JP2006154564A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】画素のＴＦＴに隣接する領域の液晶分子の配向の乱れを少なくし、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子を提供する。
【解決手段】複数の画素電極３とＴＦＴ４とゲート配線１１及びデータ配線１２を設けた一方の基板１の内面に、複数の画素電極３の周囲の少なくともＴＦＴ４に隣接する部分にそれぞれ対応させて、他方の基板の内面に設けられた対向電極との間に予め定めた値の電界を形成する補助電極１４を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）をアクティブ素子とした垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子に関する。

垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子は、予め定めた間隙を存して対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の互いに対向する内面のうち、一方の基板の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、前記一方の基板の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列のＴＦＴにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線と、他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記一対の基板の内面にそれぞれ前記電極を覆って設けられた垂直配向膜と、前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層とからなっている（特許文献１参照）。
特許第２５６５６３９号公報

垂直配向型の液晶表示素子は、複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素毎に、前記電極間への書込み電圧の印加により液晶分子を垂直配向状態から倒れ配向させて画像を表示する。

しかし、従来の垂直配向型アクティブマトリックス液晶表示素子は、ＴＦＴのゲート電極への高電圧（１５〜２０Ｖ程度）のゲート信号の供給により、前記ＴＦＴのゲート電極と前記画素電極のＴＦＴ隣接部との間に基板面に沿った強い横電界が発生し、その横電界の影響により、前記画素のＴＦＴに隣接する領域の液晶分子が挙動するため、各画素における液晶分子の配向が乱れ、この各画素毎の配向の乱れが表示にざらつき感を生じさせる。

この発明は、各画素毎の液晶分子の配向の乱れを少なくし、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子を提供することを目的としたものである。

この発明の液晶表示素子は、予め定めた間隙を存して対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の互いに対向する内面のうち、一方の基板の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、前記一方の基板の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列のＴＦＴにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線と、他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極の周囲の少なくとも前記ＴＦＴに隣接する部分にそれぞれ対応させて設けられ、前記対向電極と対向し、前記対向電極との間に予め定めた値の電界を発生させる補助電極と、前記一対の基板の内面にそれぞれ前記電極を覆って設けられた垂直配向膜と、前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層とを備えたことを特徴とする。

この発明の液晶表示素子において、前記補助電極は、前記一方の基板の基板面に形成され、前記画素電極は、前記補助電極を覆って設けられた絶縁膜の上に形成されており、前記ＴＦＴの半導体膜上の電極と前記画素電極とを接続する接続電極は、前記補助電極と交差する部分が前記ＴＦＴの前記半導体膜上の電極の幅よりも細い形状に形成されているのが望ましい。

さらに、この液晶表示素子においては、前記画素電極を、前記ＴＦＴに隣接する部分の電極縁の一部を前記ＴＦＴから離間させた形状に形成し、前記ＴＦＴの前記半導体膜上の電極と前記画素電極とを接続する接続電極を、前記画素電極の前記ＴＦＴから離間した部分に対応する領域内において前記補助電極と交差するように形成するのが好ましい。 また、前記補助電極は、前記画素電極の周囲の少なくともＴＦＴ及びゲート配線に隣接する縁部に対応させて設けるのが望ましい。

前記補助電極は、前記画素電極の全周にわたって設けるのがより望ましい。さらに、前記補助電極は、前記対向電極の電位と同じ値の電位に設定し、前記対向電極との間に実質的に電界が印加されない領域を形成するのが好ましい。

また、前記補助電極は、前記画素電極との間に補償容量を形成する容量電極と一体的に形成するのが好ましい。

この発明の液晶表示素子においては、前記複数の画素電極にそれぞれ、前記画素電極を複数の電極部に区分するスリットを設けるのが望ましい。その場合は、前記補助電極に、前記複数の画素電極のスリットにそれぞれ対応する延長部を形成するのが好ましい。

また、この発明の液晶表示素子においては、前記他方の基板の内面に、前記一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極の中心部にそれぞれ対応する複数の突起を設けるのが望ましい。

この発明の液晶表示素子は、複数の画素電極とＴＦＴとゲート配線及びデータ配線を設けた一方の基板の内面に、前記複数の画素電極の周囲の少なくとも前記ＴＦＴに隣接する部分にそれぞれ対応させて、前記対向電極との間に予め定めた値の電界を発生させる補助電極を設けたものであるため、前記ＴＦＴのゲート電極に印加されるゲート信号の電圧が前記ゲート電極と画素電極との間に印加されることが無く、したがって、前記複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素毎の前記ゲート信号による横電界の影響による液晶分子の配向の乱れをなくして、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。

この発明の液晶表示素子において、前記補助電極は、前記一方の基板の基板面に形成され、前記画素電極は、前記補助電極を覆って設けられた絶縁膜の上に形成されており、前記ＴＦＴの半導体膜上の電極と画素電極とを接続する接続電極は、前記補助電極と交差する部分が前記ＴＦＴの前記半導体膜上の電極の幅よりも細い形状に形成されているのが望ましく、このようにすることにより、前記画素における液晶分子の配向の乱れをさらに少なくすることができる。

さらに、この液晶表示素子においては、前記画素電極を、前記ＴＦＴに隣接する部分の電極縁の一部を前記ＴＦＴから離間させた形状に形成し、前記ＴＦＴの前記半導体膜上の電極と前記画素電極とを接続する接続電極を、前記画素電極の前記ＴＦＴから離間した部分に対応する領域内において前記補助電極と交差するように形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記画素における液晶分子の配向の乱れをほとんど無くすことができる。 また、前記補助電極は、前記画素電極の周囲の少なくともＴＦＴ及びゲート配線に隣接する縁部に対応させて設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記画素の前記ゲート配線に隣接する領域の液晶分子の配向の乱れも無くすことができる。

前記補助電極は、前記画素電極の全周にわたって設けるのがより望ましく、このようにすることにより、前記画素の周囲の基板間電界（補助電極と対向電極との間の電界）を前記画素の全周にわたって同じにし、前記画素内の液晶分子を、各画素毎に、前記画素電極と対向電極との間に印加された書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させ、より良好な品質の画像を表示することができる。

さらに、前記補助電極は、前記対向電極の電位と同じ値の電位に設定し、前記対向電極との間に実質的に電界が印加されない領域を形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記画素の周囲を前記画素の全周にわたって実質的に無電界状態にし、前記画素内の液晶分子を、各画素毎に、前記書込み電圧に対応させてより良好に倒れ配向させ、さらに良好な品質の画像を表示することができる。

また、前記補助電極は、前記画素電極との間に補償容量を形成する容量電極と一体的に形成するのが好ましく、このようにすることにより、充分な開口率を得ることができる。

この発明の液晶表示素子においては、前記複数の画素電極にそれぞれ、前記画素電極を複数の電極部に区分するスリットを設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記画素内の液晶分子を、前記画素電極の前記スリットにより区分された複数の電極部にそれぞれ対応する複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応させて倒れ配向させ、各画素の表示むらを無くして高品質の画像を表示することができる。

その場合は、前記補助電極に、前記複数の画素電極のスリットにそれぞれ対応する延長部を形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記画素の前記複数の領域の周囲の基板間電界をそれぞれ各領域の全周にわたって同じにし、前記画素内の液晶分子を、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させ、より高品質の画像を表示することができる。

また、この発明の液晶表示素子においては、前記他方の基板の内面に、前記一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極の中心部にそれぞれ対応する複数の突起を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記画素内の液晶分子の書込み電圧の印加による倒れ方向を、前記突起により、前記画素の周縁部から前記画素の中心部に向かって倒れるように規定することができるため、各画素内の液晶分子を規則的に倒れ配向させ、むらの無い良好な画像を表示することができる。

（第１の実施形態）
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図、図２及び図３は図１のII−II線及びIII−III線に沿う液晶表示素子の断面図である。

この液晶表示素子は、ＴＦＴをアクティブ素子とした垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図１〜図３に示したように、予め定めた間隙を存して対向配置された一対の透明基板１，２と、前記一対の基板１，２の互いに対向する内面のうち、一方の基板１の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極３と、前記一方の基板１の内面に、前記複数の画素電極３にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極３にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ４と、前記一方の基板１の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列のＴＦＴ４にゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線１１及びデータ配線１２と、他方の基板２の内面に設けられ、前記複数の画素電極３に対向する一枚膜状の透明な対向電極１５と、前記一対の基板１，２の内面にそれぞれ前記電極３，１５を覆って設けられた垂直配向膜１８，１９と、前記一対の基板１，２間の間隙に封入された負の誘電異方性を有するネマティック液晶層２０とからなっている。

以下、前記画素電極３とＴＦＴ４とゲート配線１１及びデータ配線１２を設けた一方の基板をＴＦＴ基板と言い、対向電極１５を設けた他方の基板２を対向基板と言う。

なお、この液晶表示素子は、カラー画像表示素子であり、前記対向基板２の内面に、前記複数の画素電極３と対向電極１５とが互いに対向する領域からなる複数の画素の間の領域に対向する格子膜状のブラックマスク１６と、各画素列にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが設けられ、前記カラーフィルタ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの上に前記対向電極１５が形成され、その上に前記垂直配向膜１９が形成されている。

前記複数のＴＦＴ４は、前記ＴＦＴ基板１の基板面に形成されたゲート電極５と、前記ゲート電極５を覆って前記画素電極３の配列領域の全域に形成された透明なゲート絶縁膜６と、前記ゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向させて形成されたｉ型半導体膜７と、この半導体膜７のチャンネル領域を覆って形成されたブロッキング絶縁膜８（図１には図示せず）と、前記半導体膜７のチャンネル領域を挟んでその一側部と他側部の上に図示しないｎ型半導体膜を介して形成されたドレイン電極９及びソース電極１０とからなっている。

なお、前記ゲート配線１１は、前記ＴＦＴ基板１の基板面に前記ＴＦＴ４のゲート電極５と一体に形成されており、前記データ配線１２は、前記ゲート絶縁膜６の上に前記ＴＦＴ４のドレイン電極９と一体に形成されている。

また、前記画素電極３は、前記ゲート絶縁膜６の上に形成されており、前記ＴＦＴ４のソース電極１０は、このソース電極１０から前記ゲート絶縁膜６の上に延長された接続電極１０ａを介して前記画素電極３に接続されている。

そして、前記ＴＦＴ４とデータ配線１２は、前記ＴＦＴ基板１の内面に各画素電極３に対応する部分を除いて形成されたオーバーコート絶縁膜１３（図１には図示せず）により覆われており、その上に前記垂直配向膜１８が形成されている。

さらに、この液晶表示素子は、前記ＴＦＴ基板１の内面に、前記複数の画素電極３の周囲の少なくとも前記ＴＦＴ４のゲート電極５に隣接する部分にそれぞれ対応させて設けられ、前記対向基板２の内面の対向電極１５と対向し、前記対向電極１５との間に、前記ゲート配線１１を介して前記ＴＦＴ４のゲート電極５に供給されるゲート信号の電圧値よりも低い予め定めた値の電界を発生させる補助電極１４を備えている。

この補助電極１４は、前記画素電極３の周囲の少なくともＴＦＴ４のゲート電極５及びゲート配線１１に隣接する縁部に対応させて設けるのが好ましく、さらには、前記画素電極３の全周にわたって設けるのが好ましい。

この実施例では、前記補助電極１４を、前記画素電極３の全周にわたって設けている。なお、図１では、図を見やすくするために、補助電極１４に対応する部分に平行斜線を施している。

前記補助電極１４は、前記画素電極３との間に補償容量を形成する容量電極と一体に形成され、前記容量電極を兼ねている。

すなわち、前記補助電極１４は、前記ＴＦＴ基板１の基板面に前記画素電極３の全周に対応させて設けられた枠状の金属膜からなっており、この枠状金属膜の各辺部は、その内側縁部が前記ゲート絶縁膜６を介して前記画素電極３の周縁部に対向し、外側縁部が前記画素電極３の外方に張出す幅に形成されている。

そして、前記枠状金属膜の各辺部の内側縁部は、前記画素電極３の周縁部との間に前記ゲート絶縁膜６を誘電体層とする補償容量を形成する容量電極部とされており、枠状金属膜の各辺部の外側側縁部、つまり前記画素電極３の外方に張出した部分は、前記対向電極１５と対向し、前記対向電極１５との間に前記予め定めた値の電界を形成する補助電極部とされている。

なお、前記補助電極１４は、前記ＴＦＴ基板１の基板面に形成され、前記画素電極３は、前記補助電極１４を覆って設けられた前記ゲート絶縁膜６の上に形成されており、前記ＴＦＴ４の半導体膜７上のソース電極１０と画素電極３とを接続する接続電極１０ａは、前記ＴＦＴ４のソース電極１０から前記ゲート絶縁膜６の上に延長されて前記画素電極３に接続されているため、前記補助電極１４は、前記接続電極１０ａが交差している部分以外の領域において前記対向電極１５と対向している。

そのため、この実施例では、前記接続電極１０ａの前記補助電極１４と交差する部分を、その部分の抵抗値が許容値を越えない範囲で、前記ＴＦＴ４の半導体膜７上の部分の幅、つまりＴＦＴ４のチャンネル幅よりも細く形成して前記接続電極１０ａが補助電極１４と交差する部分の幅を狭くし、前記補助電極１４の対向電極１５との対向領域を長くしている。

さらに、この実施例では、前記画素電極３を、ＴＦＴ４に隣接する部分の電極縁の一部を前記ＴＦＴ４から離間させた形状に形成し、前記ＴＦＴ４のソース電極１０と画素電極３とを接続する接続電極１０ａを、前記画素電極３のＴＦＴ４から離間した部分に対応する領域内において前記補助電極１４と交差するように形成している。

なお、この実施例では、図１に示したように、前記画素電極３のＴＦＴ４に隣接する部分の電極縁のうち、画素電極３の角部側の電極縁をＴＦＴ４から離間させているが、前記画素電極３のＴＦＴ４に隣接する部分の電極縁の他の部分（例えば中央部）をＴＦＴ４から離間させてもよい。 前記複数の画素電極３の周囲にそれぞれ対応する補助電極１４は、各画素電極行毎に、前記ゲート配線１１側とは反対側の端部において一体につながっており、さらに、各行の補助電極１４は、前記複数の画素電極３の配列領域の外側の一端または両端に前記データ配線１２と平行に設けられた図示しない補助電極接続配線に共通接続されている。

前記一対の基板１，２は、前記複数の画素電極３の配列領域を囲む図示しない枠状のシール材を介して接合されており、前記液晶層２０は、前記一対の基板１，２間の前記シール材で囲まれた領域に封入されている。

そして、前記液晶層２０の液晶分子２０ａは、前記一対の基板１，２の内面にそれぞれ設けられた垂直配向膜１８，１９の垂直配向性により、前記基板１，２に対して実質的に垂直に配向している。

また、前記ＴＦＴ基板１は、図示しないが、その行方向の一端と列方向の一端とにそれぞれ、前記対向基板２の外方に突出する張出部を有しており、その行方向の張出部に複数のゲート側ドライバ接続端子が配列形成され、列方向の張出部に複数のデータ側ドライバ接続端子が配列形成されている。

そして、前記複数のゲート配線１１は、前記行方向の張出部に導出されて前記複数のゲート側ドライバ接続端子にそれぞれ接続され、前記複数のデータ配線１２は、前記列方向の張出部に導出されて前記複数のデータ側ドライバ接続端子にそれぞれ接続されており、前記補助電極接続配線は、前記行方向と列方向の張出部の一方または両方に導出され、その張出部の複数のドライバ接続端子のうちの基準電位端子に接続されている。

さらに、前記ＴＦＴ基板１の内面には、前記シール材による基板接合部の角部付近から前記行方向と列方向の張出部の一方または両方に導出されて前記ドライバ接続端子のうちの基準電位端子（補助電極接続配線が接続された端子と同じ端子でも別の基準電位端子でもよい）に接続された対向電極接続配線が設けられており、前記対向基板２の内面に設けられた対向電極１５は、前記基板接合部において前記対向電極接続配線に接続され、この対向電極接続配線を介して前記基準電位端子に接続されている。

すなわち、この実施例では、前記複数の補助電極１４の電位を前記対向電極１５の電位（基準電位）と同じ値の電位に設定し、これらの補助電極１４と対向電極１５との間に実質的に電界が印加されない領域（電界が０の領域）を形成するようにしている。

また、前記一対の基板１，２の外面にはそれぞれ偏光板２１，２２がその透過軸を予め定めた方向に向けて配置されている。なお、この実施例では、前記偏光板２１，２２をそれぞれの透過軸を実質的に互いに直交させて配置し、液晶表示素子にノーマリーブラックモードの表示を行なわせるようにしている。

この液晶表示素子は、複数の画素毎に、前記画素電極３と対向電極１５との間への書込み電圧の印加により液晶分子２０ａを垂直配向状態から倒れ配向させて画像を表示する。

図４及び図５は前記液晶表示素子の１つの画素部の液晶分子２０ａの倒れ配向状態を示す断面図及び平面図であり、前記液晶分子２０ａは、各画素毎に、前記書込み電圧の印加により、図４に破線で示した等電位線に沿った方向に分子長軸を向けて、画素の周縁部から中心部に向かって渦巻き状に配列して倒れ、画素の中心部の液晶分子２０ａは、その周囲に位置する液晶分子２０ａとの間に相互に働く分子間力の作用により立上がるように配向する。

この液晶表示素子は、前記ＴＦＴ基板１の内面に、前記複数の画素電極３の周囲の少なくともＴＦＴ４に隣接する部分にそれぞれ対応させて、前記対向基板２に設けられた対向電極１５との間に予め定めた値の電界を形成する補助電極１４を設けたものであるため、前記ＴＦＴ４のゲート電極５に印加されるゲート信号の電圧が前記ゲート電極５と画素電極３との間に印加されることが無く、したがって、前記複数の画素毎の前記ゲート信号による横電界の影響による液晶分子２０ａの配向の乱れをなくして、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。

すなわち、この液晶表示素子は、前記ＴＦＴ基板１の内面に、複数の画素電極３の周囲の少なくともＴＦＴ４に隣接する部分にそれぞれ対応させて前記補助電極１４を設け、この補助電極１４と対向電極１５との間に前記ＴＦＴ４のゲート電極５に供給されるゲート信号の電圧値よりも低い予め定めた値の電界を形成しているため、従来の液晶表示素子のように、ＴＦＴのゲート電極へのゲート信号の供給によりＴＦＴのゲート電極と画素電極のＴＦＴ隣接部との間に基板面に沿った強い横電界が発生し、その横電界の影響により画素のＴＦＴに隣接する領域の液晶分子が挙動することによって生じる各画素毎の液晶分子の配向が乱れは無い。

ただし、前記補助電極１４は、上述したように、前記ＴＦＴ４のソース電極１０と画素電極３とを接続する接続電極１０ａが交差している部分以外の領域において前記対向電極１５と対向しており、前記接続電極１０ａが交差している部分には、ＴＦＴ４のソース電極１０から前記接続電極１０ａを介して画素電極３に供給されたデータ信号による電界と前記ＴＦＴ４のゲート電極５に供給されたゲート信号による電界が生じるが、これらの電界の発生領域は極く小さいため、前記横電の影響による画素のＴＦＴ４に隣接する領域の液晶分子２０ａの配向の乱れは少ない。

しかも、この実施例では、前記ＴＦＴ４のソース電極１０と画素電極３とを接続する接続電極１０ａの前記補助電極１４と交差する部分を、その部分の抵抗値が許容値を越えない範囲で、前記ＴＦＴ４のｉ型半導体膜７上の部分の幅、つまりＴＦＴ４のチャンネル幅よりも細く形成し、前記補助電極１４の対向電極１５との対向領域を長くしているため、前記ＴＦＴ４へのゲート信号の供給による横電界の発生領域をより小さくすることができ、したがって、前記画素における液晶分子２０ａの配向の乱れをさらに少なくすることができる。

さらに、この実施例においては、前記画素電極３を、前記ＴＦＴ４に隣接する部分の電極縁の一部を前記ＴＦＴ４から離間させた形状に形成し、前記ＴＦＴ４のソース電極１０と画素電極３とを接続する接続電極１０ａを、前記画素電極３の前記ＴＦＴ４から離間した部分に対応する領域内において前記補助電極１４と交差するように形成しているため、前記接続電極１０ａが交差している部分に電界が生じ難くするとともに、その電界の強さを弱くすることができ、したがって、前記画素における液晶分子２０ａの配向の乱れをほとんど無くすことができる。

また、この実施例では、前記補助電極１４を、前記画素電極３の周囲のＴＦＴ４及びゲート配線１１に隣接する縁部に対応させて設けているため、前記画素のゲート配線１１に隣接する領域の液晶分子２０ａの配向の乱れを無くすことができる。

さらに、この実施例では、前記補助電極１４を、前記画素電極３の全周にわたって設けているため、前記画素の周囲の基板間電界（補助電極１４と対向電極１５との間の電界）を前記画素の全周にわたって同じにし、前記画素内の液晶分子２０ａを、各画素毎に、前記画素電極３と対向電極１５との間に印加された書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させ、より良好な品質の画像を表示することができる。

しかも、この実施例では、前記補助電極１４を前記対向電極１５の電位（基準電位）と同じ値の電位に設定し、前記補助電極１４と対向電極１５との間に実質的に電界が０の領域を形成するようにしているため、前記画素の周囲を前記画素の全周にわたって実質的に無電界状態、つまり液晶分子２０ａが基板１，２面に対して実質的に垂直に配向した状態にし、前記画素内の液晶分子２０ａを、前記書込み電圧に対応させて、各画素毎にその周縁から中心に向かって倒れ込むように配向させることができ、したがって、各画素毎に液晶分子２０ａを前記書込み電圧に対応させてより良好に倒れ配向させ、さらに良好な品質の画像を表示することができる。 また、この実施例では、前記補助電極１４を前記画素電極３との間に補償容量を形成する容量電極と一体的に形成しているため、前記画素電極３の周縁部に対向させて補償容量形成用電極を設け、その外側に対向電極との間に予め定めた値の電界を形成するための補助電極を設ける場合のように、前記補償容量形成用電極とその外側のゲート配線及びデータ配線との間に補助電極の形成スペースを確保するために画素電極の面積を小さくする必要は無く、したがって、充分な開口率を得ることができる。

（第２の実施形態）
図６〜図９はこの発明の第２の実施例を示しており、図６は液晶表示素子の一方の基板（ＴＦＴ基板）の１つの画素部の平面図、図７は図６のVII−VII線に沿う液晶表示素子の断面図である。

なお、この実施例の液晶表示素子において、上述した第１の実施例の液晶表示素子に対応するものには図に同符号を付し、同じものについてはその説明を省略する。

この実施例の液晶表示素子は、ＴＦＴ基板１の内面に設けられた複数の画素電極３にそれぞれ、行方向に沿う１本のスリット２３ａと列方向に沿う１本のスリット２３ｂとを前記画素電極３の中心部において交差するように設け、前記複数の画素電極３をそれぞれ略同じ面積の複数（この実施例では４つ）の電極部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｂに区分したものであり、他の構成は第１の実施例の液晶表示素子と同じである。

なお、前記スリット２３ａ，２３ｂはそれぞれ、その両端が画素電極３の電極縁よりも僅かに内側に位置する長さに形成されており、これらのスリット２３ａ，２３ｂにより区分された各電極部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｂは、前記画素電極３の前記スリット２３ａ，２３ｂの両端側の縁部において互いにつながっている。

そして、この実施例では、前記ＴＦＴ基板１の基板面に設けられ、対向基板２に設けられた対向電極１５との間に予め定めた値の電界（この実施例では０Ｖの電界）を形成する補助電極１４に、前記複数の画素電極３のスリット２３ａ，２３ｂにそれぞれ対応する延長部１４ａ，１４ｂを形成している。

なお、前記補助電極１４は、上述した第１の実施例と同様に、前記画素電極３との間に補償容量を形成する容量電極と一体的に形成されており、前記画素電極３の全周にわたって設けられているため、前記補助電極１４の画素電極３の周縁部に対向する部分で、充分な容量値の補償容量を形成することができる。

そのため、この実施例では、前記補助電極１４の延長部１３ａ，１３ｂを、図６及び図７に示したように、この延長部１３ａ，１３ｂの両側縁が画素電極３のスリット２３ａ，２３ｂの両側縁部に極く僅かな重なり幅で対向する幅に形成し、前記補助電極１４の延長部１３ａ，１３ｂによる遮光領域をできるだけ小さくして開口率を充分に確保するようにしている。

図８及び図９はこの実施例の液晶表示素子の１つの画素部の液晶分子２０ａの倒れ配向状態を示す断面図及び平面図であり、前記液晶分子２０ａは、前記画素電極３のスリット２３ａ，２３ｂにより区分された複数の電極部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ対応する各領域毎に、画素電極３と対向電極１５との間への書込み電圧の印加により、図８に破線で示した等電位線に沿った方向に分子長軸を向けて、前記領域の周縁部から中心部に向かって渦巻き状に配列して倒れ、前記領域の中心部の液晶分子２０ａは、その周囲に位置する液晶分子２０ａとの間に相互に働く分子間力の作用により立上がるように配向する。

この実施例の液晶表示素子は、前記複数の画素電極３にそれぞれ、前記画素電極３を複数の電極部に区分するスリット２３ａ，２３ｂを設けているため、上述した第１の実施例の液晶表示素子の効果に加えて、前記画素内の液晶分子２０ａを、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応させて倒れ配向させ、各画素の表示むらを無くして高品質の画像を表示することができる。

しかも、この実施例では、前記補助電極１４に、前記複数の画素電極３のスリット２３ａ，２３ｂにそれぞれ対応する延長部１４ａ，１４ｂを形成しているため、前記画素の前記複数の領域の周囲の基板間電界（補助電極１４及びその延長部１４ａ，１４ｂと対向電極１５との間の電界）をそれぞれ各領域の全周にわたって同じにすることができ、したがって、前記画素内の液晶分子２０ａを、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応して均一な倒れ配向させて、より高品質の画像を表示することができる。

また、この実施例では、前記補助電極１４及びその延長部１４ａ，１４ｂと前記対向電極１５との間に、上述した第１の実施例と同様に実質的に電界が０の領域を形成するようにしており、したがって、前記画素の前記複数の領域の周囲をその全周にわたって実質的に無電界状態にし、前記複数の領域の液晶分子２０ａを、各領域毎に前記書込み電圧に対応させて均一な倒れ配向させてさらに良好な品質の画像を表示することができる。

なお、上記第２の実施例では、前記補助電極１４に、前記複数の画素電極３のスリット２３ａ，２３ｂにそれぞれ対応する延長部１４ａ，１４ｂを形成しているが、この延長部１４ａ，１４ｂは省略してもよく、その場合も、前記画素内の液晶分子２０ａを、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応させて倒れ配向させ、各画素の表示むらを無くして高品質の画像を表示することができる。

また、上記第２の実施例では、複数の画素電極３にそれぞれ、行方向に沿う１本のスリット２３ａと列方向に沿う１本のスリット２３ｂとを前記画素電極３の中心部において交差するように設けているが、前記画素電極３を複数の電極部に区分するスリットの方向及び数は任意でよい。

（第３の実施形態）
図１０〜図１３はこの発明の第３の実施例を示しており、図１０は液晶表示素子の一方の基板（ＴＦＴ基板）の１つの画素部の平面図、図１１は前記液晶表示素子の図１０におけるXI−XI線に沿う断面図である。

なお、この実施例の液晶表示素子において、上述した第１の実施例の液晶表示素子に対応するものには図に同符号を付し、同じものについてはその説明を省略する。

この実施例の液晶表示素子は、対向基板２の内面に、ＴＦＴ基板１に設けられた複数の画素電極３の中心部にそれぞれ対応する複数の透明な突起２４を設けたものであり、他の構成は第１の実施例の液晶表示素子と同じである。

前記複数の突起２４は、前記対向基板２の内面に形成された赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの上に感光性樹脂等の絶縁材料により形成されており、対向電極１５は、前記突起２４を覆って、突起２４上の部分が突起２４面に沿って突出する形状に形成されている。

そして、前記対向基板２の内面の垂直配向膜１９は、前記突起２４上の部分を含んで形成されており、前記突起２４に対応する部分の液晶分子２０ａは、前記突起２４の近傍の液晶分子２０ａが分子長軸を前記突起２４面（半球面）に対して実質的に垂直な方向に向けて配向し、ＴＦＴ基板１の近傍の液晶分子２０ａが分子長軸を基板１，２面に対して実質的に垂直な方向に向けて配向した状態に配向している。

この実施例では、前記突起２４を半球状に形成し、液晶層２０の対向基板２の近傍の液晶分子２０ａのうち、前記突起２４の周囲の液晶分子２０ａを、図１１のように、半球状突起２４の曲率の中心からの放射線に沿った方向に分子長軸が向いた配向状態に配向させている。

図１２及び図１３はこの実施例の液晶表示素子の１つの画素部の液晶分子２０ａの倒れ配向状態を示す断面図及び平面図であり、前記液晶分子２０ａは、各画素毎に、画素電極３と対向電極１５との間への書込み電圧の印加により、画素の周縁部から中心部に向かって渦巻き状に配列して倒れ、画素の中心部において前記突起２４面に対して実質的に垂直になるように配向する。

この実施例の液晶表示素子は、前記対向基板２の内面に、ＴＦＴ基板１の複数の画素電極３の中心部にそれぞれ対応する複数の突起２４を設け、前記突起２４の近傍の液晶分子２０ａを、前記突起２４面に対して実質的に垂直な方向に分子長軸を向けた状態に配向させているため、各画素の液晶分子２０ａの書込み電圧の印加による倒れ方向を、前記突起２４により、画素の周縁部から前記画素の中心部に向かって倒れるように規定することができ、したがって、前記各画素の液晶分子２０ａを規則的に倒れ配向させ、各画素の表示むらを無くして高品質の画像を表示することができる。

また、感光性樹脂等の絶縁材料からなる前記突起２４を前記対向電極１５の上に設けた場合は、画素電極３と対向電極１５との間への書込み電圧の印加時に前記突起２４に電荷が帯電し、前記画素電極３と対向電極１５との間を無電界にした後も、液晶分子２０ａが前記突起２４の帯電電圧によりある程度倒れ配向した状態になる表示の焼付き現象を発生するが、この実施例では、前記対向電極１５を、前記突起２４を覆って形成しているため、前記突起２４への電荷の帯電を無くし、表示の焼付き現象を防ぐことができる。

なお、この実施例では、前記突起２４を半球状に形成しているが、この突起２４は、半球状に限らず、例えば突出端に向かって小径となる円錐状または裁頭円錐状に形成してもよい。

この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図。 図１のII−II線に沿う液晶表示素子の断面図。 図１のIII−III線に沿う液晶表示素子の断面図。 第１の実施例の１つの画素部の液晶分子の倒れ配向状態を示す断面図。 第１の実施例の１つの画素部の液晶分子の倒れ配向状態を示す面図。 この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図。 図６のVII−VII線に沿う液晶表示素子の断面図。 第２の実施例の１つの画素部の液晶分子の倒れ配向状態を示す断面図。 第２の実施例の１つの画素部の液晶分子の倒れ配向状態を示す面図。 この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の１つの画素部の平面図。 図１０のXI−XI線に沿う液晶表示素子の断面図。 第３の実施例の１つの画素部の液晶分子の倒れ配向状態を示す断面図。 第３の実施例の１つの画素部の液晶分子の倒れ配向状態を示す面図。

符号の説明

１，２…基板、３…画素電極、４…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、５…ゲート電極、６…ゲート絶縁膜、７…ｉ型半導体膜、９…ドレイン電極、１０…ソース電極、１０ａ…接続電極、１１…ゲート配線、１２…データ配線、１３…オーバーコート絶縁膜、１４…補助電極、１５…対向電極、１６…ブラックマスク、１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…カラーフィルタ、１８，１９…垂直配向膜、２０…液晶層、２０ａ…液晶分子、２１，２２…偏光板、２３ａ，２３ｂ…スリット、２４…突起。

Claims (10)

1. 予め定めた間隙を存して対向配置された一対の基板と、
   前記一対の基板の互いに対向する内面のうち、一方の基板の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、
   前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、
   前記一方の基板の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列の薄膜トランジスタにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線と、
   他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、
   前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極の周囲の少なくとも前記薄膜トランジスタに隣接する部分にそれぞれ対応させて設けられ、前記対向電極と対向し、前記対向電極との間に予め定めた値の電界を発生させる補助電極と、
   前記一対の基板の内面にそれぞれ前記電極を覆って設けられた垂直配向膜と、
   前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
2. 補助電極は、一方の基板の基板面に形成され、画素電極は、前記補助電極を覆って設けられた絶縁膜の上に形成されており、薄膜トランジスタの半導体膜上の電極と画素電極とを接続する接続電極は、前記補助電極と交差する部分が前記薄膜トランジスタの前記半導体膜上の電極の幅よりも細い形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 画素電極は、薄膜トランジスタに隣接する部分の電極縁の一部を前記薄膜トランジスタから離間させた形状に形成され、前記薄膜トランジスタの半導体膜上の電極と画素電極とを接続する接続電極は、前記画素電極の前記薄膜トランジスタから離間した部分に対応する領域内において前記補助電極と交差するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
4. 補助電極は、画素電極の周囲の少なくとも薄膜トランジスタ及びゲート配線に隣接する縁部に対応させて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
5. 補助電極は、画素電極の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
6. 補助電極は、対向電極の電位と実質的に同じ値の電位に設定され、前記対向電極との間に実質的に電界が印加されない領域を形成することを特徴とする請求項１、請求項４〜５のいずれかに記載の液晶表示素子。
7. 補助電極は、画素電極との間に補償容量を形成する容量電極と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
8. 複数の画素電極にそれぞれ、前記画素電極を複数の電極部に区分するスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
9. 補助電極に、複数の画素電極のスリットにそれぞれ対応する延長部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示素子。
10. 他方の基板の内面に、一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極の中心部にそれぞれ対応する複数の突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。

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