙部からの光を遮光す
る遮光膜5と、遮光膜5上に備えられ、R、G、Bに対
応した色を表現するカラーフィルタ4と、カラーフィル
タ4上に備えられ、凹凸を平坦化する平坦化膜3と、平
坦化膜上3に備えられ、液晶層34の厚みを変動させる
凹凸を形成している第2絶縁膜86と、第2絶縁膜86
上に備えられた配向膜85と、基板2の液晶に面しない
側の面上に備えられた偏光板6とを有する。
【0062】実施形態5は実施形態4と異なり、液晶層
の厚みを変動させる凹凸を形成する第2絶縁膜86が基
板2上に配置されている。そのため、画素電極35や共
通電極36や信号線31や走査線32等の配線あるいは
電極と第2絶縁膜86とが離れているため、第2絶縁膜
86の膜厚が変動する場合にも、画素電極35と共通電
極36との間などの浮遊容量が変動することなく、表示
ムラ等を誘発しにくくなる。
【0063】〔実施形態6〕実施形態6は、実施形態5
に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。これに
ついて図14、図17、図18および図19を用いて説
明する。本実施形態は請求項11に相応する。実施形態
6の基板1上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図
は図14と同様である。また、図17は実施形態6の基
板2上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図であ
る。図18は、図17のA−A’断面の断面図である。
図19は、図14及び図17のB−B’断面の断面図で
ある。
【0064】実施形態6では、第2絶縁膜86によって
形成される凹凸の延伸方向DLbが、画素電極の延伸方
向DLcからずれており、ほぼ垂直に交わっている。そ
のため、基板1と基板2との間に合わせずれが生じた場
合にも、遮光膜5に対する第2絶縁膜86の位地関係は
画素毎に変化せず、画素電極35と共通電極36との間
の領域一つ一つで、凹部と凸部の面積比が変動せず、液
晶の応答時間の短縮の効果が変動しない。
【0065】〔実施形態7〕実施形態7は、実施形態6
に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。これに
ついて図14、図20および図21を用いて説明する。
本実施形態は請求項12に相応する。実施形態7の基板
1上の画素近傍の回路配置パタン構成は図14と同様で
ある。また、図20は実施形態7の基板2上の画素近傍
の回路配置パタン構成を示す図である。図21は、図2
0のA−A’断面の断面図である。実施形態7では、第
2絶縁膜86によって形成される凹凸に伴う段差の延伸
方向DLdが、液晶の初期配向方向DLeと一致してい
る。そのため、配向膜85にラビング処理を施すとき
に、光の透過領域において凹凸に伴う段差を乗り越える
ことがなく、均一にラビング処理を施すができ、配向不
良等を誘発しにくい。
【0066】〔実施形態8〕実施形態8は、実施形態7
に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。これに
ついて図22および図23を用いて説明する。本実施形
態は請求項8に相応する。図22は実施形態8の基板1
上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図である。ま
た、図23は図22のA−A’断面の断面図である基板
1は、共通電極36と、走査線32(図23に示されな
い)と、共通電極36上に配置された第1絶縁膜81
と、第1絶縁膜81上に配置された保護膜82と、保護
膜上82に配置され、液晶層34の厚みを変動させる凹
凸を形成している第2絶縁膜86と、第2絶縁膜86上
に配置された信号線31と、第2絶縁膜86より上層に
配置され、共通電極36に対応して基板1面に対して平
行な成分を持つ電界を発生する画素電極35と、画素電
極35上に配置された配向膜85と、基板1の液晶に面
しない側の面上に備えられ、液晶の配向状態に応じて光
学特性を変える手段である偏光板6とを有する。なお、
共通電極36は走査線32と共に基板1上に配置されて
いる。
【0067】基板2は、不要な間隙部からの光を遮光す
る遮光膜5と、遮光膜5上に備えられ、R、G、Bに対
応した色を表現するカラーフィルタ4と、カラーフィル
タ4上に備えられ、凹凸を平坦化する平坦化膜3と、平
坦化膜上3に備えられた配向膜85と、基板2の液晶に
面しない側の面上に備えられた偏光板6とを有する。実
施形態8は実施形態7と異なり、液晶層の厚みを変動さ
せる凹凸を形成する第2絶縁膜86が基板1上に配置さ
れている。そのため、基板1と基板2との間に合わせず
れが生じた場合にも、第2絶縁膜86は影響を受けない
ため、全画素にわたって液晶の応答時間の短縮の効果が
変動しない。
【0068】また、実施形態8は実施形態4と異なり、
第2絶縁膜86によって形成される凹凸に伴う段差の延
伸方向DLdが、液晶の初期配向方向DLeと一致して
いる。そのため、配向膜85にラビング処理を施すとき
に、光の透過領域において凹凸に伴う段差を乗り越える
ことがなく、均一にラビング処理を施すができ、配向不
良等を誘発することがない。
【0069】〔実施形態 9〕実施形態9は、実施形態
8に比較して、第2絶縁膜86と画素電極35と共通電
極36の配置と形状が異なるだけである。よって、これ
について図24を用いて説明する。本実施形態は請求項
12に相応する。図24は実施形態9の基板1上の画素
近傍の回路配置パタン構成を示す図である。実施形態9
は、実施形態8と異なり、画素電極35および共通電極
36が屈曲していない。そのため、ラビング方向は信号
線31の延伸方向に対して15度傾いている。ただし、
画素電極35の一辺とラビング方向とのなす角が15度
であることは、実施形態8と同じである。
【0070】第2絶縁膜86によって形成される凹凸に
伴う段差の延伸方向は信号線31の延伸方向に対して1
5度傾いている。ただし、第2絶縁膜86によって形成
される凹凸に伴う段差の延伸方向DLdが、液晶の初期
配向方向DLeと一致していることは、実施形態8と同
じである。そのため、実施形態8と同様に、実施形態9
では、配向膜85にラビング処理を施すときに、光の透
過領域において凹凸に伴う段差を乗り越えることがな
く、均一にラビング処理を施すができ、配向不良等を誘
発することがない。
【0071】〔実施形態10〕実施形態10は、実施形
態8に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。こ
れについて図25および図26を用いて説明する。本実
施形態は請求項13に相応する。図25は実施形態10
の基板1上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図で
ある。また、図26は図25のA−A’断面の断面図で
ある実施形態10は、実施形態8と異なり、画素電極3
5および共通電極36が第2絶縁膜86による凹凸に伴
う段差を乗り越えていない。例えば、実施形態8の図2
2に示す部分Cでは、画素電極35が第2絶縁膜86の
端を乗り越えている。一方、実施形態10の図25に示
す部分Cでは、画素電極35は第2絶縁膜86を乗り越
えてはいない。すなわち、図22ではA−A’ 断面に
平行な断面をとった場合に、画素電極35が第2絶縁膜
86上(段差の上部)にある個所と保護膜82上(段差
の下部)にある個所が存在するのに対し、図25では、
第2絶縁膜86は画素電極35を避けて配置されてお
り、A−A’ 断面に平行などの断面をとっても、画素
電極35が保護膜82上(段差の下部)にある。そのた
め、実施形態10では、第2絶縁膜86による凹凸に伴
う段差によって画素電極35が切れるということなどの
不良が生じない。
【0072】〔実施形態11〕実施形態11は、実施形
態10に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。
これについて図27および図28を用いて説明する。本
実施形態は請求項14に相応する。図27は実施形態1
1の基板1上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図
である。また、図28は図27のA−A’断面の断面図
である実施形態11は、実施形態10と異なり、第2絶
縁膜86による凹凸に伴う段差が、画素電極35および
共通電極36と重畳している。例えば、実施形態10の
図25に示す部分Cでは、第2絶縁膜86による凹凸に
伴う段差が画素電極35に重畳していない。一方、実施
形態11の図27に示す部分Cでは、第2絶縁膜86に
よる凹凸に伴う段差が画素電極35に重畳している。そ
のため、実施形態11では、第2絶縁膜86による凹凸
に伴う段差部分でラビング処理が不十分となり、配向不
良が生じた場合でも、画素電極35および共通電極36
が不透明な導電体であれば、その不良は画素電極35お
よび共通電極36によって隠されるため、表示には影響
しない。
【0073】また、実施形態11は、実施形態10と同
様に、第2絶縁膜86による凹凸に伴う段差が、画素電
極35および共通電極36と重畳しているものの、乗り
越えてはいない。すなわち、図27では、第2絶縁膜8
6はおおよそ画素電極35を避けて配置されているが、
画素電極35は端部で第2絶縁膜86上に乗り上げてい
る。このため、A−A’ 断面に平行などの断面をとっ
ても、画素電極35はおおよそ保護膜82上(段差の下
部)にあり、端部のみ第2絶縁膜86上(段差の上部)
にある。そのため、実施形態10と同様に、第2絶縁膜
86による凹凸に伴う段差によって画素電極35が切れ
るということなどの不良が生じない。
【0074】〔実施形態12〕実施形態12は、実施形
態9に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。こ
れについて図29を用いて説明する。本実施形態は請求
項13,14に相応する。図29は実施形態12の基板
1上の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図である。
実施形態12は、実施形態9と異なり、画素電極35お
よび共通電極36が第2絶縁膜86による凹凸に伴う段
差を乗り越えていない。例えば、実施形態9の図24に
示す部分Cでは、画素電極35が第2絶縁膜86の端を
乗り越えている。一方、実施形態12の図29に示す部
分Cでは、画素電極35は第2絶縁膜86に一部重畳し
ているものの乗り越えてはいない。すなわち、図29で
は、第2絶縁膜86はおおよそ画素電極35を避けて配
置されているが、画素電極35は端部で第2絶縁膜86
上に乗り上げている。このため、横軸に平行などの断面
をとっても、画素電極35はおおよそ保護膜82上(段
差の下部)にあり、端部のみ第2絶縁膜86上(段差の
上部)にある。
【0075】そのため、実施形態12では、実施形態1
0と同様に、第2絶縁膜86による凹凸に伴う段差によ
って画素電極35が切れるということなどの不良が生じ
ない。さらに、第2絶縁膜86による凹凸に伴う段差
が、画素電極35および共通電極36と重畳している。
そのため、実施形態12では、第2絶縁膜86による凹
凸に伴う段差部分でラビング処理が不十分となり、配向
不良が生じた場合でも、画素電極35および共通電極3
6が不透明な導電体であれば、その不良は画素電極35
および共通電極36によって隠されるため、表示には影
響しない。
【0076】〔実施形態13〕実施形態13は、実施形
態11に比較して、第2絶縁膜の配置と形状が異なる。
これについて図30および図31を用いて説明する。本
実施形態は請求項6,9,12,13に相応する。図3
0は実施形態13の画素近傍の回路配置パタン構成を示
す図である。また、図31は、図30のA−A’断面の
断面図である。
【0077】実施形態13は実施形態11と異なり、第
2絶縁膜86によって形成される凹凸に伴う段差が、画
素電極35と共通電極36との間に一つだけある。ま
た、画素電極35が凸部に重畳して配置され、共通電極
は凹部に重畳している。これにより、凹凸のパタン幅が
実施形態11に比較して大きくなり、第2絶縁膜86の
加工が容易になる。
【0078】なお、画素電極35が第2絶縁膜86より
上層に配置されているため、第2絶縁膜86を介するこ
となく液晶層34に電界を印加することができ、駆動電
圧の上昇を抑制している。さらに、第2絶縁膜86によ
って形成される凹凸に伴う段差の延伸方向DLdが、液
晶の初期配向方向DLeと一致しているため、配向膜8
5にラビング処理を施すときに、光の透過領域において
凹凸に伴う段差を乗り越えることがなく、均一にラビン
グ処理を施すができ、配向不良等を誘発しにくい。
【0079】さらに、光の透過領域において、画素電極
35および共通電極36が第2絶縁膜86による凹凸に
伴う段差を乗り越えていないため、段差によって画素電
極35が切れるということなどの不良が生じない。すな
わち、図30では画素電極35及び信号線31は全て第
2絶縁膜86上に形成されており、段差にかかることは
ない。
【0080】〔実施形態14〕実施形態14は、実施形
態13に比較して、信号線31と画素電極35と共通電
極36と第2絶縁膜86の形状と配置が異なる。これに
ついて図32および図33を用いて説明する。本実施形
態は請求項15に相応する。図32は実施形態14の画
素近傍の回路配置パタン構成を示す図である。走査線3
2と信号線31とは互いに交差し、走査線32と信号線
31とに囲まれた領域に対応して画素が形成されてい
る。第1TFT33は走査線32と信号線31との交点
付近に対応して配置され、走査線32と信号線31と画
素電極35とに電気的に接続されている。共通電極36
は画素電極35に対応して配置され、共通電極36と画
素電極35とで基板面に対して平行な成分を持つ電界を
発生する。画素電極35と共通電極36と信号線31は
一つの画素内で1回以上折れ曲がり、マルチドメインを
形成している。第2絶縁膜86は、画素電極と共通電極
の間の光の透過領域に配置され、液晶層34の厚みを変
動させている。信号線31と共通電極36とは第2絶縁
膜86を介して重畳している。
【0081】図33は、図32のA−A’断面の断面図
である。材質が透明ガラスの基板1と、基板1に対向配
置され、材質が透明ガラスの基板2と、基板1と基板2
とで狭持された液晶層34とを有する。基板1は、第1
絶縁膜81と、第1絶縁膜81上に配置された信号線3
1および画素電極35と、信号線31および画素電極3
5上に配置された保護膜82と、保護膜82上に配置さ
れた第2絶縁膜86と、第2絶縁膜86を介して信号線
31に重畳して配置された共通電極36と、液晶34と
の界面に配置された配向膜85と、基板1の液晶に面し
ない側の面上に備えられ、液晶の配向状態に応じて光学
特性を変える手段である偏光板6とを有する。なお、共
通電極36は走査線32(図33に示されない)と共に
第1絶縁膜81上に配置される。
【0082】共通電極36、画素電極35、信号線31
は膜厚が0.2μm程度の導電体であり、CrMoやA
lやITO(Indium Tin Oxide)など
を用いることができる。第1絶縁膜81、保護膜82は
膜厚がそれぞれ0.3μm、0.8μm程度の絶縁体で
あり、窒化珪素などを用いることができる。第2絶縁膜
86は膜厚が1μm程度の絶縁体であり、無機物質も有
機物質も用いることができる。なお、本発明が上記の膜
厚に限定されるものではないことは、いうまでもない。
基板2は、不要な間隙部からの光を遮光する遮光膜5
と、遮光膜5上に備えられ、R、G、Bに対応した色を
表現するカラーフィルタ4と、カラーフィルタ4上に備
えられ、凹凸を平坦化する平坦化膜3と、平坦化膜上3
に備えられた配向膜85と、基板2の液晶に面しない側
の面上に備えられた偏光板6とを有する。
【0083】配向膜85には液晶を配向させるためのラ
ビング処理が施されている。ラビング方向は信号線の延
伸方向に平行である。屈曲した画素電極の一辺とラビン
グ方向とのなす角は15度であり、IPS表示モードに
対応している。偏光板6の透過軸は、それぞれの偏光板
が配置されている基板上の配向膜のラビング方向に対し
て平行あるいは垂直に向けられており、基板1の偏光板
と基板2の偏光板はクロスニコルに配置され、ノーマリ
ーブラックモードに対応している。なお、本発明が上記
のラビング角度に限定されるものではないこと、また、
ノーマリーホワイトモードにも適用できることは、いう
までもない。
【0084】基板1と基板2との間にはビーズが分散さ
れ、液晶層の厚みを確保している。ビーズは凸部にも存
在するため、凸部上のビーズによって液晶層の厚みが決
定される。そのため、各画素の液晶層の厚みの平均値を
パネル全体に渡って均一にするためには、凸部の面積が
広い方が望ましい。そのため、信号線31上や走査線3
2上の画素内の表示領域外にも、凹凸を形成するための
第2絶縁膜86が配置されている。なお、本発明に柱状
スペーサーが適用できることはいうまでもない。
【0085】ビーズの直径は3μm程度、液晶層の屈折
率異方性は0.1程度であり、この組み合わせによって
レターデーションが調整される。なお、本発明が上記の
レターデーションに限定されるものではないことは、い
うまでもない。バックライト(図示せず)に対する制約
はなく直下型方式の物もサイドライト方式の物も使用す
ることができる。駆動はアクティブマトリクス駆動によ
って行われる。
【0086】実施形態14によれば、液晶層の厚みが変
動しているため、液晶層が厚い凹部では弾性エネルギー
が低く、画素電極35と共通電極36との間に電界が印
加されたときに、凹部の領域からスイッチングが始ま
る。そのため、ゼロ階調から中間調へのスイッチングを
高速化することができ、動画表示品質の優れた液晶表示
装置を提供することができる。
【0087】また、電界が印加されたとき、液晶層が厚
み(deff)が厚い領域、すなわち、実効的なリター
デーションdeff・Δneffが大きい領域からスイ
ッチングが始まるため、駆動電圧が低いときでもすでに
透過率が最大となる波長が長く、黄色が強調される。こ
れにより、液晶層の厚みの変化のない従来の液晶表示装
置における、駆動電圧の増大に伴って色調が青色から黄
色へと変化するという問題を補正することができる。
【0088】実施形態14は実施形態13と異なり、信
号線31と共通電極36とは第2絶縁膜86を介して重
畳しており、実施形態13では信号線31の両側に配置
された二つの共通電極36が一つにまとめられている。
そのため、フォトレジスト工程のマスクを増やすことな
く、開口率が向上される。
【0089】また、実施形態14は実施形態13と異な
り、信号線31と共通電極36とは第2絶縁膜86を介
して重畳しているため、光の透過領域における凹部と凸
部の面積比が同じ場合で比較して、実施形態14は実施
形態13に比較して信号線31に重畳している第2絶縁
膜の面積を広く取ることができる。これにより、液晶層
34の厚みは凸部上のビーズによって決定されるため、
実施形態14は実施形態13に比較して各画素の液晶層
34の厚みの平均値をパネル全体に渡って均一にするこ
とが容易になる。
【0090】さらには、実施形態11と異なり、第2絶
縁膜86によって形成される凹凸に伴う段差が、画素電
極35と共通電極36との間に一つだけある。また、画
素電極35が凹部に重畳して配置され、共通電極36は
凸部に重畳している。これにより、凹凸の形状が実施形
態11に比較して大きくなり、第2絶縁膜86の加工が
容易になる。なお、凸部に重畳している共通電極36が
第2絶縁膜86より上層に配置されているため、第2絶
縁膜86を介することなく液晶層34に電界を印加する
ことができ、駆動電圧の上昇を抑制している。
【0091】さらに、第2絶縁膜86によって形成され
る凹凸に伴う段差の延伸方向DLdが、液晶の初期配向
方向DLeと一致しているため、配向膜85にラビング
処理を施すときに、光の透過領域において凹凸に伴う段
差を乗り越えることがなく、均一にラビング処理を施す
ができ、配向不良等を誘発しにくい。さらに、光の透過
領域において、画素電極35および共通電極36が第2
絶縁膜86による凹凸に伴う段差を乗り越えていないた
め、段差によって画素電極35が切れるということなど
の不良が生じない。
【0092】〔実施形態15〕実施形態15は、実施形
態14に比較して、第2絶縁膜86の形状と配置が異な
る。これについて図34および図35を用いて説明す
る。本実施形態は請求項16に相応する。図34は実施
形態15の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図であ
る。また、図35は、図34のA−A’断面の断面図で
ある。
【0093】実施形態15は実施形態14と異なり、第
2絶縁膜86が信号線31と共通電極36とに重畳して
いる部分で、共通電極36より小さい幅で、選択的に形
成されている。そのため、図35に示すように、共通電
極36が第2絶縁膜86を覆うように形成されている。
これにより、電気力線21が示すような、信号線31と
画素電極35との間に発生する表示に不要なノイズ電界
のうち、第2絶縁膜86と液晶層34の凹部とを通るノ
イズ電界を遮断することができ、表示品質を向上させる
ことができる。
【0094】〔実施形態16〕実施形態16は、実施形
態14に比較して、共通電極36の形状と配置が異な
る。これについて図36および図37を用いて説明す
る。本実施形態は請求項17に相応する。図36は実施
形態16の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図であ
る。また、図37は、図36のA−A’断面の断面図で
ある。
【0095】実施形態16は実施形態14と異なり、信
号線31と第2絶縁膜86とが重畳している部分で、第
2絶縁膜86の上に共通電極36と配向膜85とが配置
されている。すなわち、実施形態14の図33では信号
線31の全面(ただし、図36のA−A’断面において
全面という意味である)に共通電極36が重畳している
が、実施形態16の図37では信号線31の一部分に共
通電極36が重畳している。そのため、この重畳してい
る面積を変化させることによって、信号線31と共通電
極36との間に発生する容量を変化させることができ
る。ここで、信号線31を通る映像信号の遅延を引き起
こすため、この容量を調整することは重要である。
【0096】つまり、実施形態14では、第2絶縁膜8
6の厚みを変化させることで容量を変化させることがで
きたが、実施形態16では、第2絶縁膜86の厚みだけ
ではなく、信号線31と共通電極36とが重畳している
面積を変化させることでも容量を変化させることができ
る。したがって、第2絶縁膜86の厚みに関する自由度
が広がり、液晶層34の厚みの凹凸による高速化の効果
が最適化されるように第2絶縁膜の厚みを決定すること
ができる。換言すれば、実施形態16は液晶層34の厚
みの変動の最適化と、信号線31と共通電極36との間
の容量の最適化を、独立してそれぞれ行うことができ
る。
【0097】〔実施形態17〕実施形態17は、実施形
態14に比較して、保護膜82の形状が異なるだけであ
る。これについて図32および図38を用いて説明す
る。本実施形態は請求項19に相応する。図32は実施
形態17の画素近傍の回路配置パタン構成を示す図であ
る。また、図38は、図32のA−A’断面の断面図で
ある。
【0098】実施形態17は実施形態14と異なり、凹
凸を形成する第2絶縁膜86とは異なって、かつ凹凸を
有する絶縁膜である保護膜82が基板1上に配置され、
凹凸を形成する第2絶縁膜86と保護膜82の凹部とが
重畳している。すなわち、図38に示すように、実施形
態17は保護膜82が凹凸を有し、保護膜82の凹部に
絶縁膜86が配置されているため、実施形態14に比較
して液晶層の厚みの変動が小さくなっている。
【0099】すなわち、実施形態17では、液晶層34
の厚みの変動を第2絶縁膜86と保護膜82の両方で変
化させることができる。そのため、信号線31と共通電
極36との間の容量は第2絶縁膜の厚みで変化させるこ
とができ、液晶層34の厚みの変動は第2絶縁膜86の
厚みと保護膜82の凹凸の大きさとの組み合わせで変化
させることができる。
【0100】換言すれば、実施形態17は液晶層34の
厚みの変動の最適化と、信号線31と共通電極36との
間の容量の最適化を、独立してそれぞれ行うことができ
る。なお、最初から保護膜82の断面形状を本実施形態
での第2絶縁膜86と保護膜82を合わせた断面形状に
なるように形成しても、同様の効果を得られる。
【0101】〔実施形態18〕実施形態18は、実施形
態1に比較して、駆動方法が異なるだけである。これに
ついて図39を用いて説明する。本実施形態は請求項2
0,21に相応する。図39は実施形態18の各配線お
よび電極の電位の時間変化と液晶に印加される電圧の時
間変化の例である。
【0102】実施形態18では、1周期期間110中に
2回の選択パルスが走査線に供給される。初めの選択パ
ルス101によって、画素電極には共通電極と同じ電位
が供給され、液晶への印加電圧はゼロになり、ノーマリ
ーブラック表示モードの本液晶表示装置は黒階調を表示
する。同じ周期期間110中の、次の選択パルス102
によって、画像を表示するための電位が前記画素電極に
供給され、本液晶表示装置は黒階調から画像を表示する
階調へと変化する。このように、実施形態18は、1画
像を表示する1周期期間中に、画素電極の電位と共通電
極の電位とを等しくする手段を有する駆動方法を用いて
いる。
【0103】そのため、各画素の輝度が画像を表示する
階調へと変化するときは、必ず、黒階調から画像を表示
する階調へと変化する。実施形態18は黒階調から中間
調への応答時間を短縮できる構成であるため、上記の駆
動方法と回路構成を組み合わせることによって、高速化
された黒階調から中間調へのスイッチングを多用するこ
とになり、動画像の表示品質が向上する。
【0104】なお、実施形態18は実施形態1における
アクティブマトリクス駆動を上記の駆動方法に入れ換え
たものである。そのため、アクティブマトリクス駆動を
用いている実施形態2ないし実施形態17においても、
アクティブマトリクス駆動を上記の駆動方法で置き換え
ることによって、実施形態18と同様の効果が得られる
ことは、いうまでもない。
【0105】〔実施形態19〕実施形態19は、実施形
態18に比較して、駆動方法が異なるだけである。これ
について図40および図41を用いて説明する。本実施
形態は請求項22に相応する。なお、バックライト光源
を用いる構成であれば、実施形態18,19は請求項2
3に相応する。
【0106】図40は実施形態19による液晶表示装置
の構成を示す図である。実施形態19の液晶表示装置
は、画素電極35に信号電位を供給する信号ドライバ5
1と、画素を選択する電位を供給する走査ドライバ52
と、共通電極36に電位を供給する共通電極ドライバ5
4と、信号ドライバ51および走査ドライバ52および
共通電極ドライバ54とを制御する表示制御装置53と
を有している。
【0107】基板1には、走査ドライバ52に接続され
た複数の走査線32と、信号ドライバ51に接続され、
かつ走査線32と交差した信号線31と、走査線32と
信号線31との交点付近に対応して配置され、走査線3
2と信号線31と電気的に接続された第1TFT33
と、第1TFT33に電気的に接続され、信号線31に
対応した画素電極35と、画素電極35に対応した共通
電極36と、第1TFTが接続されている走査線32と
異なる走査線と画素電極35と共通電極36とに電気的
に接続された第2TFT33’と、共通電極36と共通
電極ドライバ54とに電気的に接続された共通電極配線
36”が備えられている。
【0108】図41は実施形態19の各配線および電極
の電位の時間変化と液晶に印加される電圧の時間変化の
例である。実施形態19の駆動は、図41に示すよう
に、共通電極配線36”を介して共通電極36に負の選
択パルスが103供給されると、図40の第2TFT3
3’が接続されている走査線32が選択された場合と等
価になることから、第2TFT33’がオンになり、画
素電極35の電位と共通電極36の電位とが等しくな
り、ノーマリーブラック表示モードの本液晶表示装置は
黒階調を表示する。この場合、走査線32は1番目から
m番目へと順次選択されていくので、共通電極配線3
6”駆動時に選択中の走査線に接続された第2TFT3
3’のみがオンになり、画素電極35の電位と共通電極
36の電位とが等しくなる。続いて、同じ周期期間11
0中の、選択パルス102によって、画像を表示するた
めの電位が前記画素電極に供給され、本液晶表示装置は
黒階調から画像を表示する階調へと変化する。この場
合、次の走査線32が選択されているので、共通電極と
同じ電位になった当該画素電極35に接続された第1T
FT33のみがオンになり、画像を表示するための電位
が当該画素電極に供給される。このようにして、走査線
が1番目からm番目へと順次選択されるにつれて、走査
線に接続された画素電極も順次選択されていき、一旦、
共通電極の電位と等しくなった後に画像を表示するため
の電位が供給されていくこととなる。
【0109】このように、実施形態19は、1画像を表
示する1周期期間中に、画素電極の電位と共通電極の電
位とを等しくする手段を有する駆動方法を用いている。
そのため、各画素の輝度が画像を表示する階調へと変化
するときは、必ず、黒階調から画像を表示する階調へと
変化する。実施形態19は黒階調から中間調への応答時
間を短縮できる構成であるため、上記の駆動方法と回路
構成を組み合わせることによって、高速化された黒階調
から中間調へのスイッチングを多用することになり、動
画像の表示品質が向上する。
【0110】また、実施形態19は実施形態18と異な
り、画素電極の電位と共通電極の電位とを等しくする手
段が信号線31に対して独立であるため、画像を表示す
るための電位の供給と、画素電極の電位と共通電極の電
位とを等しくすることとを、異なる画素で同時刻に行う
ことができ、黒階調を表示する時間と画像を表示する時
間との割合を任意に変更することができる。
【0111】なお、実施形態19は実施形態1における
アクティブマトリクス駆動を上記の駆動方法に入れ換え
たものである。そのため、アクティブマトリクス駆動を
用いている実施形態2ないし実施形態17においても、
アクティブマトリクス駆動を上記の駆動方法で置き換え
ることによって、実施形態19と同様の効果が得られる
ことは、いうまでもない。
【0112】〔実施形態20〕実施形態20は実施形態
1と異なり、ラビング処理の代わりに、液晶層と接する
部分に光反応性の材料層を配置し、光配向を適用したこ
とのみが異なる。本実施形態は請求項24に相応する。
すなわち、配向膜85として光配向に適した材料を使用
し、ほぼ直線に偏光した光を照射して液晶層34の初期
配向方向を決定した。そのため、凹凸に伴う段差部にお
いて配向不良等を誘発しにくくなる。光反応性の材料と
してはポリビニルシンナメート等を使用できる。なお、
実施形態20は実施形態1における配向処理を変更した
だけである。そのため、実施形態2ないし実施形態19
においても、配向処理に光配向を適用すれば、実施形態
20と同様の効果が得られることは、いうまでもない。
【0113】〔比較例 2〕本発明の比較例2は、実施
形態1から20に比較して、駆動方法が異なるだけであ
る。よって、これについて図42を用いて説明する。図
42は比較例2の各配線および電極の電位の時間変化と
画素の輝度の時間変化の例である。
【0114】比較例2では、すべての走査線に選択パル
スが順次供給されて、すべての画素電極に表示するため
の電位が信号線から画素電極に印加され、保持された
後、バックライトが点灯して表示が行なわれる。従来の
バックライトが点灯され続けられた状態で、画素電極に
電位を印加する表示方式では、動画像の輪郭が不鮮明に
なるといった問題があったが、この比較例2の駆動方式
を用いて、間欠的に表示を行うことによって、この輪郭
の不鮮明を防ぐことが可能ではある。しかしながら、画
面全体で均一な表示を実現するためには、画素電極に電
圧を印加した後、液晶が完全に応答してからバックライ
トを点灯させる必要があるため,点灯時間が短くなり、
明るい表示が得られないといった問題がある。
【0115】図42に示す例では、1〜m番目の走査線
にVG(1)〜VG(m)の電圧波形(選択パルス)を
順次印加して、それぞれ表示に対応した信号電圧VDを
画素電極に順次書き込んでいく。最後の走査線(m番
目)に対応した画素電極に電圧が書き込まれたあと、一
定期間(この場合5ms)をおいてバックライトを点灯
させる。この時間を1フレームと称する。この場合、1
6.6msである。図42において、画素の輝度B
(1)〜B(m)は特定の信号線に対応した、1〜m番
目の走査線に接続された画素の輝度を示している。バッ
クライトが点灯している期間は斜線で示した。この例の
場合,番目のフレームでは表示は変化していない。
番目のフレームで画像Aから画像Bに表示が変化した
後、のフレームでは再び表示は変化していない。
【0116】番目のフレームから番目のフレームに
おいて、1番目及び2番目の走査線に対応する画素の表
示は最高階調レベル(255レベル)から中間階調レベ
ルに変化している。これらの画素の輝度B(1)及びB
(2)は、電圧が書き込まれてから、バックライトが点
灯するまでの間に十分な時間があるので、所望の(画像
Bを表示するための)中間階調調レベルに達してからバ
ックライトが点灯している。一方、m番目の走査線に対
応する画素の表示は最高階調レベル(255階調レベ
ル)から最低階調レベル(0階調レベル)に変化してい
る。一番最後のm番めの走査線に対応する画素では、画
素電極に電圧が印加されてから、バックライトが点灯す
るまでの期間が5msと短いため、B(m)のように、
輝度が0階調レベルに達する前にバックライトが点灯し
てしまう。このように、動画の輪郭の不鮮明さを防ぐた
めの本比較例2の駆動方法の場合においても、1番目に
近い最初の方の走査線に対応した画素では効果がある
が、m番目に近い最後の方の走査線に対応した画素では
効果が得られない。
【0117】図43は、本比較例で用いた液晶表示素子
の輝度の応答特性を示す図である。256階調の場合
で、0階調レベルから各階調レベルへの応答時間と、2
55階調レベルから各階調レベルへの応答時間と、中間
階調レベルから各階調レベルへの応答時間を示した。最
終到達階調レベルを横軸、応答時間を縦軸にとり、始点
での階調レベルをパラメータとして示す。応答時間の定
義を図44に示す。縦軸は輝度を階調レベルで表したも
の、横軸は時間である。最高階調レベル(この場合は2
55階調レベル)と最低階調レベル(0階調レベル)と
の輝度差を100%として、輝度が最終到達階調レベル
に対して±5%に達するまでの時間を応答時間と定義す
る。図43(a)は低い階調レベル(63階調レベル)
から高い階調レベル(191階調レベル)への応答の場
合である(立ち上がり)。最終到達階調レベルである1
91階調レベルの−5%、すなわち178.25階調レ
ベルに達するまでの時間が応答時間である。図43
(b)は高い階調レベル(191階調レベル)から低い
階調レベル(0階調レベル)への応答の場合である(立
ち下がり)。最終到達階調レベルである0階調レベルの
+5%、すなわち12.75階調レベルに達するまでの
時間が応答時間である。
【0118】本発明では、0階調レベルから各階調レベ
ルへの応答が5ms以下と改善されているが、255階
調レベルからの応答特性は、基本的に緩和過程によるも
のであり改善はされておらず、図43に示すように遅い
応答となっている。特に、255階調レベルから0階調
レベルへの応答は遅く、バックライトが点灯するまでの
期間を長くしないと、輝度が0階調レベルに達する前に
バックライトが点灯してしまうという問題の原因となっ
ている。
【0119】〔実施形態21〕実施形態21は比較例2
の問題を解決する駆動方法である。実施形態1から20
に比較して、駆動方法が異なるだけである。図45は本
実施形態の各配線および電極の電位の時間変化と画素の
透過率の時間変化の例である。
【0120】比較例2と異なるのは、順次走査を行う前
に、すべての走査線に選択パルスを与えて、すべての画
素に0階調レベルに対応する電圧を印加している点であ
る。図45では黒く塗りつぶしたパルスで示してある。
以後このパルスをアシストパルスと称する。
【0121】B(1)〜B(m)、VG(1)〜VG
(m)、VDは、それぞれ図42の場合と同様に画素の
輝度、走査線の印加電圧波形(選択パルス)、信号電圧
線の印加電圧波形を示している。また、図42の場合と
同様、番目のフレームでは表示は変化していない。
番目のフレームで画像Aから画像Bに表示が変化した
後、のフレームでは再び表示は変化していない。
【0122】番目のフレームについて説明する。1番
目の走査線に対応した画素の輝度B(1)は、アシスト
パルスによって、階調レベル0の輝度に向かって応答し
かけるが、続けてすぐに選択パルスが印加されて、所定
の(画像Aを表示するための)電圧が画素電極に印加さ
れるため、すぐにもとの輝度に戻る。2番目の走査線に
対応した画素の輝度B(2)も同様である。最後の走査
線に対応した画素の輝度B(m)は、アシストパルスが
印加された後、選択パルスが印加されるまでに十分な時
間があるため、その輝度は0階調レベルに達する。その
後、選択パルスの印加によって輝度は所定の(画像Aを
表示するための)輝度に向かって応答する。この時、図
42に示すように0階調レベルから各階調レベルへの応
答は最大でも5msと高速であるため、バックライトが
点灯するまでの期間(5ms)中に所定の(画像Aを表
示するための)輝度に達することができる。以上のよう
にして、すべての画素が応答し終わってからバックライ
トが点灯するので、番目のフレームにおいて均一な表
示が可能である。番目のフレームに関しても同様であ
る。
【0123】番目のフレームでは、表示が変化してい
る。比較例2の場合と同様に、番目のフレームから
番目のフレームにおいて、1番目及び2番目の走査線に
対応する画素の表示は最高階調レベル(255階調レベ
ル)から中間階調レベルに変化している。これらの画素
の輝度B(1)及びB(2)は、電圧が書き込まれてか
ら、バックライトが点灯するまでの間に十分な時間があ
るので、所望の(画像Bを表示するための)中間階調レ
ベルに達してからバックライトが点灯している。一方、
m番目の走査線に対応する画素の表示は最高階調レベル
(255階調レベル)から最低階調レベル(0階調レベ
ル)に変化している。アシストパルスが印加されてか
ら、選択パルスが印加されるまでの期間は、番目及び
番目のフレームと同様で、画素の輝度B(m)は、ア
シストパルスが印加された後、選択パルスが印加される
までに十分な時間があるため、その輝度は0階調レベル
に達する。その後、選択パルスによって、所定の表示
(画像Bを表示するための)である0階調レベルに対応
した電圧が画素電極に印加されるが、その輝度B(m)
はすでに0階調レベルに達している。したがって、バッ
クライトが点灯する際にはすべての画素が所定の(画像
Bを表示するための)輝度に達しており、所定の表示が
可能である。
【0124】以上のように、実施形態20を用いれば、
選択パルスから点灯までの期間の短い、m番目に近い最
後の方の走査線に対応した画素では、その応答がかなら
ず0階調レベルからの速い応答となるため、比較例2の
ように、最後の方の走査線に対応した画素の表示が不良
となることは無く、良好な表示が可能である。以上のよ
うに、選択パルスを順次印加して、すべての画素電極に
所定の電圧を書き込んだあとに、バックライトを点灯さ
せることによって、動画を鮮明に表示する駆動方法にお
いて、選択パルスを順次印加する前に、すべての画素に
0階調レベルに対応した電圧を印加することにより、良
好な動画表示を実現することが可能である。
【0125】尚、本実施形態ではアシストパルスによっ
て0階調レベルに対応した電圧をすべての画素電極に印
加し、保持したが、液晶表示方式によっては必ずしも0
階調レベルに対応した電圧を印加する必要はない。図4
6はTN液晶の応答特性を示す図であるが、この場合に
はその階調からの各階調レベルへの応答時間の最大値が
最も小さい63階調レベルに対応した電圧を印加するべ
きである。以上のように、液晶素子の特性に応じて、そ
の状態からの各階調レベルへの応答時間の最大値がもっ
とも小さくなる状態になるような電圧をアシストパルス
の期間に画素に印加するべきである。
【0126】また、IPS表示モードにおいても、アシ
ストパルスによって必ずしも0階調レベルに対応した電
圧をすべての画素電極に印加する必要はない。走査線に
順次パルス電圧を印加する前に、予め画素電極の全てに
同一の電圧を印加することにより、各画素電極周辺の液
晶を各階調への応答時間の最大値が前記一定期間よりも
短い状態になるような状態にしておけば良い。例えば、
一定期間が5msであればその状態は0に近い階調であ
れば良く、一定期間が6msであれば、その状態は階調
0〜63であれば良い。
【0127】また、このようなアシストパルスは、一定
の階調に統一するのであれば、前記画素電極の全てに同
一の電圧を印加すれば良い。また、画素電極の電位と前
記共通電極の電位とを等しくすることにより同一の電圧
を印加しても良い。このようなアシストパルスの印加
は、図2のような回路構成を用いて、初めの選択パルス
の代わりにアシストパルスを用いて、画素電極に共通電
極と同じ電位を供給し、次の選択パルスによって、画像
を表示するための電位を前記画素電極に供給することに
より実現しても良く、図40のような回路構成を用い
て、共通電極配線36”を介して共通電極36に印加す
る選択パルスの代わりにアシストパルスを用いて、画素
電極に共通電極と同じ電位を供給し、続いて、同じ周期
期間中の、選択パルス102によって、画像を表示する
ための電位を画素電極に供給することにより実現しても
良い。それ以外にも、図2のような回路構成を用いて、
信号線電位を0階調レベルにして全ての走査線を一括選
択することによりアシストパルスを印加する等、走査線
に順次選択パルスを印加する前に、予め画素電極の全て
にアシストパルスを用いて所定の(0階調の付近にす
る)電位を供給できる回路構成であれば良い。
【0128】
【発明の効果】本発明によれば、電界を印加したとき液
晶層の厚い領域部分からスイッチングが始まるため、ゼ
ロ階調から中間調までの液晶の応答時間を短縮できると
ともに、駆動電圧の変化に伴う色調の変化を抑制するこ
とができる。また、動画像の輪郭を鮮明に表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施形態1の液晶表示装置におけ
る画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図である。
【図2】従来および本発明の液晶表示装置の回路構成を
説明する図である。
【図3】従来の液晶表示装置における画素近傍の回路配
置パタン構成を説明する図である。
【図4】従来の液晶表示装置における画素近傍の断面を
説明する図である。
【図5】本発明による実施形態1の液晶表示装置におけ
る画素近傍の断面を説明する図である。
【図6】液晶層が凹凸を有することによる高速化の原理
を説明する図である。
【図7】 液晶層が凹凸を有することによる高速化の効
果を説明する図である。
【図8】本発明による実施形態2の液晶表示装置におけ
る画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図である。
【図9】本発明による実施形態2の液晶表示装置におけ
る画素近傍の断面を説明する図である。
【図10】本発明による実施形態3の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図11】本発明による実施形態3の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面を説明する図である。
【図12】本発明による実施形態4の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図13】本発明による実施形態4の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面を説明する図である。
【図14】本発明による実施形態5ないし実施形態7の
液晶表示装置における画素近傍の回路配置パタン構成を
説明する図である。
【図15】本発明による実施形態5の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図16】本発明による実施形態5の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面を説明する図である。
【図17】本発明による実施形態6の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図18】本発明による実施形態6の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面(図17のA−A’断面)を説明す
る図である。
【図19】本発明による実施形態6の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面(図17のB−B’断面)を説明す
る図である。
【図20】本発明による実施形態7の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図21】本発明による実施形態7の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面を説明する図である。
【図22】本発明による実施形態8の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図23】本発明による実施形態8の液晶表示装置にお
ける画素近傍の断面を説明する図である。
【図24】本発明による実施形態9の液晶表示装置にお
ける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図25】本発明による実施形態10の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図26】本発明による実施形態10の液晶表示装置に
おける画素近傍の断面を説明する図である。
【図27】本発明による実施形態11の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図28】本発明による実施形態11の液晶表示装置に
おける画素近傍の断面を説明する図である。
【図29】本発明による実施形態12の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図30】本発明による実施形態13の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図31】本発明による実施形態13の液晶表示装置に
おける画素近傍の断面を説明する図である。
【図32】本発明による実施形態14および実施形態1
7の液晶表示装置における画素近傍の回路配置パタン構
成を説明する図である。
【図33】本発明による実施形態14の液晶表示装置に
おける画素近傍の断面を説明する図である。
【図34】本発明による実施形態15の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図35】本発明による実施形態15の液晶表示装置に
おける画素近傍の断面を説明する図である。
【図36】本発明による実施形態16の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図37】本発明による実施形態16の液晶表示装置に
おける画素近傍の断面を説明する図である。
【図38】本発明による実施形態17の液晶表示装置に
おける画素近傍の回路配置パタン構成を説明する図であ
る。
【図39】本発明による実施形態18の液晶表示装置に
おける各配線および電極の電位の時間変化と液晶に印加
される電圧の時間変化を説明する図である。
【図40】本発明による実施形態19の液晶表示装置の
構成を説明する図である。
【図41】本発明による実施形態19の液晶表示装置に
おける各配線および電極の電位の時間変化と液晶に印加
される電圧の時間変化を説明する図である。
【図42】本発明による比較例2の液晶表示装置におけ
る各配線の電位の時間変化と画素の透過率の時間変化を
説明する図である。
【図43】本発明による比較例2と実施形態21の液晶
表示装置における液晶の応答特性を説明する図である。
【図44】応答時間の定義を説明する図である。
【図45】本発明による実施形態21の液晶表示装置に
おける各配線の電位の時間変化と画素の透過率の時間変
化を説明する図である。
【図46】TN液晶素子の応答特性を説明する図であ
る。
【符号の説明】
1,2・・・基板 3・・・平坦化膜 4・・・カラーフィルタ 5・・・ブラックマトリクス 6・・・偏光板 11・・・画素 21・・・電気力線 22・・・表示部 31・・・信号線 32・・・走査線 33・・・第1TFT 33’・・・第2TFT 34・・・液晶 35・・・画素電極 36・・・共通電極 36’・・・共通電極接続部 36”・・・共通電極配線 81・・・絶縁膜 82・・・保護膜 85・・・配向膜 86・・・第2絶縁膜 101,102,103・・・選択パルス 110・・・1周期期間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 621 G09G 3/20 621A 5C080 621F 624 624C 641 641R 3/34 3/34 J 3/36 3/36 (72)発明者 近藤 克己 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山本 恒典 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小村 真一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2H090 JA03 JA07 JB02 JC03 LA01 LA20 2H091 FA02Y FA34Y FA41Z LA16 LA17 2H092 GA13 GA14 HA04 JA24 JB11 JB22 JB31 JB51 JB57 JB58 NA01 NA05 PA03 PA06 PA08 PA09 PA13 2H093 NA51 NA61 NC42 NC52 ND01 ND06 ND23 NE03 5C006 AC24 AC25 BA19 BB16 EA01 FA12 FA29 5C080 AA10 BB05 DD08 EE19 EE29 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1基板と、前記第1基板に対向配置さ
    れた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とで狭持
    された液晶層と、 前記第1基板上に配置された複数の走査線と、前記第1
    基板上に前記走査線と交差して配置された信号線と、前
    記走査線と前記信号線とに囲まれた領域に対応して構成
    される画素と、前記第1基板上に配置され、前記信号線
    に対応した画素電極と、前記第1基板上に配置され、前
    記画素電極に対応した共通電極と、前記走査線と前記信
    号線との交点に対応して配置され、前記信号線と前記走
    査線と前記画素電極とに電気的に接続された第1アクテ
    ィブ素子と、前記第1基板上に配置された絶縁膜とを有
    する液晶表示装置において、 同一の前記画素内の光の透過領域で、前記第1基板と前
    記第2基板との少なくともどちらか一方に、前記液晶層
    の厚みを変動させる凹凸が設けられていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記凹凸は、液晶の応答速度を短縮することを目的とし
    て意図的に形成されたものであることを特徴とする液晶
    表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の液晶表示装置に
    おいて、 前記凹凸が絶縁膜によって形成されていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記絶縁膜が、前記第1基板上に形成される第1絶縁膜
    と、前記第1膜上かつ少なくとも前記共通電極または前
    記画素電極上に、これらを絶縁保護するために形成され
    る保護膜と、前記保護膜上に形成される第2絶縁膜とを
    有し、前記凹凸は前記第2絶縁膜により形成されること
    を特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4に記載の液晶表示装置
    において、 それぞれの前記画素で、光の透過領域における前記液晶
    層の凹部と凸部との面積比、および前記凹凸の高さの平
    均値が等しいことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5に記載の液晶表示装置
    において、 前記凹凸に伴う段差が、前記画素電極と前記共通電極と
    の間に一つだけあることを特徴とする液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記画素電極が前記凹凸に伴う凹部あるいは凸部のどち
    らか一方に重畳して配置され、前記共通電極が前記凹部
    あるいは凸部のうち前記画素電極が重畳していないもう
    一方の部分に重畳して配置されていることを特徴とする
    液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし7に記載の液晶表示装置
    において、 前記凹凸が前記第1基板上に形成されていることを特徴
    とする液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記画素電極と前記共通電極とのうち少なくとも一部
    が、前記凹凸を形成している前記絶縁膜よりも上に配置
    されていることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 【請求項10】 請求項1ないし7に記載の液晶表示装
    置において、 前記凹凸が前記第2基板上に形成されていることを特徴
    とする液晶表示装置。
  11. 【請求項11】 請求項1ないし10に記載の液晶表示
    装置において、 前記凹凸がストライプ状あるいはジグザグ状に配置さ
    れ、前記凹凸の延伸方向が、前記画素電極あるいは前記
    共通電極の延伸方向からずれていることを特徴とする液
    晶表示装置。
  12. 【請求項12】 請求項1ないし10に記載の液晶表示
    装置において、 前記凹凸がストライプ状であり、前記凹凸に伴う段差の
    延伸方向が、前記液晶の初期配向方向と一致しているこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  13. 【請求項13】 請求項1ないし12に記載の液晶表示
    装置において、 前記信号線と前記走査線と前記画素電極と前記共通電極
    の少なくとも一つが、前記凹凸に伴う段差を乗り越えて
    いないことを特徴とする液晶表示装置。
  14. 【請求項14】 請求項1ないし13に記載の液晶表示
    装置において、 前記凹凸に伴う段差の少なくとも一部が、前記画素電極
    あるいは前記共通電極と重畳していることを特徴とする
    液晶表示装置。
  15. 【請求項15】 請求項1ないし14に記載の液晶表示
    装置において、 前記信号線と前記共通電極の少なくとも一部が、前記凹
    凸を形成している前記絶縁膜を介して重畳していること
    を特徴とする液晶表示装置。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記絶縁膜が、前記信号線と前記共通電極との重畳して
    いる部分で、前記共通電極より小さい幅で選択的に形成
    されていることを特徴とする液晶表示装置。
  17. 【請求項17】 請求項15又は16に記載の液晶表示
    装置において、 前記液晶層を配向させるための配向膜が前記液晶層に接
    して配置され、前記信号線と前記絶縁膜とが重畳してい
    る部分で、前記絶縁膜の上に前記共通電極と前記配向膜
    とが配置されており、前記信号線の一部分に前記共通電
    極が重畳していることを特徴とする液晶表示装置。
  18. 【請求項18】 請求項1ないし17に記載の液晶表示
    装置において、 前記信号線と前記走査線上の少なくとも一部に、前記凹
    凸を形成している前記絶縁膜が配置されていることを特
    徴とする液晶表示装置。
  19. 【請求項19】 請求項4ないし18に記載の液晶表示
    装置において、 前記凹凸を形成する前記第2絶縁膜とは別に、前記保護
    膜が前記第1基板上に凹凸を有して配置され、前記第2
    絶縁膜の凸部と前記保護膜の凹部とが重畳していること
    を特徴とする液晶表示装置。
  20. 【請求項20】 請求項1ないし19に記載の液晶表示
    装置において、 1画像を表示する1周期期間中に、前記画素電極の電位
    と前記共通電極の電位とを等しくする手段を有すること
    を特徴とする液晶表示装置。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記1周期期間中に前記走査線が2回走査され、どちら
    か一方の前記走査によって前記画素電極には前記共通電
    極と同じ電位が供給され、他方の前記走査によって画像
    を表示するための電位が前記画素電極に供給されること
    を特徴とする液晶表示装置。
  22. 【請求項22】 請求項20に記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記第1アクティブ素子が接続されている前記走査線と
    異なる走査線と前記画素電極と前記共通電極とに電気的
    に接続された第2アクティブ素子を有し、前記1周期期
    間中に前記画素電極の電位と前記共通電極の電位とを等
    しくすることを特徴とする液晶表示装置。
  23. 【請求項23】 請求項20ないし22に記載の液晶表
    示装置において、 光源を備え、前記1周期期間中に前記画素電極の電位と
    前記共通電極の電位とを等しくした後に、前記走査線が
    走査されて前記画素電極に画像を表示するための電位が
    印加された後に、光源が点灯されることを特徴とする液
    晶表示装置。
  24. 【請求項24】 請求項1ないし23に記載の液晶表示
    装置において、 前記液晶層と接する部分の少なくとも一部に、光反応性
    の材料層が配置されていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  25. 【請求項25】 光源、及び第1基板と、前記第1基板
    に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2
    基板とで狭持された液晶層と、 前記第1基板上に配置された複数の走査線と、前記第1
    基板上に前記走査線と交差して配置された信号線と、前
    記走査線と前記信号線とに囲まれた領域に対応して構成
    される画素と、前記第1基板上に配置され、前記信号線
    に対応した画素電極と、前記第1基板上または前記第2
    基板上に配置され、前記画素電極に対応した共通電極
    と、前記走査線と前記信号線との交点に対応して配置さ
    れ、前記信号線と前記走査線と前記画素電極とに電気的
    に接続された第1アクティブ素子と、前記第1基板上に
    配置された絶縁膜とを有し、 1画像を表示する1周期期間中に、前記走査線に順次パ
    ルス電圧を印加して、前記画素電極の全てに画像を表示
    するための電位を印加し、保持させた後、一定期間を置
    いて光源が点灯される液晶表示装置において、 前記1周期期間中の最後にパルス電圧が印加される走査
    線に対応する画素の液晶の前記パルス電圧が印加される
    直前の状態が、その状態から各階調への応答時間の最大
    値が前記一定期間よりも短い状態であるようにする状態
    調整手段を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
  26. 【請求項26】 請求項25に記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記状態調整手段が、前記走査線に順次前記パルス電圧
    を印加する前に、前記画素電極の全てに同一の電圧を印
    加する手段であることを特徴とする液晶表示装置。
  27. 【請求項27】 請求項25又は26に記載の液晶表示
    装置において、 前記状態調整手段が、前記走査線に順次前記パルス電圧
    を印加する前に、前記画素電極の電位と前記共通電極の
    電位とを等しくする手段を有することを特徴とする液晶
    表示装置。
  28. 【請求項28】 光源、及び第1基板と、前記第1基板
    に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2
    基板とで狭持された液晶層と、 前記第1基板上に配置された複数の走査線と、前記第1
    基板上に前記走査線と交差して配置された信号線と、前
    記走査線と前記信号線とに囲まれた領域に対応して構成
    される画素と、前記第1基板上に配置され、前記信号線
    に対応した画素電極と、前記第1基板上または前記第2
    基板上に配置され、前記画素電極に対応した共通電極
    と、前記走査線と前記信号線との交点に対応して配置さ
    れ、前記信号線と前記走査線と前記画素電極とに電気的
    に接続された第1アクティブ素子と、前記第1基板上に
    配置された絶縁膜とを有し、 1画像を表示する1周期期間中に、前記走査線に順次パ
    ルス電圧を印加して、前記画素電極の全てに画像を表示
    するための電位を印加し、保持させた後、一定期間を置
    いて光源が点灯される液晶表示装置の駆動方法におい
    て、 前記1周期期間中の最後にパルス電圧が印加される走査
    線に対応する画素の液晶の状態を、その状態から各階調
    への応答時間の最大値が前記一定期間よりも短い状態で
    あるように状態調整をした後に、前記走査線に順次パル
    ス電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動
    方法。
  29. 【請求項29】 請求項28に記載の液晶表示装置の駆
    動方法において、 前記状態調整を、前記走査線に順次前記パルス電圧を印
    加する前に、前記画素電極の全てに同一の電圧を印加し
    て行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  30. 【請求項30】 請求項28又は29に記載の液晶表示
    装置の駆動方法において、 前記状態調整を、前記走査線に順次前記パルス電圧を印
    加する前に、前記画素電極の電位と前記共通電極の電位
    とを等しくすることにより行うことを特徴とする液晶表
    示装置の駆動方法。
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