JP4883514B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅの略称で以下、”ＯＣＢ”と略記する）方式の液晶表示装置における液晶分子の配向を制御する電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く用いられているＴＮ方式は、高コントラストである反面視角依存性が著しいという問題に対して、画素を分割し、分割された領域でそれぞれ液晶分子を制御する画素分割法を中心に、様々な特性の改善方法が提案されてきた。しかし、応答速度が遅いというもう一つの問題は解決されていない。ネマティック液晶を使用した液晶表示装置は一般に応答速度は遅い。すなわち、階調表示を変更する際に要する応答時間が最大１００ｍｓ程度にもなり、高速な応答速度が要求される動画表示には対応できない。このため、動画対応ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に適した広視野角かつ高速応答である表示方式が求められていた。
【０００３】
ＯＣＢ方式は、広視野角であることに加えて高速応答であることが述べられている（Ｙ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．，ＳＩＤ’９３ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ２７７−２８０、あるいは特開平７−８４２５４号公報参照）。ＯＣＢ方式で用いられる液晶セルはベンド配向になっており、πセルとも呼ばれている。πセルが高速応答を示すことは、特開昭５５−１４２３１６号公報にも述べられている。
【０００４】
図１１に、ＯＣＢ方式の基本構成の一例を示す。互いのラビング方向が平行となるように重ね合わされた２枚のガラス基板９０１、９２１に挟持されたベンド配向状態の液晶層９１５が、負の複屈折補償板９５６、９６６によって挟まれる。負の複屈折補償板９５６、９６６はディスコティック液晶を用い、光学的に負であり、なおかつ層内で主軸の傾きが変化する構造を有する。負の複屈折補償板９５６、９６６はさらに２枚の偏光板９１６、９３６によって挟まれている。その構造上、ベンド配向はラビング方向において常に自己補償性を有し、光学的に対称な特性を示す。
【０００５】
ベンド配向における液晶分子の配向変化は、光学軸方向、すなわち界面における液晶分子の配向方向に平行かつ基板に垂直な面内で最大となる。また、２枚の直交する偏光板で、光学異方性媒体を挟んだ場合、偏光板の透過軸に対して４５度の方向に光軸を配置したとき、最大の透過光強度が得られる。したがって、２枚の直交させた偏光板で、ベンド配向液晶セル挟んだ場合、光学軸方向を偏光板の透過軸に対して４５度方向に配置したとき、複屈折の変化が最大となる。ラビング方向を水平方向に固定すると、２枚の偏光板９１６、９３６の透過軸は４５度方向としたときに、最大の透過光強度が得られる。
【０００６】
ＯＣＢ方式の駆動法は、低電圧側で黒表示を行うノーマリーブラック駆動と、高電圧側で黒表示を行うノーマリーホワイト駆動の２通りがあるが、補償する複屈折が大きいノーマリーブラック駆動は、波長分散による光漏れが大きく、十分なコントラストを得るのが困難である。特開平８−３２７８２２号公報においては、図１０のような２枚の負の複屈折補償板を用いたノーマリーホワイト駆動を行うことによってこの問題を解決している。すなわち、高電圧側では界面付近を除くほとんどの液晶分子が垂直に配向している。両界面の残留複屈折を２枚の負の複屈折補償板によってそれぞれ補償することにより、広視野角特性を得ている。
【０００７】
このように広視野角かつ高速応答という優れた特性を有するＯＣＢ方式であるが、大きな問題がある。ＯＣＢ方式で使用するベンド配向セルは、初期配向状態ではスプレイ配向になっており、電源投入時に全画素における液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させなければならない。また、表示動作中もスプレイ配向よりもベンド配向が安定となる臨界電圧Ｖｃ以上の電圧を常に印加し続ける必要がある。
【０００８】
臨界電圧Ｖｃは、液晶材料の物性値、ギャップ、プレチルト角などの各パラメータからスプレイ配向およびベンド配向におけるギブスのエネルギーの電圧による変化を計算し、両者を比較することから求められる。ギブスのエネルギーが小さい配向の方がより安定であるので、縦軸をギブスのエネルギー、横軸を印加電圧としてプロットし、ベンド配向およびスプレイ配向におけるギブスのエネルギーの曲線が交差する点の印加電圧を読み取れば良い。
【０００９】
ギブスのエネルギーの計算例を、図１２に示す。理論上、臨界電圧Ｖｃ以上の電圧を印加すれば、スプレイ配向よりもベンド配向が安定となるが、スプレイ配向からベンド配向に転移させるためには、ずっと高い電圧を印加することが必要になる。２０Ｖ程度の高電圧を印加すれば数秒以下の短時間で転移が完了するが、アクティブマトリクス駆動を前提にした場合、薄膜トランジスタの耐圧上最大５Ｖ程度しか印加できない。５Ｖでは転移が全く進行しないか、ほとんど進行しないことが実験的に明らかになっている。
【００１０】
このような問題に対して、以下のような方法が提案されている。
【００１１】
特開平０９−２１８４１１号公報では、表面において液晶分子が平行に配向する性質を持つミクロパールをギャップ材と同時にベンド配向へ転移するための核発生手段として利用することにより、組立工程を通常と変えることなくベンド配向を安定に維持する方法が述べられている。
【００１２】
特開平１０−１４２６３８号公報では、ギャップより径が小さく、なおかつ表面において液晶分子が垂直に配向する性質を持つミクロパールを使用することにより、ミクロパールの上部の液晶分子を基板に対して垂直に配向させて擬似的なハイブリッド配向とし、スプレイ配向からベンド配向への転移を促進させる方法が述べられている。
【００１３】
また、特開平１０−０２０２８４号公報では、各画素電極上に液晶よりも高誘電率の材質か導電性材質からなるテーパー形状を有する凸部を形成して部分的に強電界とするか、高プレチルト角領域を設けて部分的に高プレチルトとすることによりベンド配向へ転移するための核発生手段とする方法が述べられている。
【００１４】
また、特開２０００−３３０１４１号公報では、水平配向成分と垂直配向成分からなるハイブリッド型の配向膜を用いて電圧無印加状態でもベンド配向となるような高プレチルトとし、次に表示領域のみに紫外線を照射して電圧無印加状態ではスプレイ配向となるような低プレチルトとすることにより、画素領域外をベンド配向へ転移するための核発生手段とする方法が述べられている。
【００１５】
また、特許第３０７４６４０号公報では、システム側からパワーオンリセット信号を走査信号電極に送り、走査信号電極と共通電極の間に強電界を発生させ、同時に画素電極と共通電極間にベンド配向を継続させるために必要な臨界電圧Ｖｃ以上の電圧を印加して、短時間でスプレイ配向からベンド配向に転移させ、また表示動作中にも所定の時間間隔で同様の動作を行ってベンド配向を維持する方法が述べられている。
【００１６】
特開２０００−３２１５８８号公報では、画素電極間の間隔を狭くした上で、共通電極に高電圧を印加し、画素電極との間のみならず、画素電極間に位置する走査信号電極、映像信号電極との間にも強電界を発生させ、表示面全面を確実にスプレイ配向からベンド配向に転移させる方法が述べられている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような方法にも問題がある。特開平０９−２１８４１１号公報に述べられた方法では、ベンド配向を安定に維持するために多数のミクロパールを均一に散布する必要があるが、核発生手段となるミクロパールの周囲では液晶分子の配向が歪んでおり、黒表示における光漏れが起きるという問題があった。
特開平１０−１４２６３８号公報に述べられた方法では、核発生手段となるミクロパールの表面が垂直配向となるため、ミクロパール側面の液晶分子は基板に対して平行に配向することになり、より光漏れが大きい。さらに、ギャップ材の散布に加えて核発生手段となるギャップより径の小さいミクロパールを散布しなければならないが、ギャップより径の小さいミクロパールの固定が困難であるという問題があった。
【００１８】
特開平１０−０２０２８４号公報に述べられた方法では、核発生手段の周囲で液晶分子の配向が歪み黒表示における光漏れが起きるという問題に加えて、核発生手段の形成のために工程が増加する、テーパー形状の制御が困難であるなどの問題があった。
【００１９】
特開２０００−３３０１４１号公報に述べられた方法では、ハイブリッド型配向膜を用いて高プレチルト角を均一かつ安定に制御するのは困難であるという問題があった。
【００２０】
特許第３０７４６４０号公報に述べられた方法は、初期転移の手段として有効であり、また表示動作中にも所定の時間間隔でリセット動作を行うことにより、表示動作中にベンド配向を安定維持するための対策も講じられているが、表示動作を中断して黒書き込みをすることになるため、実質的な透過率の低下を招くという問題があった。
【００２１】
特開２０００−３２１５８８号公報に述べられた方法は、初期転移の手段として有効であるが、共通電極に高電圧を印加しているため、表示動作中にベンド配向を安定維持することはできないという問題があった。
【００２２】
本発明の目的は、液晶分子のスプレイ配向からベンド配向への初期転移を迅速かつ確実に行うだけでなく、表示動作を中断することなくベンド配向を安定に維持することが可能なＴＮ方式の液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板上に交差して形成される複数の走査信号電極及び複数の映像信号電極と、前記複数の走査信号電極及び前記複数の映像信号電極に区画される複数の画素領域と、前記複数の画素領域の各画素領域に対応して形成される薄膜トランジスタ及びそれに接続される画素電極とを有するＴＦＴ基板と、第２の基板と、前記第２の基板上に前記複数の画素領域に渡って基準電位を与える共通電極とを有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板が前記画素電極及び前記共通電極がそれぞれ対向するようにして配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有し、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板が、それらと前記液晶層との界面における液晶分子の配向方向が平行となるように貼り合わせられて配置され、前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されない電界無印加状態ではスプレイ配向となり、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される電界印加状態では前記スプレイ配向からベンド配向に転移するＯＣＢ方式の液晶表示装置であって、前記複数の映像信号電極に隣接し、前記複数の映像信号電極と略平行に配置された制御信号電極を有し、前記制御信号電極は前記走査信号電極、前記映像信号電極、前記画素電極のいずれとも異なる層に配置され、前記制御信号電極は前記走査信号電極、前記映像信号電極とは独立した信号を印加できることを特徴とする。
【００２４】
上記液晶表示装置において、前記制御信号電極は、
（１）前記映像信号電極の下方に配置され、前記画素電極よりも下層に配置される、
（２）前記映像信号電極の上方に配置され、前記画素電極よりも下層に配置される、
（３）前記画素電極及び前記映像信号電極よりも上層に配置される、
といういずれかの形態を採る。
【００２５】
上記（１）又は（２）の形態の液晶表示装置において、前記画素電極及び前記制御信号電極は、端部が互いに平面的に重なる重畳領域を有し、前記重畳領域が、前記ＴＦＴ基板の前記対向基板と反対側から前記重畳領域に入射する光を遮光する。
【００２６】
上述した液晶表示装置はさらに以下のような好適な形態を有する。
【００２７】
まず、前記第１の基板上において、前記第１の基板及び前記液晶層の界面の液晶分子の配向方向が、前記走査信号電極の配線された方向と一致する、或いは、前記画素電極の各辺に対して４５度をなす方向である。
【００２８】
次に、前記走査電極、前記映像信号電極、前記薄膜トランジスタよりも上層、かつ、前記画素電極よりも下層にカラーフィルタ層が形成される。
【００２９】
次に、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の相対する面の最上層に配向膜がそれぞれ形成され、前記配向膜は、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の相対する面の最上層に光配向性の樹脂膜をそれぞれ塗布した後、前記樹脂膜に直線偏光した紫外線を照射することにより形成される配向膜であり、かつ、前記紫外線の偏光方向を制御することにより、前記液晶分子が前記配向膜と前記液晶層との界面において前記紫外線の偏光方向に対し平行または垂直方向に配向させられる配向膜である。
【００３０】
次に、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板は、前記画素領域を除く領域に対応して対向する前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の間に間隙支持部材を挟むことにより、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の間隙を概略一定に保持する。
【００３１】
次に、前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されない電界無印加状態ではスプレイ配向となり、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される電界印加状態では、前記電界印加状態の初期において前記制御信号電極と前記共通電極の間に前記液晶層の動作電界よりも大きな電界が印加されることにより、前記スプレイ配向からベンド配向への転移が促進される。
【００３２】
次に、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されて前記液晶層が動作している表示動作中においては、前記制御信号電極と前記共通電極との間に前記液晶層の動作電界よりも大きな電界が常時印加されることにより、前記液晶層にベンド配向を保持させる。
【００３３】
次に、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される初期電源投入時において、前記画素電極及び前記制御信号電極には所定の電圧が印加され、前記画素電極及び前記制御信号電極に隣接する画素電極及び制御信号電極には、前記所定の電圧と逆極性の電圧が印加される。
【００３４】
最後に、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されて前記液晶層が動作している表示動作中においては、前記画素領域に対応する映像信号及び制御信号と前記共通電極との間の電圧極性は常に一致する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、順に具体的に説明する。
【００３６】
まず、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置を、図１の断面図及び図８の平面図を用いて説明する。図８は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図１は図８の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。この断面図では、電極の上下関係に重点を置いて説明するため、コンタクトホール、配向膜、カラーフィルタ、偏光板等は省略している。図１において、ガラスなどの透明基板からなるガラス基板１０１の上に制御信号電極１０３、ゲート絶縁膜１０４、映像信号電極１０６、第１層間絶縁膜１０８、画素電極１１０を順に形成し、ＴＦＴ基板１１１とする。映像信号電極１０６より下層に制御信号電極１０３が位置する関係となる。制御信号電極１０３は全て一体化しており、外部入力により一括して制御信号を印加する。ガラス基板１０１と対向してガラス基板１２１が配置され、その上にカラーフィルタ１３２、ブラックマトリクス１３３、絶縁膜１２８、共通電極１３０が順に形成され、対向基板１３１が得られる。ＴＦＴ基板１１１、対向基板１３１それぞれの最上層に配向膜１１４、１３４が形成された後、ＴＦＴ基板１１１、対向基板１３１が対向配置され、それらの間には液晶層１１５が充填される。
【００３７】
初期電源投入時、画素電極１１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極１０３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極１１０の外部がベンド配向へ転移するための核発生手段となり、液晶分子のスプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極１１０の周辺部から画素電極１１０の内部に進み、短時間で転移が完了する。
【００３８】
制御信号電極１０３は、分かり易くするために、図８ではクロスハッチで示されている。本実施形態では制御信号電極１０３が走査信号電極１０２と同じ層に形成される構造を例としているため、ゲート絶縁膜１０４にコンタクトホール１１９を設けて、隣接する制御信号電極１０３同志を映像信号電極１０６と同層の制御信号接続電極１４６により接続する。従って、制御信号電極１０３には、表示に関係する電極からは完全に切り離されて制御信号が印加される。したがって、表示動作中にも制御信号電極１０３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極１１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、制御信号電極１０３の周辺部を平面的に画素電極１１０と一部重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。また、制御信号電極１０３には外部電源からの電圧を印加できるので、液晶分子のスプレイ配向からベンド配向への初期転移の際、液晶分子に十分に大きな電圧を印加することができる。本実施形態では制御信号電極１０３が走査信号電極１０２と同じ層に形成される構造を例とし、かつ、制御信号電極１０３が走査信号電極１０２の上をクロスオーバーできるように映像信号電極１０６と同層の制御信号接続電極１４６を形成して分断された制御信号電極１０３同志を接続したが、制御信号接続電極１４６は映像信号電極１０６と同層でなくても良く、例えば、画素電極と同層の電極を用いても良い。また、本実施形態では制御信号電極１０３を分断し、制御信号接続電極１４６を新たに設けることにより制御信号電極１０３が走査信号電極１０２の上をクロスオーバーできる構成としたが、逆に、走査信号電極１０２を分断して、走査信号接続電極を新たに設けることにより走査信号電極１０２が制御信号電極１０３の上をクロスオーバーできる構成としても良い。
【００３９】
なお、空間分割方式のフルカラー液晶表示装置では、本実施形態のＴＦＴ基板は、図８のような平面図となる。すなわち、走査信号電極１０２と映像信号電極１０６とで区画される画素の形状がほぼ縦３対横１の縦方向に長い形状になっている。この場合、本実施形態の制御信号電極１０３と共通電極１３０との間に生じる電界は、映像信号電極１０６および制御信号電極１０３、映像信号電極１０６と接続されるドレイン電極１０７からの横方向電界の影響を受けるが、この点を考慮すると、液晶層１１５と基板との界面における液晶分子の配向方向は、画素の短辺方向とした方が制御信号電極１０３からの電界の影響が液晶分子に及び易く、ベンド配向からスプレイ配向への初期転移が進み易い。また、転移後のベンド配向の安定性も良い。ただしこの場合、偏光板１１６、１３６の偏光軸は斜め４５度方向となる。偏光板を用いた場合、偏光軸方向の視角特性が最も良好となるため、水平垂直方向の視角特性は不利になる。
【００４０】
一方、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向を斜め４５度方向とすれば、偏光軸は水平垂直方向となるため、水平垂直方向の視角特性は有利である。逆に、ベンド配向の安定性はやや劣ることになるが、本実施形態のように制御信号電極を設けている場合、配向方向にかかわらず、ベンド配向を安定化することができる。したがって、界面における液晶分子の配向方向は、必要に応じて画素の短辺方向か斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００４１】
配向方法としてはラビングが代表的だが、ラビングには限らない。例えば、光配向技術を用いても良い。すなわち、光配向性の樹脂膜をそれぞれＴＦＴ基板及び対向基板の最上層に塗布した後、樹脂膜に直線偏光した紫外線を照射することにより樹脂膜を配向膜とする。また、このようにして形成される配向膜は、樹脂膜に照射する紫外線の偏光方向を制御することにより、配向膜と液晶層との界面において紫外線の偏光方向に対し平行または垂直方向に液晶分子を配向させることができる。
【００４２】
さらに、画素領域外の基板周辺部に柱を設けるなど、画素領域内にギャップ材を散布しない方法によってギャップを保持すれば、画素領域内での液晶分子の配向が均一となり、より高コントラストが得られる。
【００４３】
次に、第１の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図１を参照して説明する。
【００４４】
ガラス基板１０１上にアルミニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極１０２および制御信号電極１０３を形成した。走査信号電極１０２、制御信号電極１０３上にゲート絶縁膜１０４を成膜した後、ゲート絶縁膜１０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド１０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド１０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）１０６、ドレイン電極１０７を形成した。映像信号電極１０６、ドレイン電極１０７上にシリコン窒化膜から成る第１層間絶縁膜１０８をスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極１０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール１０９を形成した。シリコン窒化膜から成る第１層間絶縁膜１０８上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状の画素電極１１０を形成し、ＴＦＴ基板１１１とした。また、カラーフィルタ１３２、ブラックマトリクス１３３、絶縁膜１２８、ＩＴＯから成る共通電極１３０を備えた対向基板１３１を用意した。
【００４５】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極１１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜１１４、１３４とした。た。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶１１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板１１６、１３６をそれぞれ貼り付けた。
【００４６】
このようにして得られたパネルに、初期電源投入時、画素電極１１０に振幅５Ｖの映像信号を印加すると同時に、制御信号電極１０３に振幅２０Ｖでなおかつ映像信号と逆極性の制御信号を印加した。初期電源投入時に転移の核を発生し易くするためには、映像信号と制御信号を逆極性とすることが効果的である。また、確実に全画素において転移を完了させるためには、制御信号の振幅を２０Ｖ程度まで上げる必要がある。この条件により、画素電極１１０に高電圧を印加することなく十数秒でスプレイ配向からベンド配向への初期転移が完了することを確認した。また、表示動作時にも制御信号を印加し続けることにより、ベンド配向が安定に維持されることも確認できた。
【００４７】
なお、表示動作中には制御信号の振幅は１０Ｖ程度に下げるのが良いことがわかった。制御信号の振幅が大きすぎると、それだけ横方向電界の影響も強くなり、遮光しなければならない幅も大きくなる。制御信号を振幅２０Ｖのままにした場合、画素電極１１０の端から１２μｍの幅を遮光する必要があった。
【００４８】
また、遮光に必要な幅は、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号の極性によっても変わってくる。制御信号の振幅が１０Ｖとすると、同極性であれば遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要であった。
【００４９】
また、配向膜のラビング方向を斜め４５度方向にした場合、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号電極１０３の極性が常に同極性となるようにしても遮光に必要な幅は１０μｍであった。短辺方向にラビングする場合と比較して、開口率では不利になるが、ベンド配向の安定性上は問題ないことが確認された。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置を、図２の断面図及び図１０の平面図を用いて説明する。図１０は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図２は図１０の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。図１と同じ素子は図１に１００を加えた番号で示している。本実施形態では、第１層間絶縁膜２０８及び第２層間絶縁膜２１８を介して映像信号電極２０６より上層、画素電極２１０より下層に制御信号電極２０３が設けられている点が、第１の実施形態と異なっている。制御信号電極２０３は全て一体化されて配線されており、外部入力により一括して制御信号が印加される。
【００５１】
初期電源投入時、画素電極２１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極２０３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極２１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極２１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００５２】
制御信号電極２０３には、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極２０３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極２１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、制御信号電極２０３の周辺部を平面的に画素電極２１０と一部重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。
【００５３】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００５４】
本実施形態に適用される配向方法、ギャップ材の形成方法は、第１の実施形態と同じ方法であり、以下に記載する実施形態においても同じである。
【００５５】
次に、第２の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図２を参照して説明する。
【００５６】
ガラス基板２０１上にアルミニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極２０２を形成した。走査信号電極２０２上にゲート絶縁膜２０４を成膜した後、ゲート絶縁膜２０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド２０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド２０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）２０６、ドレイン電極２０７を形成した。映像信号電極２０６、ドレイン電極２０７上にシリコン酸化膜から成る第１層間絶縁膜２０８をスパッタ成膜した後、第１層間絶縁膜２０８上にアルミニウムニウムをスパッタし、フォトリソグラフィー技術を用いて制御信号電極２０３を形成した。制御信号電極２０３上にシリコン酸化膜から成る第２層間絶縁膜２１８をスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極２０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール２０９を形成した。第２層間絶縁膜２１８上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状の画素電極２１０を形成し、ＴＦＴ基板２１１とした。また、ＩＴＯから成る共通電極２３０、カラーフィルタ２３２、ブラックマトリクス２３３、絶縁膜２２８を備えた対向基板２３１を用意した。
【００５７】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極２１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜２１４、２３４とした。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶２１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板２１６、２３６をそれぞれ貼り付けた。
【００５８】
次に、本発明の液晶表示装置の第３の実施形態を、図３の断面図を用いて説明する。図１と同じ素子は図１に２００を加えた番号で示している。第３の実施形態では、第１層間絶縁膜３０８及び第２層間絶縁膜３１８を介して画素電極３１０より上層に制御信号電極３０３が設けられ、画素電極３１０上の第２層間絶縁膜３１８は除去されている点が、第１の実施形態と異なっている。制御信号電極３０３は全て一体化されて配線されており、外部入力により一括して制御信号が印加される。
【００５９】
初期電源投入時、画素電極３１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極３０３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極３１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極３１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００６０】
制御信号電極３０３には、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極３０３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極３１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。また、この実施形態の場合は、画素電極３１０と制御信号電極３０３を重畳させてもディスクリネーションの遮光はできないことが明らかである。したがって、横方向電界の影響を考慮し、画素電極３１０と制御信号電極３０３とは間隔を空け、ディスクリネーションラインが、ディスクリネーションラインを通過する光路の手前で光が遮光されるようにブラックマトリクスを配置する必要がある。
【００６１】
なお、液晶層３１５と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００６２】
次に、第３の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図３を参照して説明する。
【００６３】
ガラス基板３０１上にアルミニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極３０２を形成した。走査信号電極３０２上にゲート絶縁膜３０４を成膜した後、ゲート絶縁膜３０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド３０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド３０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）３０６、ドレイン電極３０７を形成した。映像信号電極３０６、ドレイン電極３０７上にシリコン酸化膜から成る第１層間絶縁膜３０８をスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極３０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール３０９を形成した。第１層間絶縁膜３０８上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状の画素電極３１０を形成した。画素電極３１０上にシリコン酸化膜から成る第２層間絶縁膜３１８をスパッタ成膜した後、第２層間絶縁膜３１８上にアルミニウムニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて制御信号電極３０３を形成した。さらに
、フォトリソグラフィー技術を用いて各画素電極３１０上の第２層間絶縁膜３１８を除去し、ＴＦＴ基板３１１とした。また、ＩＴＯから成る共通電極３３０、カラーフィルタ３３２、ブラックマトリクス３３３、絶縁膜３２８を備えた対向基板３３１を用意した。
【００６４】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極３１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜３１４、３３４とした。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板の配向膜のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶３１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板３１６、３３６をそれぞれ貼り付けた。
【００６５】
第３の実施形態では、画素電極３１０と制御信号電極３０３の間を適度に開ける必要があり、空いた隙間を対向基板３３１のブラックマトリクス３３３で覆う必要がある。表示動作中には制御信号の振幅は１０Ｖ程度に下げるのが良いことは、第１、２の実施形態と同様であるが、制御信号の振幅が大きすぎると、それだけ横方向電界の影響も強くなり、ブラックマトリクス３３３によって遮光しなければならない幅が大きくなる点が異なる。画素電極３１０と制御信号電極３０３の間隔を２μｍとし、制御信号を振幅２０Ｖのままにした場合、画素電極３１０の端から１０μｍの幅を遮光する必要があった。
【００６６】
本発明の液晶表示装置の第４の実施形態を、図４の断面図を用いて説明する。図１と同じ素子は図１に３００を加えた番号で示している。第４の実施形態では、ゲート絶縁膜及び第１層間絶縁膜４０８を介して映像信号電極４０６より下層に制御信号電極４０３が設けられている点は第１の実施形態と同じであるが、制御信号電極４５３または４６３が映像信号電極４０６を挟むように分割して配置されている点が第１の実施形態と異なっている。また、左右の制御信号電極４５３がそれらに挟まれる画素電極４１０に対応し、左右の制御信号電極４６３がそれらに挟まれる画素電極４１０に対応して配置されることとなる。この場合も、第１の実施形態と同様に、制御信号電極４５３、４６３は走査信号電極と同層に形成されるため、走査信号電極を制御信号接続電極（図示せず）でクロスオーバーして隣接する画素の制御信号電極と接続されることとなる。
【００６７】
従って、このような配置では、各画素電極４１０は左右を一組の制御信号電極に挟まれる。第１の実施形態とは異なり、表示動作を反転駆動によって行う場合でも、制御信号電極４５３及びそれらに挟まれた画素電極４１０と制御信号電極４６３及びそれらに挟まれた画素電極４１０とは互いに隣接する配置であり、それらにおいて映像信号と制御信号の共通電極４３０に対する極性が常に一致するように制御信号電極４５３および４６３をバイアスすることができる。制御信号電極４０３は二入力であり、反転駆動時にはお互いに極性が逆となる。
【００６８】
初期電源投入時、画素電極４１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極４５３および４６３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極４１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極４１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００６９】
制御信号電極４５３および４６３は、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極４５３および４６３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極４１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、画素電極４１０と制御信号電極４５３、４６３とを一部重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。
【００７０】
また、表示動作中に制御信号電極４５３（または４６３）の共通電極４３０に対する電圧極性と２本の制御信号電極４５３（または４６３）に挟まれた画素電極４１０の共通電極４３０に対する電圧極性とを常に一致させることができるため、隣接する画素電極４１０と制御信号電極４５３との間、または隣接する画素電極４１０と制御信号電極４６３との間で発生する横方向電界が第１の実施形態よりも弱くなり液晶分子に対する影響が弱くなる。したがって、ディスクリネーションが画素電極内部に大きく侵入することはなくなり、遮光のために画素電極４１０と制御信号電極４５３または４６３とを一部重畳させる幅を狭くできるため、開口率が第１の実施形態より有利になる。
【００７１】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて、画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００７２】
第４の実施形態の液晶表示装置の製造方法は第１の実施形態と同じであるので説明を省略するが、制御信号電極の構造が第１の実施形態と異なっており、以下のような特徴を有する。
【００７３】
すなわち、第１の実施形態では、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号の極性が同極性のときは制御信号の振幅が１０Ｖとすると、遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要となる。したがって、さらに開口率を高くするためには、本実施形態のように、制御信号電極４０３を二入力とし、表示動作中においては隣接した画素電極４１０と制御信号電極４０３における映像信号と制御信号の極性が常に同極性となるようにするのが望ましいことがわかった。
【００７４】
次に、本発明の液晶表示装置の第５の実施形態を、図５の断面図及び図９の平面図を用いて説明する。図９は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図５は図９の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。図４と同じ素子は図４に１００を加えた番号で示している。第５の実施形態では、第１層間絶縁膜５０８及び第２層間絶縁膜５１８を介して映像信号電極５０６より上層、画素電極５１０より下層に制御信号電極５０３が設けられている点は第２の実施形態と同じであるが、制御信号電極５５３または５６３が映像信号電極５０６を挟むように分割して配置されている点が第２の実施形態と異なっている。
【００７５】
このような配置では、各画素電極５１０は左右を一組の制御信号電極５５３または５６３に挟まれる。第２の実施形態とは異なり、表示動作を反転駆動によって行う場合でも、制御信号電極５５３及びそれらに挟まれた画素電極５１０と制御信号電極５６３及びそれらに挟まれた画素電極５１０とは互いに隣接する配置であり、それらにおいて映像信号と制御信号の共通電極５３０に対する極性が常に一致するように制御信号電極５５３および５６３をバイアスすることができる。制御信号電極５５３、５６３がそれぞれ独立して制御されるように、第２層間絶縁膜５１８に設けられたコンタクトホール５１９を通して画素電極５１０と同時に形成された制御信号接続電極５４６により制御信号電極５５３、５６３が互いに分離される。従って、制御信号電極５０３は、制御信号電極５５３及び５６３の二入力の構成となっており、反転駆動時にはお互いに極性が逆となる。
【００７６】
初期電源投入時、画素電極５１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極５５３および５６３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極５１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極５１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００７７】
制御信号電極５５３および５６３は、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極５５３および５６３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極５１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、画素電極５１０と制御信号電極５５３、５６３の一部を重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。
【００７８】
また、第４の実施形態と同様に、表示動作中に画素電極５１０と制御電極５５３または５６３との極性を常に一致させることができるため、隣接する画素電極５１０と制御信号電極５５３または５６３の間で発生する横方向電界の影響が弱くなる。したがって、遮光のために画素電極５１０と制御信号電極５５３または５６３を重畳させる幅を狭くできるため、開口率が第２の実施形態より有利になる。
【００７９】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて、画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００８０】
第５の実施形態の液晶表示装置の製造方法は第２の実施形態と同じであるので説明を省略するが、制御信号電極の構造が第２の実施形態と異なっており、以下のような特徴を有する。
【００８１】
すなわち、第２の実施形態では、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号の極性が同極性のときは制御信号の振幅が１０Ｖとすると、遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要となる。したがって、さらに開口率を高くするためには、本実施形態のように、制御信号電極５０３を二入力とし、表示動作中においては隣接した画素電極５１０と制御信号電極５０３における映像信号と制御信号の極性が常に同極性となるようにするのが望ましいことがわかった。
【００８２】
次に、本発明の液晶表示装置の第６の実施形態を、図６の断面図を用いて説明する。図４と同じ素子は図４に２００を加えた番号で示している。第６の実施形態では、第１層間絶縁膜６０８及び第２層間絶縁膜６１８を介して画素電極６１０より上層に制御信号電極６０３が設けられ、画素電極６１０上の第２層間絶縁膜６１８は除去されている点は第３の実施形態と同じであるが、制御信号電極６５３または６６３が映像信号電極６０６を挟むように分割して配置されている点が第３の実施形態と異なっている。
【００８３】
このような配置では、各画素電極６１０は左右を一組の制御信号電極６５３または６６３に挟まれる。第３の実施形態とは異なり、表示動作を反転駆動によって行う場合でも、隣接する画素電極６１０と制御信号電極６５３または６６３において映像信号と制御信号の共通電極６３０に対する極性が常に一致するように制御信号電極６５３および６６３を配線することができる。制御信号電極６０３は二入力であり、反転駆動時にはお互いに極性が逆となる。
【００８４】
初期電源投入時、画素電極６１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極６５３および６６３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極６１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極６１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００８５】
制御信号電極６５３および６６３は、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極６５３および６６３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極６１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。
【００８６】
また、第４の実施形態と同様に、表示動作中に画素電極６１０と制御電極６５３または６６３との極性を常に一致させることができるため、画素電極６１０と一定間隔を空けた制御信号電極６５３および６６３の間で発生する横方向電界の影響が弱くなる。したがって、共通電極６３０側に設けたブラックマトリクスによって遮光する幅を狭くできるため、開口率が第３の実施形態より有利になる。
【００８７】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて、画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００８８】
第６の実施形態の液晶表示装置の製造方法は第３の実施形態と同じであるので説明を省略するが、制御信号電極の構造が第３の実施形態と異なっており、以下のような特徴を有する。
【００８９】
すなわち、第３の実施形態では、隣接した画素電極３１０と制御信号電極３０３における映像信号と制御信号の極性が同極性のときは制御信号の振幅が１０Ｖとすると、遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要となる。したがって、さらに開口率を高くするためには、本実施形態のように、制御信号電極６０３を二入力とし、表示動作中においては隣接した画素電極６１０と制御信号電極６０３における映像信号と制御信号の極性が常に同極性となるようにするのが望ましいことがわかった。
【００９０】
次に、本発明の液晶表示装置の第７の実施形態を、図７の断面図及び図１０の平面図を用いて説明する。図１０は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図７は図１０の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。第１〜６の実施形態では、画素電極、制御信号電極、映像信号電極は絶縁層に接する形で絶縁層の下、中、上のいずれかに形成されたが、第７の実施形態においては、画素電極は絶縁層ではなく絶縁層の上に形成されたオーバーコート層上に形成され、さらにカラーフィルタ層が絶縁層の上にあってオーバーコート層に覆われ、画素電極の下に形成される。
【００９１】
ガラス基板７０１上には、走査信号電極７０２、ゲート絶縁膜７０４、半導体アイランド７０５、映像信号電極７０６、第１層間絶縁膜７０８、制御信号電極７０３、第２層間絶縁膜７１８、カラーフィルタ層７３２、オーバーコート層７１７、コンタクトホール７０９、画素電極７１０、配向膜７１４が順に形成され、ＴＦＴ基板７１１を構成する。
【００９２】
ガラス基板７２１上には、絶縁膜７２８、共通電極７３０、配向膜７３４が順に形成され、対向基板７３１を構成する。ＴＦＴ基板７１１と対向基板７３１との間には液晶層７１５が充填される。
【００９３】
走査信号電極７０２および映像信号電極７０６および半導体アイランド７０５を第１層間絶縁膜７０８で覆い、その上に遮光膜７１９（制御信号電極７０３と同層）およびカラーフィルタ７３２を形成する。さらにオーバーコート膜７１７で覆い、その上に画素電極７１０を形成する。画素電極７１０は、コンタクトホール７０９を介してドレイン電極７０７と接続される。これにより、画素電極７１０が走査信号電極７０２、映像信号電極７０６、半導体アイランド７０５から分離されるのみならず、ガラス基板７０１と７２１の重ね合わせ工程に高い精度を必要とせず、製造工程上の余裕が生まれるという利点もある。
【００９４】
第７の実施形態は、第１〜６の実施形態のいずれに適用しても良いが、特に第１、２、４、５の実施形態に適用すれば、制御信号電極を同時にブラックマトリクスとして利用できるためより有利である。また、本実施形態では、平面図として図１０を用いて説明したが、本実施形態の変形例として第１の実施形態のように制御信号電極を走査信号電極と同層に形成する場合には、図８のような配線パターン構成、また、第５の実施形態のように１つの制御信号電極を２つに分割し、走査信号電極とは別の層に形成する場合には、図９のような配線パターン構成とすることもできる。
【００９５】
次に、第７の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図７、１０を参照して説明する。
【００９６】
ガラス基板７０１上にアルミニウムニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極７０２を形成した。走査信号電極７０２上にゲート絶縁膜７０４を成膜した後、ゲート絶縁膜７０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド７０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド７０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）７０６、ドレイン電極７０７を形成した。映像信号電極７０６、ドレイン電極７０７上にシリコン酸化膜から成る第１層間絶縁膜７０８をスパッタ成膜した後、第１層間絶縁膜７０８上にアルミニウムニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いてクロスハッチで示される制御信号電極７０３を形成した。制御信号電極７０３上にシリコン酸化膜から成る第２層間絶縁膜７１８をスパッタ成膜し、第２層間絶縁膜７１８上にカラーフィルタ７３２を形成した。カラーフィルタ７３２をオーバーコート膜７１７で覆った後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極７０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール７０９を形成した。オーバーコート膜７１７上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状に画素電極７１０を形成し、ＴＦＴ基板７１１とした。また、ＩＴＯから成る共通電極７３０を備えた対向基板７３１を用意した。
【００９７】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極７１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜７１４、７３４とした。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板の配向膜のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶７１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板７１６、７３６をそれぞれ貼り付けた。
【００９８】
ここで、第１〜６の実施形態では、画素電極、制御信号電極、映像信号電極は絶縁層に接する形で絶縁層の下、中、上のいずれかに形成されたが、第７の実施形態においては、画素電極は絶縁層ではなく絶縁層の上に形成されたオーバーコート層上に形成されるので、画素電極が他電極よりもいっそう高い位置に形成され、ベンド配向の安定性はさらに優れることが確認できた。また、制御信号電極をブラックマトリクスとして利用できるように配線すれば、ＴＦＴ基板と対向基板との重ね合わせ工程に高い精度を必要としないため、製造工程上の余裕が生まれるという利点がある。
【００９９】
【発明の効果】
上述のように、本発明においては、画素電極間に走査信号電極および映像信号電極に加えて専用の制御電極を設け、制御電極と共通電極の間に強電界を発生させることにより、スプレイ配向からベンド配向への初期転移を迅速かつ確実に行い、なおかつ表示動作中にも制御電極と共通電極の間に強電界を発生させることにより、表示動作中にもベンド配向を安定に維持することができる。表示動作に必要な走査信号電極、映像信号電極、共通電極を使用しないので、表示動作を中断することがない。画素電極上にミクロパールなどの各発生手段を設ける必要がないので、黒表示における光漏れもない、高コントラストかつ高速応答な液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図８】本発明の第１、２の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板側の平面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板側の平面図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板側の平面図である。
【図１１】ベンド配向になっている液晶層の複屈折を補償するために２枚の負の複屈折補償板を用いた従来のＯＣＢ方式液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図１２】スプレイ配向及びベンド配向におけるギブスの自由エネルギーの印加電圧依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１、１２１、２０１、２２１、３０１、３２１、４０１、４２１、５０１、５２１、６０１、６２１、７０１、７２１、９０１、９２１ ガラス基板
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２ 走査信号電極
１０３、２０３、３０３、４０３、４５３、４６３、５０３、５５３、５６３、６０３、６５３、６６３、７０３ 制御信号電極
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４ ゲート絶縁膜
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０５ 半導体アイランド
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６ 映像信号電極
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７０７ ドレイン電極
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８ 第１層間絶縁膜
１０９、１１９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９、７０９ コンタクトホール
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０ 画素電極
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１ ＴＦＴ基板
１１４、１３４、２１４、２３４、３１４、３３４、４１４、４３４、５１４、５３４、６１４、６３４、７１４、７３４ 配向膜
１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５、７１５、９１５ 液晶層
１２８、２２８、３２８、４２８、５２８、６２８、７２８ 絶縁膜
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ 共通電極
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１ 対向基板
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２ カラーフィルタ
１３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３、７３３ ブラックマトリクス
１４６、５４６ 制御信号接続電極
２１８、３１８、５１８、６１８、７１８ 第２層間絶縁膜
９１６、９３６ 偏光板
９５６、９６６ 負の複屈折補償板
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅの略称で以下、”ＯＣＢ”と略記する）方式の液晶表示装置における液晶分子の配向を制御する電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く用いられているＴＮ方式は、高コントラストである反面視角依存性が著しいという問題に対して、画素を分割し、分割された領域でそれぞれ液晶分子を制御する画素分割法を中心に、様々な特性の改善方法が提案されてきた。しかし、応答速度が遅いというもう一つの問題は解決されていない。ネマティック液晶を使用した液晶表示装置は一般に応答速度は遅い。すなわち、階調表示を変更する際に要する応答時間が最大１００ｍｓ程度にもなり、高速な応答速度が要求される動画表示には対応できない。このため、動画対応ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に適した広視野角かつ高速応答である表示方式が求められていた。
【０００３】
ＯＣＢ方式は、広視野角であることに加えて高速応答であることが述べられている（Ｙ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．，ＳＩＤ’９３ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ２７７−２８０、あるいは特開平７−８４２５４号公報参照）。ＯＣＢ方式で用いられる液晶セルはベンド配向になっており、πセルとも呼ばれている。πセルが高速応答を示すことは、特開昭５５−１４２３１６号公報にも述べられている。
【０００４】
図１１に、ＯＣＢ方式の基本構成の一例を示す。互いのラビング方向が平行となるように重ね合わされた２枚のガラス基板９０１、９２１に挟持されたベンド配向状態の液晶層９１５が、負の複屈折補償板９５６、９６６によって挟まれる。負の複屈折補償板９５６、９６６はディスコティック液晶を用い、光学的に負であり、なおかつ層内で主軸の傾きが変化する構造を有する。負の複屈折補償板９５６、９６６はさらに２枚の偏光板９１６、９３６によって挟まれている。その構造上、ベンド配向はラビング方向において常に自己補償性を有し、光学的に対称な特性を示す。
【０００５】
ベンド配向における液晶分子の配向変化は、光学軸方向、すなわち界面における液晶分子の配向方向に平行かつ基板に垂直な面内で最大となる。また、２枚の直交する偏光板で、光学異方性媒体を挟んだ場合、偏光板の透過軸に対して４５度の方向に光軸を配置したとき、最大の透過光強度が得られる。したがって、２枚の直交させた偏光板で、ベンド配向液晶セル挟んだ場合、光学軸方向を偏光板の透過軸に対して４５度方向に配置したとき、複屈折の変化が最大となる。ラビング方向を水平方向に固定すると、２枚の偏光板９１６、９３６の透過軸は４５度方向としたときに、最大の透過光強度が得られる。
【０００６】
ＯＣＢ方式の駆動法は、低電圧側で黒表示を行うノーマリーブラック駆動と、高電圧側で黒表示を行うノーマリーホワイト駆動の２通りがあるが、補償する複屈折が大きいノーマリーブラック駆動は、波長分散による光漏れが大きく、十分なコントラストを得るのが困難である。特開平８−３２７８２２号公報においては、図１０のような２枚の負の複屈折補償板を用いたノーマリーホワイト駆動を行うことによってこの問題を解決している。すなわち、高電圧側では界面付近を除くほとんどの液晶分子が垂直に配向している。両界面の残留複屈折を２枚の負の複屈折補償板によってそれぞれ補償することにより、広視野角特性を得ている。
【０００７】
このように広視野角かつ高速応答という優れた特性を有するＯＣＢ方式であるが、大きな問題がある。ＯＣＢ方式で使用するベンド配向セルは、初期配向状態ではスプレイ配向になっており、電源投入時に全画素における液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させなければならない。また、表示動作中もスプレイ配向よりもベンド配向が安定となる臨界電圧Ｖｃ以上の電圧を常に印加し続ける必要がある。
【０００８】
臨界電圧Ｖｃは、液晶材料の物性値、ギャップ、プレチルト角などの各パラメータからスプレイ配向およびベンド配向におけるギブスのエネルギーの電圧による変化を計算し、両者を比較することから求められる。ギブスのエネルギーが小さい配向の方がより安定であるので、縦軸をギブスのエネルギー、横軸を印加電圧としてプロットし、ベンド配向およびスプレイ配向におけるギブスのエネルギーの曲線が交差する点の印加電圧を読み取れば良い。
【０００９】
ギブスのエネルギーの計算例を、図１２に示す。理論上、臨界電圧Ｖｃ以上の電圧を印加すれば、スプレイ配向よりもベンド配向が安定となるが、スプレイ配向からベンド配向に転移させるためには、ずっと高い電圧を印加することが必要になる。２０Ｖ程度の高電圧を印加すれば数秒以下の短時間で転移が完了するが、アクティブマトリクス駆動を前提にした場合、薄膜トランジスタの耐圧上最大５Ｖ程度しか印加できない。５Ｖでは転移が全く進行しないか、ほとんど進行しないことが実験的に明らかになっている。
【００１０】
このような問題に対して、以下のような方法が提案されている。
【００１１】
特開平０９−２１８４１１号公報では、表面において液晶分子が平行に配向する性質を持つミクロパールをギャップ材と同時にベンド配向へ転移するための核発生手段として利用することにより、組立工程を通常と変えることなくベンド配向を安定に維持する方法が述べられている。
【００１２】
特開平１０−１４２６３８号公報では、ギャップより径が小さく、なおかつ表面において液晶分子が垂直に配向する性質を持つミクロパールを使用することにより、ミクロパールの上部の液晶分子を基板に対して垂直に配向させて擬似的なハイブリッド配向とし、スプレイ配向からベンド配向への転移を促進させる方法が述べられている。
【００１３】
また、特開平１０−０２０２８４号公報では、各画素電極上に液晶よりも高誘電率の材質か導電性材質からなるテーパー形状を有する凸部を形成して部分的に強電界とするか、高プレチルト角領域を設けて部分的に高プレチルトとすることによりベンド配向へ転移するための核発生手段とする方法が述べられている。
【００１４】
また、特開２０００−３３０１４１号公報では、水平配向成分と垂直配向成分からなるハイブリッド型の配向膜を用いて電圧無印加状態でもベンド配向となるような高プレチルトとし、次に表示領域のみに紫外線を照射して電圧無印加状態ではスプレイ配向となるような低プレチルトとすることにより、画素領域外をベンド配向へ転移するための核発生手段とする方法が述べられている。
【００１５】
また、特許第３０７４６４０号公報では、システム側からパワーオンリセット信号を走査信号電極に送り、走査信号電極と共通電極の間に強電界を発生させ、同時に画素電極と共通電極間にベンド配向を継続させるために必要な臨界電圧Ｖｃ以上の電圧を印加して、短時間でスプレイ配向からベンド配向に転移させ、また表示動作中にも所定の時間間隔で同様の動作を行ってベンド配向を維持する方法が述べられている。
【００１６】
特開２０００−３２１５８８号公報では、画素電極間の間隔を狭くした上で、共通電極に高電圧を印加し、画素電極との間のみならず、画素電極間に位置する走査信号電極、映像信号電極との間にも強電界を発生させ、表示面全面を確実にスプレイ配向からベンド配向に転移させる方法が述べられている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような方法にも問題がある。特開平０９−２１８４１１号公報に述べられた方法では、ベンド配向を安定に維持するために多数のミクロパールを均一に散布する必要があるが、核発生手段となるミクロパールの周囲では液晶分子の配向が歪んでおり、黒表示における光漏れが起きるという問題があった。
特開平１０−１４２６３８号公報に述べられた方法では、核発生手段となるミクロパールの表面が垂直配向となるため、ミクロパール側面の液晶分子は基板に対して平行に配向することになり、より光漏れが大きい。さらに、ギャップ材の散布に加えて核発生手段となるギャップより径の小さいミクロパールを散布しなければならないが、ギャップより径の小さいミクロパールの固定が困難であるという問題があった。
【００１８】
特開平１０−０２０２８４号公報に述べられた方法では、核発生手段の周囲で液晶分子の配向が歪み黒表示における光漏れが起きるという問題に加えて、核発生手段の形成のために工程が増加する、テーパー形状の制御が困難であるなどの問題があった。
【００１９】
特開２０００−３３０１４１号公報に述べられた方法では、ハイブリッド型配向膜を用いて高プレチルト角を均一かつ安定に制御するのは困難であるという問題があった。
【００２０】
特許第３０７４６４０号公報に述べられた方法は、初期転移の手段として有効であり、また表示動作中にも所定の時間間隔でリセット動作を行うことにより、表示動作中にベンド配向を安定維持するための対策も講じられているが、表示動作を中断して黒書き込みをすることになるため、実質的な透過率の低下を招くという問題があった。
【００２１】
特開２０００−３２１５８８号公報に述べられた方法は、初期転移の手段として有効であるが、共通電極に高電圧を印加しているため、表示動作中にベンド配向を安定維持することはできないという問題があった。
【００２２】
本発明の目的は、液晶分子のスプレイ配向からベンド配向への初期転移を迅速かつ確実に行うだけでなく、表示動作を中断することなくベンド配向を安定に維持することが可能なＴＮ方式の液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板上に交差して形成される複数の走査信号電極及び複数の映像信号電極と、前記複数の走査信号電極及び前記複数の映像信号電極に区画される複数の画素領域と、前記複数の画素領域の各画素領域に対応して形成される薄膜トランジスタ及びそれに接続される画素電極とを有するＴＦＴ基板と、第２の基板と、前記第２の基板上に前記複数の画素領域に渡って基準電位を与える共通電極とを有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板が前記画素電極及び前記共通電極がそれぞれ対向するようにして配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有し、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板が、それらと前記液晶層との界面における液晶分子の配向方向が平行となるように貼り合わせられて配置され、前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されない電界無印加状態ではスプレイ配向となり、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される電界印加状態では前記スプレイ配向からベンド配向に転移するＯＣＢ方式の液晶表示装置であって、前記複数の映像信号電極に隣接し、前記複数の映像信号電極と略平行に配置された制御信号電極を有し、前記制御信号電極は前記走査信号電極、前記映像信号電極、前記画素電極のいずれとも異なる層に配置され、前記制御信号電極は前記走査信号電極、前記映像信号電極とは独立した信号を印加できることを特徴とする。
【００２４】
上記液晶表示装置において、前記制御信号電極は、
（１）前記映像信号電極の下方に配置され、前記画素電極よりも下層に配置される、
（２）前記映像信号電極の上方に配置され、前記画素電極よりも下層に配置される、
（３）前記画素電極及び前記映像信号電極よりも上層に配置される、
といういずれかの形態を採る。
【００２５】
上記（１）又は（２）の形態の液晶表示装置において、前記画素電極及び前記制御信号電極は、端部が互いに平面的に重なる重畳領域を有し、前記重畳領域が、前記ＴＦＴ基板の前記対向基板と反対側から前記重畳領域に入射する光を遮光する。
【００２６】
上述した液晶表示装置はさらに以下のような好適な形態を有する。
【００２７】
まず、前記第１の基板上において、前記第１の基板及び前記液晶層の界面の液晶分子の配向方向が、前記走査信号電極の配線された方向と一致する、或いは、前記画素電極の各辺に対して４５度をなす方向である。
【００２８】
次に、前記走査電極、前記映像信号電極、前記薄膜トランジスタよりも上層、かつ、前記画素電極よりも下層にカラーフィルタ層が形成される。
【００２９】
次に、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の相対する面の最上層に配向膜がそれぞれ形成され、前記配向膜は、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の相対する面の最上層に光配向性の樹脂膜をそれぞれ塗布した後、前記樹脂膜に直線偏光した紫外線を照射することにより形成される配向膜であり、かつ、前記紫外線の偏光方向を制御することにより、前記液晶分子が前記配向膜と前記液晶層との界面において前記紫外線の偏光方向に対し平行または垂直方向に配向させられる配向膜である。
【００３０】
次に、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板は、前記画素領域を除く領域に対応して対向する前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の間に間隙支持部材を挟むことにより、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の間隙を概略一定に保持する。
【００３１】
次に、前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されない電界無印加状態ではスプレイ配向となり、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される電界印加状態では、前記電界印加状態の初期において前記制御信号電極と前記共通電極の間に前記液晶層の動作電界よりも大きな電界が印加されることにより、前記スプレイ配向からベンド配向への転移が促進される。
【００３２】
次に、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されて前記液晶層が動作している表示動作中においては、前記制御信号電極と前記共通電極との間に前記液晶層の動作電界よりも大きな電界が常時印加されることにより、前記液晶層にベンド配向を保持させる。
【００３３】
次に、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される初期電源投入時において、前記画素電極及び前記制御信号電極には所定の電圧が印加され、前記画素電極及び前記制御信号電極に隣接する画素電極及び制御信号電極には、前記所定の電圧と逆極性の電圧が印加される。
【００３４】
最後に、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されて前記液晶層が動作している表示動作中においては、前記画素領域に対応する映像信号及び制御信号と前記共通電極との間の電圧極性は常に一致する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、順に具体的に説明する。
【００３６】
まず、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置を、図１の断面図及び図８の平面図を用いて説明する。図８は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図１は図８の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。この断面図では、電極の上下関係に重点を置いて説明するため、コンタクトホール、配向膜、カラーフィルタ、偏光板等は省略している。図１において、ガラスなどの透明基板からなるガラス基板１０１の上に制御信号電極１０３、ゲート絶縁膜１０４、映像信号電極１０６、第１層間絶縁膜１０８、画素電極１１０を順に形成し、ＴＦＴ基板１１１とする。映像信号電極１０６より下層に制御信号電極１０３が位置する関係となる。制御信号電極１０３は全て一体化しており、外部入力により一括して制御信号を印加する。ガラス基板１０１と対向してガラス基板１２１が配置され、その上にカラーフィルタ１３２、ブラックマトリクス１３３、絶縁膜１２８、共通電極１３０が順に形成され、対向基板１３１が得られる。ＴＦＴ基板１１１、対向基板１３１それぞれの最上層に配向膜１１４、１３４が形成された後、ＴＦＴ基板１１１、対向基板１３１が対向配置され、それらの間には液晶層１１５が充填される。
【００３７】
初期電源投入時、画素電極１１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極１０３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極１１０の外部がベンド配向へ転移するための核発生手段となり、液晶分子のスプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極１１０の周辺部から画素電極１１０の内部に進み、短時間で転移が完了する。
【００３８】
制御信号電極１０３は、分かり易くするために、図８ではクロスハッチで示されている。本実施形態では制御信号電極１０３が走査信号電極１０２と同じ層に形成される構造を例としているため、ゲート絶縁膜１０４にコンタクトホール１１９を設けて、隣接する制御信号電極１０３同志を映像信号電極１０６と同層の制御信号接続電極１４６により接続する。従って、制御信号電極１０３には、表示に関係する電極からは完全に切り離されて制御信号が印加される。したがって、表示動作中にも制御信号電極１０３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極１１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、制御信号電極１０３の周辺部を平面的に画素電極１１０と一部重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。また、制御信号電極１０３には外部電源からの電圧を印加できるので、液晶分子のスプレイ配向からベンド配向への初期転移の際、液晶分子に十分に大きな電圧を印加することができる。本実施形態では制御信号電極１０３が走査信号電極１０２と同じ層に形成される構造を例とし、かつ、制御信号電極１０３が走査信号電極１０２の上をクロスオーバーできるように映像信号電極１０６と同層の制御信号接続電極１４６を形成して分断された制御信号電極１０３同志を接続したが、制御信号接続電極１４６は映像信号電極１０６と同層でなくても良く、例えば、画素電極と同層の電極を用いても良い。また、本実施形態では制御信号電極１０３を分断し、制御信号接続電極１４６を新たに設けることにより制御信号電極１０３が走査信号電極１０２の上をクロスオーバーできる構成としたが、逆に、走査信号電極１０２を分断して、走査信号接続電極を新たに設けることにより走査信号電極１０２が制御信号電極１０３の上をクロスオーバーできる構成としても良い。
【００３９】
なお、空間分割方式のフルカラー液晶表示装置では、本実施形態のＴＦＴ基板は、図８のような平面図となる。すなわち、走査信号電極１０２と映像信号電極１０６とで区画される画素の形状がほぼ縦３対横１の縦方向に長い形状になっている。この場合、本実施形態の制御信号電極１０３と共通電極１３０との間に生じる電界は、映像信号電極１０６および制御信号電極１０３、映像信号電極１０６と接続されるドレイン電極１０７からの横方向電界の影響を受けるが、この点を考慮すると、液晶層１１５と基板との界面における液晶分子の配向方向は、画素の短辺方向とした方が制御信号電極１０３からの電界の影響が液晶分子に及び易く、ベンド配向からスプレイ配向への初期転移が進み易い。また、転移後のベンド配向の安定性も良い。ただしこの場合、偏光板１１６、１３６の偏光軸は斜め４５度方向となる。偏光板を用いた場合、偏光軸方向の視角特性が最も良好となるため、水平垂直方向の視角特性は不利になる。
【００４０】
一方、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向を斜め４５度方向とすれば、偏光軸は水平垂直方向となるため、水平垂直方向の視角特性は有利である。逆に、ベンド配向の安定性はやや劣ることになるが、本実施形態のように制御信号電極を設けている場合、配向方向にかかわらず、ベンド配向を安定化することができる。したがって、界面における液晶分子の配向方向は、必要に応じて画素の短辺方向か斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００４１】
配向方法としてはラビングが代表的だが、ラビングには限らない。例えば、光配向技術を用いても良い。すなわち、光配向性の樹脂膜をそれぞれＴＦＴ基板及び対向基板の最上層に塗布した後、樹脂膜に直線偏光した紫外線を照射することにより樹脂膜を配向膜とする。また、このようにして形成される配向膜は、樹脂膜に照射する紫外線の偏光方向を制御することにより、配向膜と液晶層との界面において紫外線の偏光方向に対し平行または垂直方向に液晶分子を配向させることができる。
【００４２】
さらに、画素領域外の基板周辺部に柱を設けるなど、画素領域内にギャップ材を散布しない方法によってギャップを保持すれば、画素領域内での液晶分子の配向が均一となり、より高コントラストが得られる。
【００４３】
次に、第１の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図１を参照して説明する。
【００４４】
ガラス基板１０１上にアルミニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極１０２および制御信号電極１０３を形成した。走査信号電極１０２、制御信号電極１０３上にゲート絶縁膜１０４を成膜した後、ゲート絶縁膜１０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド１０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド１０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）１０６、ドレイン電極１０７を形成した。映像信号電極１０６、ドレイン電極１０７上にシリコン窒化膜から成る第１層間絶縁膜１０８をスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極１０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール１０９を形成した。シリコン窒化膜から成る第１層間絶縁膜１０８上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状の画素電極１１０を形成し、ＴＦＴ基板１１１とした。また、カラーフィルタ１３２、ブラックマトリクス１３３、絶縁膜１２８、ＩＴＯから成る共通電極１３０を備えた対向基板１３１を用意した。
【００４５】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極１１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜１１４、１３４とした。た。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶１１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板１１６、１３６をそれぞれ貼り付けた。
【００４６】
このようにして得られたパネルに、初期電源投入時、画素電極１１０に振幅５Ｖの映像信号を印加すると同時に、制御信号電極１０３に振幅２０Ｖでなおかつ映像信号と逆極性の制御信号を印加した。初期電源投入時に転移の核を発生し易くするためには、映像信号と制御信号を逆極性とすることが効果的である。また、確実に全画素において転移を完了させるためには、制御信号の振幅を２０Ｖ程度まで上げる必要がある。この条件により、画素電極１１０に高電圧を印加することなく十数秒でスプレイ配向からベンド配向への初期転移が完了することを確認した。また、表示動作時にも制御信号を印加し続けることにより、ベンド配向が安定に維持されることも確認できた。
【００４７】
なお、表示動作中には制御信号の振幅は１０Ｖ程度に下げるのが良いことがわかった。制御信号の振幅が大きすぎると、それだけ横方向電界の影響も強くなり、遮光しなければならない幅も大きくなる。制御信号を振幅２０Ｖのままにした場合、画素電極１１０の端から１２μｍの幅を遮光する必要があった。
【００４８】
また、遮光に必要な幅は、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号の極性によっても変わってくる。制御信号の振幅が１０Ｖとすると、同極性であれば遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要であった。
【００４９】
また、配向膜のラビング方向を斜め４５度方向にした場合、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号電極１０３の極性が常に同極性となるようにしても遮光に必要な幅は１０μｍであった。短辺方向にラビングする場合と比較して、開口率では不利になるが、ベンド配向の安定性上は問題ないことが確認された。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置を、図２の断面図及び図１０の平面図を用いて説明する。図１０は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図２は図１０の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。図１と同じ素子は図１に１００を加えた番号で示している。本実施形態では、第１層間絶縁膜２０８及び第２層間絶縁膜２１８を介して映像信号電極２０６より上層、画素電極２１０より下層に制御信号電極２０３が設けられている点が、第１の実施形態と異なっている。制御信号電極２０３は全て一体化されて配線されており、外部入力により一括して制御信号が印加される。
【００５１】
初期電源投入時、画素電極２１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極２０３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極２１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極２１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００５２】
制御信号電極２０３には、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極２０３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極２１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、制御信号電極２０３の周辺部を平面的に画素電極２１０と一部重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。
【００５３】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００５４】
本実施形態に適用される配向方法、ギャップ材の形成方法は、第１の実施形態と同じ方法であり、以下に記載する実施形態においても同じである。
【００５５】
次に、第２の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図２を参照して説明する。
【００５６】
ガラス基板２０１上にアルミニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極２０２を形成した。走査信号電極２０２上にゲート絶縁膜２０４を成膜した後、ゲート絶縁膜２０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド２０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド２０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）２０６、ドレイン電極２０７を形成した。映像信号電極２０６、ドレイン電極２０７上にシリコン酸化膜から成る第１層間絶縁膜２０８をスパッタ成膜した後、第１層間絶縁膜２０８上にアルミニウムニウムをスパッタし、フォトリソグラフィー技術を用いて制御信号電極２０３を形成した。制御信号電極２０３上にシリコン酸化膜から成る第２層間絶縁膜２１８をスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極２０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール２０９を形成した。第２層間絶縁膜２１８上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状の画素電極２１０を形成し、ＴＦＴ基板２１１とした。また、ＩＴＯから成る共通電極２３０、カラーフィルタ２３２、ブラックマトリクス２３３、絶縁膜２２８を備えた対向基板２３１を用意した。
【００５７】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極２１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜２１４、２３４とした。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶２１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板２１６、２３６をそれぞれ貼り付けた。
【００５８】
次に、本発明の液晶表示装置の第３の実施形態を、図３の断面図を用いて説明する。図１と同じ素子は図１に２００を加えた番号で示している。第３の実施形態では、第１層間絶縁膜３０８及び第２層間絶縁膜３１８を介して画素電極３１０より上層に制御信号電極３０３が設けられ、画素電極３１０上の第２層間絶縁膜３１８は除去されている点が、第１の実施形態と異なっている。制御信号電極３０３は全て一体化されて配線されており、外部入力により一括して制御信号が印加される。
【００５９】
初期電源投入時、画素電極３１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極３０３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極３１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極３１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００６０】
制御信号電極３０３には、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極３０３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極３１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。また、この実施形態の場合は、画素電極３１０と制御信号電極３０３を重畳させてもディスクリネーションの遮光はできないことが明らかである。したがって、横方向電界の影響を考慮し、画素電極３１０と制御信号電極３０３とは間隔を空け、ディスクリネーションラインが、ディスクリネーションラインを通過する光路の手前で光が遮光されるようにブラックマトリクスを配置する必要がある。
【００６１】
なお、液晶層３１５と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００６２】
次に、第３の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図３を参照して説明する。
【００６３】
ガラス基板３０１上にアルミニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極３０２を形成した。走査信号電極３０２上にゲート絶縁膜３０４を成膜した後、ゲート絶縁膜３０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド３０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド３０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）３０６、ドレイン電極３０７を形成した。映像信号電極３０６、ドレイン電極３０７上にシリコン酸化膜から成る第１層間絶縁膜３０８をスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極３０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール３０９を形成した。第１層間絶縁膜３０８上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状の画素電極３１０を形成した。画素電極３１０上にシリコン酸化膜から成る第２層間絶縁膜３１８をスパッタ成膜した後、第２層間絶縁膜３１８上にアルミニウムニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて制御信号電極３０３を形成した。さらに
、フォトリソグラフィー技術を用いて各画素電極３１０上の第２層間絶縁膜３１８を除去し、ＴＦＴ基板３１１とした。また、ＩＴＯから成る共通電極３３０、カラーフィルタ３３２、ブラックマトリクス３３３、絶縁膜３２８を備えた対向基板３３１を用意した。
【００６４】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極３１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜３１４、３３４とした。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板の配向膜のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶３１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板３１６、３３６をそれぞれ貼り付けた。
【００６５】
第３の実施形態では、画素電極３１０と制御信号電極３０３の間を適度に開ける必要があり、空いた隙間を対向基板３３１のブラックマトリクス３３３で覆う必要がある。表示動作中には制御信号の振幅は１０Ｖ程度に下げるのが良いことは、第１、２の実施形態と同様であるが、制御信号の振幅が大きすぎると、それだけ横方向電界の影響も強くなり、ブラックマトリクス３３３によって遮光しなければならない幅が大きくなる点が異なる。画素電極３１０と制御信号電極３０３の間隔を２μｍとし、制御信号を振幅２０Ｖのままにした場合、画素電極３１０の端から１０μｍの幅を遮光する必要があった。
【００６６】
本発明の液晶表示装置の第４の実施形態を、図４の断面図を用いて説明する。図１と同じ素子は図１に３００を加えた番号で示している。第４の実施形態では、ゲート絶縁膜及び第１層間絶縁膜４０８を介して映像信号電極４０６より下層に制御信号電極４０３が設けられている点は第１の実施形態と同じであるが、制御信号電極４５３または４６３が映像信号電極４０６を挟むように分割して配置されている点が第１の実施形態と異なっている。また、左右の制御信号電極４５３がそれらに挟まれる画素電極４１０に対応し、左右の制御信号電極４６３がそれらに挟まれる画素電極４１０に対応して配置されることとなる。この場合も、第１の実施形態と同様に、制御信号電極４５３、４６３は走査信号電極と同層に形成されるため、走査信号電極を制御信号接続電極（図示せず）でクロスオーバーして隣接する画素の制御信号電極と接続されることとなる。
【００６７】
従って、このような配置では、各画素電極４１０は左右を一組の制御信号電極に挟まれる。第１の実施形態とは異なり、表示動作を反転駆動によって行う場合でも、制御信号電極４５３及びそれらに挟まれた画素電極４１０と制御信号電極４６３及びそれらに挟まれた画素電極４１０とは互いに隣接する配置であり、それらにおいて映像信号と制御信号の共通電極４３０に対する極性が常に一致するように制御信号電極４５３および４６３をバイアスすることができる。制御信号電極４０３は二入力であり、反転駆動時にはお互いに極性が逆となる。
【００６８】
初期電源投入時、画素電極４１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極４５３および４６３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極４１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極４１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００６９】
制御信号電極４５３および４６３は、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極４５３および４６３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極４１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、画素電極４１０と制御信号電極４５３、４６３とを一部重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。
【００７０】
また、表示動作中に制御信号電極４５３（または４６３）の共通電極４３０に対する電圧極性と２本の制御信号電極４５３（または４６３）に挟まれた画素電極４１０の共通電極４３０に対する電圧極性とを常に一致させることができるため、隣接する画素電極４１０と制御信号電極４５３との間、または隣接する画素電極４１０と制御信号電極４６３との間で発生する横方向電界が第１の実施形態よりも弱くなり液晶分子に対する影響が弱くなる。したがって、ディスクリネーションが画素電極内部に大きく侵入することはなくなり、遮光のために画素電極４１０と制御信号電極４５３または４６３とを一部重畳させる幅を狭くできるため、開口率が第１の実施形態より有利になる。
【００７１】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて、画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００７２】
第４の実施形態の液晶表示装置の製造方法は第１の実施形態と同じであるので説明を省略するが、制御信号電極の構造が第１の実施形態と異なっており、以下のような特徴を有する。
【００７３】
すなわち、第１の実施形態では、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号の極性が同極性のときは制御信号の振幅が１０Ｖとすると、遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要となる。したがって、さらに開口率を高くするためには、本実施形態のように、制御信号電極４０３を二入力とし、表示動作中においては隣接した画素電極４１０と制御信号電極４０３における映像信号と制御信号の極性が常に同極性となるようにするのが望ましいことがわかった。
【００７４】
次に、本発明の液晶表示装置の第５の実施形態を、図５の断面図及び図９の平面図を用いて説明する。図９は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図５は図９の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。図４と同じ素子は図４に１００を加えた番号で示している。第５の実施形態では、第１層間絶縁膜５０８及び第２層間絶縁膜５１８を介して映像信号電極５０６より上層、画素電極５１０より下層に制御信号電極５０３が設けられている点は第２の実施形態と同じであるが、制御信号電極５５３または５６３が映像信号電極５０６を挟むように分割して配置されている点が第２の実施形態と異なっている。
【００７５】
このような配置では、各画素電極５１０は左右を一組の制御信号電極５５３または５６３に挟まれる。第２の実施形態とは異なり、表示動作を反転駆動によって行う場合でも、制御信号電極５５３及びそれらに挟まれた画素電極５１０と制御信号電極５６３及びそれらに挟まれた画素電極５１０とは互いに隣接する配置であり、それらにおいて映像信号と制御信号の共通電極５３０に対する極性が常に一致するように制御信号電極５５３および５６３をバイアスすることができる。制御信号電極５５３、５６３がそれぞれ独立して制御されるように、第２層間絶縁膜５１８に設けられたコンタクトホール５１９を通して画素電極５１０と同時に形成された制御信号接続電極５４６により制御信号電極５５３、５６３が互いに分離される。従って、制御信号電極５０３は、制御信号電極５５３及び５６３の二入力の構成となっており、反転駆動時にはお互いに極性が逆となる。
【００７６】
初期電源投入時、画素電極５１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極５５３および５６３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極５１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極５１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００７７】
制御信号電極５５３および５６３は、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極５５３および５６３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極５１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。さらに、画素電極５１０と制御信号電極５５３、５６３の一部を重畳させることによって表示領域内への光の侵入を防止することもできる。
【００７８】
また、第４の実施形態と同様に、表示動作中に画素電極５１０と制御電極５５３または５６３との極性を常に一致させることができるため、隣接する画素電極５１０と制御信号電極５５３または５６３の間で発生する横方向電界の影響が弱くなる。したがって、遮光のために画素電極５１０と制御信号電極５５３または５６３を重畳させる幅を狭くできるため、開口率が第２の実施形態より有利になる。
【００７９】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて、画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００８０】
第５の実施形態の液晶表示装置の製造方法は第２の実施形態と同じであるので説明を省略するが、制御信号電極の構造が第２の実施形態と異なっており、以下のような特徴を有する。
【００８１】
すなわち、第２の実施形態では、隣接した画素電極１１０と制御信号電極１０３における映像信号と制御信号の極性が同極性のときは制御信号の振幅が１０Ｖとすると、遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要となる。したがって、さらに開口率を高くするためには、本実施形態のように、制御信号電極５０３を二入力とし、表示動作中においては隣接した画素電極５１０と制御信号電極５０３における映像信号と制御信号の極性が常に同極性となるようにするのが望ましいことがわかった。
【００８２】
次に、本発明の液晶表示装置の第６の実施形態を、図６の断面図を用いて説明する。図４と同じ素子は図４に２００を加えた番号で示している。第６の実施形態では、第１層間絶縁膜６０８及び第２層間絶縁膜６１８を介して画素電極６１０より上層に制御信号電極６０３が設けられ、画素電極６１０上の第２層間絶縁膜６１８は除去されている点は第３の実施形態と同じであるが、制御信号電極６５３または６６３が映像信号電極６０６を挟むように分割して配置されている点が第３の実施形態と異なっている。
【００８３】
このような配置では、各画素電極６１０は左右を一組の制御信号電極６５３または６６３に挟まれる。第３の実施形態とは異なり、表示動作を反転駆動によって行う場合でも、隣接する画素電極６１０と制御信号電極６５３または６６３において映像信号と制御信号の共通電極６３０に対する極性が常に一致するように制御信号電極６５３および６６３を配線することができる。制御信号電極６０３は二入力であり、反転駆動時にはお互いに極性が逆となる。
【００８４】
初期電源投入時、画素電極６１０に振幅が臨界電圧Ｖｃ以上の映像信号を印加し、同時に制御信号電極６５３および６６３に映像信号より振幅が大きく、なおかつ映像信号とは逆極性の制御信号を印加する。このとき、画素電極６１０の外部がベンド配向への核発生手段となり、スプレイ配向からベンド配向への初期転移が画素電極６１０の周辺部から進み、短時間で転移が完了する。
【００８５】
制御信号電極６５３および６６３は、表示に関係する電極からは完全に切り離して制御信号を印加することができる。したがって、表示動作中にも制御信号電極６５３および６６３に制御信号を適宜印加することにより、画素電極６１０に印加する電圧をＶｃ近くまで下げても、ベンド配向を安定に維持することが可能である。
【００８６】
また、第４の実施形態と同様に、表示動作中に画素電極６１０と制御電極６５３または６６３との極性を常に一致させることができるため、画素電極６１０と一定間隔を空けた制御信号電極６５３および６６３の間で発生する横方向電界の影響が弱くなる。したがって、共通電極６３０側に設けたブラックマトリクスによって遮光する幅を狭くできるため、開口率が第３の実施形態より有利になる。
【００８７】
なお、液晶層と基板との界面における液晶分子の配向方向は、第１の実施形態と同様に、必要に応じて、画素の短辺方向あるいは斜め４５度方向など、適当な方向とすることができる。
【００８８】
第６の実施形態の液晶表示装置の製造方法は第３の実施形態と同じであるので説明を省略するが、制御信号電極の構造が第３の実施形態と異なっており、以下のような特徴を有する。
【００８９】
すなわち、第３の実施形態では、隣接した画素電極３１０と制御信号電極３０３における映像信号と制御信号の極性が同極性のときは制御信号の振幅が１０Ｖとすると、遮光に必要な幅は５μｍであったが、逆極性のときは１０μｍ必要となる。したがって、さらに開口率を高くするためには、本実施形態のように、制御信号電極６０３を二入力とし、表示動作中においては隣接した画素電極６１０と制御信号電極６０３における映像信号と制御信号の極性が常に同極性となるようにするのが望ましいことがわかった。
【００９０】
次に、本発明の液晶表示装置の第７の実施形態を、図７の断面図及び図１０の平面図を用いて説明する。図１０は、液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めた平面図であり、図７は図１０の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。第１〜６の実施形態では、画素電極、制御信号電極、映像信号電極は絶縁層に接する形で絶縁層の下、中、上のいずれかに形成されたが、第７の実施形態においては、画素電極は絶縁層ではなく絶縁層の上に形成されたオーバーコート層上に形成され、さらにカラーフィルタ層が絶縁層の上にあってオーバーコート層に覆われ、画素電極の下に形成される。
【００９１】
ガラス基板７０１上には、走査信号電極７０２、ゲート絶縁膜７０４、半導体アイランド７０５、映像信号電極７０６、第１層間絶縁膜７０８、制御信号電極７０３、第２層間絶縁膜７１８、カラーフィルタ層７３２、オーバーコート層７１７、コンタクトホール７０９、画素電極７１０、配向膜７１４が順に形成され、ＴＦＴ基板７１１を構成する。
【００９２】
ガラス基板７２１上には、絶縁膜７２８、共通電極７３０、配向膜７３４が順に形成され、対向基板７３１を構成する。ＴＦＴ基板７１１と対向基板７３１との間には液晶層７１５が充填される。
【００９３】
走査信号電極７０２および映像信号電極７０６および半導体アイランド７０５を第１層間絶縁膜７０８で覆い、その上に遮光膜７１９（制御信号電極７０３と同層）およびカラーフィルタ７３２を形成する。さらにオーバーコート膜７１７で覆い、その上に画素電極７１０を形成する。画素電極７１０は、コンタクトホール７０９を介してドレイン電極７０７と接続される。これにより、画素電極７１０が走査信号電極７０２、映像信号電極７０６、半導体アイランド７０５から分離されるのみならず、ガラス基板７０１と７２１の重ね合わせ工程に高い精度を必要とせず、製造工程上の余裕が生まれるという利点もある。
【００９４】
第７の実施形態は、第１〜６の実施形態のいずれに適用しても良いが、特に第１、２、４、５の実施形態に適用すれば、制御信号電極を同時にブラックマトリクスとして利用できるためより有利である。また、本実施形態では、平面図として図１０を用いて説明したが、本実施形態の変形例として第１の実施形態のように制御信号電極を走査信号電極と同層に形成する場合には、図８のような配線パターン構成、また、第５の実施形態のように１つの制御信号電極を２つに分割し、走査信号電極とは別の層に形成する場合には、図９のような配線パターン構成とすることもできる。
【００９５】
次に、第７の実施形態の液晶表示装置の製造方法を図７、１０を参照して説明する。
【００９６】
ガラス基板７０１上にアルミニウムニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて走査信号電極７０２を形成した。走査信号電極７０２上にゲート絶縁膜７０４を成膜した後、ゲート絶縁膜７０４上に化学蒸着法によりアモルファスシリコンを成膜してイオン注入し、フォトリソグラフィー技術を用いてアモルファスシリコンからなる半導体アイランド７０５を形成し、各画素に対応した薄膜トランジスタの活性層とした。半導体アイランド７０５上にクロムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて映像信号電極（＝ソース電極）７０６、ドレイン電極７０７を形成した。映像信号電極７０６、ドレイン電極７０７上にシリコン酸化膜から成る第１層間絶縁膜７０８をスパッタ成膜した後、第１層間絶縁膜７０８上にアルミニウムニウムをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いてクロスハッチで示される制御信号電極７０３を形成した。制御信号電極７０３上にシリコン酸化膜から成る第２層間絶縁膜７１８をスパッタ成膜し、第２層間絶縁膜７１８上にカラーフィルタ７３２を形成した。カラーフィルタ７３２をオーバーコート膜７１７で覆った後、フォトリソグラフィー技術を用いて各ドレイン電極７０７上に画素電極と接続するためのコンタクトホール７０９を形成した。オーバーコート膜７１７上にＩＴＯをスパッタ成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてマトリクス状に画素電極７１０を形成し、ＴＦＴ基板７１１とした。また、ＩＴＯから成る共通電極７３０を備えた対向基板７３１を用意した。
【００９７】
上下基板に配向膜材料を塗布し、２００℃で１時間焼成して、画素電極７１０の短辺方向にラビング処理を施し、それぞれ配向膜７１４、７３４とした。基板周囲に熱硬化性シール剤を塗布し、上下基板の配向膜のラビング方向が平行になるように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性Δｎが０．１３のネマティック液晶７１５を注入し、注入孔を光硬化性樹脂で封止した。上下の基板に、偏光軸が互いに直交し、なおかつ液晶セルのラビング方向と４５度をなすように偏光板７１６、７３６をそれぞれ貼り付けた。
【００９８】
ここで、第１〜６の実施形態では、画素電極、制御信号電極、映像信号電極は絶縁層に接する形で絶縁層の下、中、上のいずれかに形成されたが、第７の実施形態においては、画素電極は絶縁層ではなく絶縁層の上に形成されたオーバーコート層上に形成されるので、画素電極が他電極よりもいっそう高い位置に形成され、ベンド配向の安定性はさらに優れることが確認できた。また、制御信号電極をブラックマトリクスとして利用できるように配線すれば、ＴＦＴ基板と対向基板との重ね合わせ工程に高い精度を必要としないため、製造工程上の余裕が生まれるという利点がある。
【００９９】
【発明の効果】
上述のように、本発明においては、画素電極間に走査信号電極および映像信号電極に加えて専用の制御電極を設け、制御電極と共通電極の間に強電界を発生させることにより、スプレイ配向からベンド配向への初期転移を迅速かつ確実に行い、なおかつ表示動作中にも制御電極と共通電極の間に強電界を発生させることにより、表示動作中にもベンド配向を安定に維持することができる。表示動作に必要な走査信号電極、映像信号電極、共通電極を使用しないので、表示動作を中断することがない。画素電極上にミクロパールなどの各発生手段を設ける必要がないので、黒表示における光漏れもない、高コントラストかつ高速応答な液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図８】本発明の第１、２の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板側の平面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板側の平面図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板側の平面図である。
【図１１】ベンド配向になっている液晶層の複屈折を補償するために２枚の負の複屈折補償板を用いた従来のＯＣＢ方式液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図１２】スプレイ配向及びベンド配向におけるギブスの自由エネルギーの印加電圧依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１、１２１、２０１、２２１、３０１、３２１、４０１、４２１、５０１、５２１、６０１、６２１、７０１、７２１、９０１、９２１ ガラス基板
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２ 走査信号電極
１０３、２０３、３０３、４０３、４５３、４６３、５０３、５５３、５６３、６０３、６５３、６６３、７０３ 制御信号電極
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４ ゲート絶縁膜
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０５ 半導体アイランド
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６ 映像信号電極
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７０７ ドレイン電極
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８ 第１層間絶縁膜
１０９、１１９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９、７０９ コンタクトホール
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０ 画素電極
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１ ＴＦＴ基板
１１４、１３４、２１４、２３４、３１４、３３４、４１４、４３４、５１４、５３４、６１４、６３４、７１４、７３４ 配向膜
１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５、７１５、９１５ 液晶層
１２８、２２８、３２８、４２８、５２８、６２８、７２８ 絶縁膜
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ 共通電極
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１ 対向基板
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２ カラーフィルタ
１３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３、７３３ ブラックマトリクス
１４６、５４６ 制御信号接続電極
２１８、３１８、５１８、６１８、７１８ 第２層間絶縁膜
９１６、９３６ 偏光板
９５６、９６６ 負の複屈折補償板
Claims (14)
- 第１の基板と、前記第１の基板上に交差して形成される複数の走査信号電極及び複数の映像信号電極と、前記複数の走査信号電極及び前記複数の映像信号電極に区画される複数の画素領域と、前記複数の画素領域の各画素領域に対応して形成される薄膜トランジスタ及びそれに接続される画素電極とを有するＴＦＴ基板と、第２の基板と、前記第２の基板上に前記複数の画素領域に渡って基準電位を与える共通電極とを有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板が前記画素電極及び前記共通電極がそれぞれ対向するようにして配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有し、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板が、それらと前記液晶層との界面における液晶分子の配向方向が平行となるように貼り合わせられて配置され、前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されない電界無印加状態ではスプレイ配向となり、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される電界印加状態では前記スプレイ配向からベンド配向に転移するＯＣＢ方式の液晶表示装置であって、前記複数の映像信号電極に隣接し、前記複数の映像信号電極と略平行に配置された制御信号電極を有し、前記制御信号電極は前記走査信号電極、前記映像信号電極、前記画素電極のいずれとも異なる層に配置され、前記制御信号電極は前記走査信号電極、前記映像信号電極とは独立した信号を印加できることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記制御信号電極は、前記映像信号電極及び前記画素電極よりも下層に配置される請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記制御信号電極は、前記映像信号電極より上層に配置され、前記画素電極より下層に配置される請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記制御信号電極は、前記画素電極及び前記映像信号電極より上層に配置される請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極及び前記制御信号電極は、端部が互いに平面的に重なる重畳領域を有し、前記重畳領域が、前記ＴＦＴ基板の前記対向基板と反対側から前記重畳領域に入射する光を遮光する請求項２又は３記載の液晶表示装置。
- 前記第１の基板上において、前記第１の基板及び前記液晶層の界面の液晶分子の配向方向が、前記走査信号電極の配線された方向と一致する請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第１の基板上において、前記第１の基板及び前記液晶層の界面の液晶分子の配向方向が、前記画素電極の各辺に対して４５度をなす方向である請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記走査電極、前記映像信号電極、前記薄膜トランジスタよりも上層、かつ、前記画素電極よりも下層にカラーフィルタ層が形成される請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の相対する面の最上層に配向膜がそれぞれ形成され、前記配向膜は、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の相対する面の最上層に光配向性の樹脂膜をそれぞれ塗布した後、前記樹脂膜に直線偏光した紫外線を照射することにより形成される配向膜であり、かつ、前記紫外線の偏光方向を制御することにより、前記液晶分子が前記配向膜と前記液晶層との界面において前記紫外線の偏光方向に対し平行または垂直方向に配向させられる配向膜である請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板は、前記画素領域を除く領域に対応して対向する前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の間に間隙支持部材を挟むことにより、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板の間隙を概略一定に保持する請求項１乃至９のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されない電界無印加状態ではスプレイ配向となり、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される電界印加状態では、前記電界印加状態の初期において前記制御信号電極と前記共通電極の間に前記液晶層の動作電界よりも大きな電界が印加されることにより、前記スプレイ配向からベンド配向への転移が促進される請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されて前記液晶層が動作している表示動作中においては、前記制御信号電極と前記共通電極との間に前記液晶層の動作電界よりも大きな電界が常時印加されることにより、前記液晶層にベンド配向を保持させる請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加される初期電源投入時において、前記画素電極及び前記制御信号電極には所定の電圧が印加され、前記画素電極及び前記制御信号電極に隣接する画素電極及び制御信号電極には、前記所定の電圧と逆極性の電圧が印加される請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極と前記共通電極との間に電界が印加されて前記液晶層が動作している表示動作中においては、前記画素領域に対応する映像信号及び制御信号と前記共通電極との間の電圧極性は常に一致する請求項１乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
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