JP2001255524A

JP2001255524A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2001255524A
Application number: JP2000063871A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Kitsu; 裕子岐津; Hiroyuki Osada; 洋之長田; Yasushi Kawada; 靖川田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高速で視野角が広く、表示輝度の高いアクティ
ブマトリクス型の液晶表示素子を提供すること。【解決手段】一対の基板（２１、２２）と、他方の基板
（２２）上に設置された電気的に連続な一つの電極（２
７）と、前記一方の基板（２１）上に設置された一方の
偏光板（２４）と、前記他方の基板上に設置された他方
の偏光板（２５）とを具備する液晶表示素子において、
前記一つの電極は前記多数の電極の一対辺を垂直に横切
る線分形状のスリット（２８）を有し、前記一方の偏光
板はその光学軸方位が前記線分形状のスリット方位と概
略４５度の角度を成し、前記他方の偏光板はその光学軸
方位が前記一方の偏光板の光学軸方位と概略９０度の角
度を成す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶を用いた表示素
子に関し、特にオフィス用の情報機器等に用いるアクテ
ィブマトリクス駆動方式の液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報ディスプレイ用表示素子として、こ
れまでに多くの液晶表示素子が提案されている。従来よ
り、ＴＮ方式（Twisted Nematic）とＳＴＮ方式（Auper
Twisted Nematic；特開昭６０−１０７０２０号参照）
を代表とするネマティック液晶を使用する液晶表示方式
が、広く用いられている。また、これら液晶表示方式
は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）利用ディスプレイと比
較して、薄型で消費電力が著しく少ない表示パネルを実
現できるという長所がある。特にＴＮ方式は、ＴＦＴ
（Thin Film Transistor）素子等を用いるアクティブマ
トリクス駆動方式との適合性に優れ、高精細、高表示性
能ディスプレイ向けに、広く用いられている。

【０００３】しかし、明暗表示を実現する際に、平面的
に一様な液晶配列の縦横変化を利用するため、中間輝度
表示の場合に、斜めに起き上がった液晶配列の見え方
（すなわち、光学的性質）が観測方位により異なり、こ
れが原因で方位によって表示輝度、表色が変動する不具
合（表示視野角が狭い問題）が発生する。

【０００４】表示視野角の広い液晶表示方式として、偏
光板を用いない表示方式、例えば、ゲスト・ホスト方式
（ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（J. A
ppl.Phys.）、４５巻、４７１８〜４７２３頁（１９７
４年）参照）やＰＤＬＣ方式（Polymer Dispersed Liqu
id Crysta1；特開昭６１−８３５１９号参照）等の技術
があるが、表示性能上の不具合として、明暗コントラス
ト比が低いという問題、さらにＰＤＬＣ方式の場合は直
視透過率が低いという問題を有している。また、アクテ
ィブマトリクス駆動方式との組合せにおいては、ゲスト
・ホスト方式の場合は画素電位の保持特性が悪く、また
ＰＤＬＣ方式の場合は素子が高温かつ強烈な光照射状態
におかれる投射方式での利用に限定されるため、駆動素
子特性が不安定化しやすく、広く実用化されるには至っ
ていない。

【０００５】偏光板を用いながら表示視野角が広い別の
液晶表示方式として、強誘電性液晶材料や反強誘電性液
晶材料を用いる表示方式が知られている。しかし、これ
ら材料は巨大な自発分極を有するため、駆動時に供給す
べき電荷量が多く、また表示切替え時に移動する電荷量
も多いため、アクティブマトリクス駆動方式による安定
な画像表示が困難である。

【０００６】偏光板を用いながら表示視野角が広く、ア
クティブマトリクス駆動方式にも適合する液晶表示方式
の一つとして、ＩＰＳ方式（In-Plane Switching;アプ
ライド・フィジックス・レター（Appl. Phys. Let
t.）、２２巻、１６５〜１６７頁（１９７３年）参照）
が考案されている。この方式は液晶配列の運動方向を概
略平面内に限定することで、表示視野角を広げる方式で
あるが、そのために櫛形電極を設置し、基板平面に平行
な駆動電場を発生させる必要がある。このため、画素有
効面積が狭い（開口率が低い）問題が発生する。

【０００７】別の液晶表示方式として、画素分割型ＶＡ
（Vertical Alignment）方式（ジャパニーズ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス（Jpn. J. App1.
phys.）、３１巻、Ｌ１６０３〜Ｌ１６０５頁（１９９
２年）参照）が考案されている。

【０００８】ＶＡ方式における動作原理は以下の通りで
ある。液晶材料には負の誘電異方性を有する材料を用い
る。液晶層は２枚の直交する偏光板の間に設置する。電
圧無印加時には、液晶配列は垂直配向状態をとる。光は
液晶層内で偏光状態を変えずに伝播し、出射時に遮断さ
れて暗表示を得る。垂直電場が印加されると、液晶は電
場とは垂直な方向を向こうとして、倒れた配列をとる。
光は液晶層内伝播中に偏光状態を変え、出射時に透過成
分が発生して明表示を得る。さらに、画素分割型ＶＡ方
式では、液晶配列の倒れる方位を複数設定し、その方位
へ液晶分子を誘導する手段を設けておくことで、どの観
測方位からも種々の倒れ方の配列が見えるようにし、液
晶層の光学的な性質を配列レベルで補償する。また、こ
の方式は、ネマティック液晶全般で弾性が相対的に低
い、捻れ変形を利用しないため、電圧オフ時の初期配列
への復帰が速く、高速表示が可能である。さらに、液晶
の初期配向操作としてラビング処理が必要無く、静電気
による素子劣化や基板汚染による電圧保持特性低下の懸
念がないため、アクティブマトリクス駆動方式に好適で
ある。

【０００９】所定の方位へ液晶が倒れるように制御する
技術としては、画素内に配向方位の異なる配向層を設け
る方法（特開平０３−１５０５３０号参照）、画素部の
上下界面に凹凸を設けてその斜面方向に液晶を誘導配列
させる方法（特開平０５−１７３１４２号参照）、画素
部の上下電極にスリットを設けて電極端部での傾いた電
場で液晶を配列させる方法（特開平０６−４３４６１号
参照）、およびこれらの組合せ技術が開示されており、
製造容易性の面から後者二方法が実用化されている。

【００１０】配向領域分割手段としての、スリットと凹
凸の優劣に関しては、以下の関係がある。スリット方式
は電場による制御のため、界面での垂直配列の微妙な傾
きを用いる凹凸方式より確実に配向領域分割ができる
が、スリットを対向電極側に設ける必要があるため、一
様な対向電極を用いる場合に比べて電極の面抵抗が上昇
し、フリッカやクロストーク等の表示不具合が発生しや
すくなる。凹凸方式はその逆で、対向電極の抵抗は従来
通りだが、凹凸部で配向方向および配向力に分布が出や
すく、またその配向力は電極近傍の電場による配向力よ
り弱いので、前記二種類の配列乱れはスリット型より起
きやすくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】画素分割型ＶＡ方式に
よる明状態での透過輝度は、直交偏光子に挟まれた平行
配列セルの透過輝度と同様の算出方法により求められ、
液晶配向方位と偏光子の光学軸方位が４５°を成す条件
で輝度最高（最高透過率の理論限界値の２５％）とな
る。このため、従来技術では、ほぼ均等な面積比で、直
交する偏光子の光学軸に対して４５°を成す四方位に液
晶分子が倒れるよう制御することを目指している。

【００１２】ところが、この方式をアクティブマトリク
ス駆動方式の各画素上にて実現しようとする場合、理想
とする、偏光子光学軸から４５°を成す方位から外れた
配列が発生して、明状態の輝度が低下するという問題が
ある。この現象には、主に二種類の要因が影響してい
る。

【００１３】第一の要因は、配列分割領域境界での配列
乱れである。電極スリット、または基板界面凹凸による
分割方式の場合、領域境界での液晶配列は相反する配向
制御の影響を受けて不安定化し、結果として、垂直配列
と、スリットや凹凸の稜線に沿って倒れた配列との準安
定状態、またはその両者が緩和して発生する放射状の平
面配列等、種々の平面方位を有する配列が発生する。こ
れら配列は明状態の画素上で暗線として認識され、分割
境界の総延長に応じて輝度を低下させる。特に、前記放
射状配列は、スリットや凹凸稜線の延長が長く、さらに
スリットの場合は幅が細いほど発生しやすくなる。その
ため、スリットや凹凸には、配列制御可能な設置密度の
下限があり、壊界総延長を短くすることは容易ではな
い。領域分割形状としては、画素に対して斜め線のスリ
ットや凹凸を設けると、縦横線状に設ける場合よりも総
延長が長くなり、不利である。

【００１４】第二の要因は、画素電極周辺部での配列の
歪みである。アクティブマトリクス駆動方式の各画素は
電気的に独立しており、その周囲または直下には、信号
線電極、ゲート線電極、隣接画素電極、さらに必要に応
じて補助容量電極等が設置されており、その各々は異な
る電位状態にある。そのため、画素電極端の各辺部で
は、近接した他電極との電位差に応じて、電極辺に沿
い、電極断面では傾斜した電場（Fringe Field）が発生
し、液晶分子はこの電場と垂直に配列しようとするた
め、結果として電極辺を垂直に横切って倒れた配列が発
生しやすくなる。そのため、偏光板の光学軸方位を画素
の辺方位に合わせ、液晶分子を斜め方向に倒す構成の画
素分割型ＶＡ方式では、画素周辺部が黒ずんで輝度が低
下する問題がある。現象としては軽微であるが同様の理
由により、偏光板の光学軸方位を斜め方位とし、液晶分
子を画素の辺方位に倒す構成の画素分割型ＶＡ方式で
は、画素角部が黒ずんで輝度が低下する問題がある。こ
の現象は、画素の電荷偏り防止のために隣接画素間で電
位極性（対向電極電位に対する画素電位の高低関係）を
反転させる、通常用いられる駆動法を適用すると、さら
に強調される。

【００１５】この現象を抑制する目的で、配向制御電極
を周囲に設置する技術（特開平０７−１３１６４号参
照）が開示されているが、平面内に非画素領域を増やす
ので、明状態の輝度がその分低下するうえ、製造プロセ
スの複雑化とコスト上昇を招く。さらに、一般に液晶表
示素子の各画素の概略平面形状は、正方形ではなく、縦
長の長方形である。周囲の電位差がほぼ同じに制御可能
であっても、電極端で辺を横切って倒れる液晶配列は、
倒れる液晶の総量が多い長辺側でより発生しやすい傾向
がある。そのため、正方形画素内で分割領域面積を均等
にすることを目指している前記技術を一般アクティブマ
トリクス画素に適用しても、視野角特性が十分補償され
ない。

【００１６】さらに、前記した第一の輝度低下要因を補
うために、駆動素子およびマトリクス状信号電極を画素
の直下に置き、画素開口率向上を図った構成（画素上置
き型）のアクティブマトリクス液晶表示素子では、前記
した第二の輝度低下現象が非常に強まるという問題が発
見された。図１に問題発現時の代表的現象を示す。図１
の横軸は隣接する画素間の電位差を白黒の二値レベル間
電位差で規格化した値であり、縦軸は最高値で規格化し
た白表示状態での素子透過光輝度である。対向電極に、
一画素につき一つの十字形のスリットを設けた素子の場
合、隣接間電位差が無い理想条件では十分な輝度が得ら
れるが、電位差が液晶のしきい電圧の１／４程度を越え
ると、輝度が急激に低下する。この結果は、仮に、焼き
付き等の表示不具合を無視して、対向電極電位に対する
画素電位極性を全画素同一とする駆動方式を採用したと
しても、隣接画素が白以外を表示すると白輝度が連動し
て低下することを意味している。この問題を回避するた
めの技術は知られていない。

【００１７】本発明の目的は、前記課題を解決し、高速
で視野角が広く高輝度なアクティブマトリクス駆動方式
の液晶表示素子を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、この発明の液晶表示素子は、以下のよ
うに構成されている。

【００１９】本発明の液晶表示素子は、一対の基板（第
１の基板及び第２の基板）と、一方の基板上に設置され
た電気的に独立かつ格子状の多数の電極（画素電極）お
よびこれと一対一に対応する駆動素子と、他方の基板上
に設置された電気的に連続な一つの電極（対向電極）
と、前記一方の基板上に設置された一方の偏光板（第１
の偏光板）と、前記他方の基板上に設置された他方の偏
光板（第２の偏光板）とを具備し、前記多数の電極は互
いに隣接し、前記駆動素子は前記多数の電極より下層に
設置され、前記一つの電極は前記多数の電極の一対辺を
垂直に横切る線分形状のスリットを有し、前記一方の偏
光板はその光学軸方位が前記線分形状のスリット方位と
概略４５°の角度を成し、前記他方の偏光板はその光学
軸方位が前記一方の偏光板の光学軸方位と概略９０°の
角度を成すことを特徴とする。

【００２０】本発明の液晶表示素子は、高速高視野角表
示が可能な画素分割型ＶＡ方式のうち、製造が容易で、
配向領域分割制御が安定に行えるという、電極スリット
利用方式の長所を活かしながら、対向電極の抵抗が高い
という、凹凸利用方式と比較した際の短所を、アクティ
ブマトリクス駆動方式の液晶表示素子に特有の現象を利
用して補うものである。

【００２１】すなわち、スリットにより規定する液晶分
子の倒れる方位と、アクティブマトリクス画素周辺で発
生する縦横方位の隣接電極間電場のうち、配列誘起性の
高い方の方位とを一致させることにより、画素上の分割
領域内部の配向均一性を向上させ、この配向方位を偏光
子の光学軸方位と４５°の角度に設定することで、明表
示時に輝度最高条件を満たす配列成分を増やすことがで
きる。

【００２２】前記配列誘起性の高い方の方位は、画素形
状と、画素周辺部での電位勾配の急峻度を考慮して決定
する。形状に関しては、前述の通り、一般には画素長辺
に沿ったスリット形状が望ましい。ただし、画素短辺に
（平面的あるいは積層方向で）近接して、大きな電位差
のある電極が存在する場合には、短辺に沿ったスリット
形状でもよい。

【００２３】さらに、配向分割境界の総延長は、画素一
辺の長さに等しく、十字やＸ文字等のスリット形状を用
いる場合の半分以下に抑えることができる。従来技術で
は途中で乱れた配列が発生する可能性がある、幅が細
く、長い直線形状でも、画素周辺での電場により分割配
列を安定化しているため、安定な配向分割が実現でき、
境界での暗線面積を最小限に抑えることができる。ま
た、スリット形状が単純、かつ電極全体に対する面積比
が低いため、電極低抗の上昇も最低限にとどめることが
できる。

【００２４】本発明の構成では、液晶の倒れる方位は左
右二方位であり、従来技術のうち四方位に倒れる構成の
液晶表示素子より全方位での視野角特性は劣る。しか
し、ディスプレイとして使われる状況を想定すると、上
下方位は観測者が観測方位を調整しやすく、また一度見
え方を調整すれば、観測者が複数並んで観測しても、表
示特性の位置による依存性は少ない。これに対して、左
右方位では、観測者が複数並んだ際の表示特性に位置依
存性が出やすく、この方向での視野角特性制御がより重
要である。

【００２５】本発明の液晶表示素子は、表示特性が重要
な左右方位の視野角特性が良好であり、かつ従来品より
高輝度である。さらに、上下方位の視野角特性も従来品
同等とする場合には、位相補償板を導入すればよい。位
相補償板の仕様および素子内での構成方法に関しては、
例えば、SID'98ダイジェスト、３１５頁（１９９８年）
記載の方法を用いることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００２７】まず、実施例１につて説明する。図３は、
本発明の実施例に係る液晶表示素子の平面図である。図
２は、図３に示す液晶表示素子をＡ−Ａ’線で切断した
様子を示す断面図である。

【００２８】本発明の実施例に係る液晶表示素子は、相
互に対向した一対の透明基板２１、２２と、これらの間
に封入された負の誘電異方性を有する液晶層２３と、こ
の液晶層２３と両透明基板２１、２２との界面に設置さ
れた配向層（図示せず）と、透明基板２１、２２を挟ん
で配置された一対の偏光板２４、２５とにより構成され
ている。下側の透明基板２１上には、多数の画素電極２
６が設置されている。上側の透明基板２２上には一枚の
対向電極２７が設置されている。対向電極２７には画素
電極２６と同一の平面周期でスリット２８が設けられて
いる。

【００２９】下側の透明基板２１には、一方向に延びる
複数本のゲート線電極３１と、第一の絶縁層３２を介し
て、前記一方向と直交する方向に延びる複数本の信号線
電極３３とが形成されている。両者の交点付近の最下層
には、駆動素子３４が形成されており、駆動素子３４の
一方の端子３４ａと信号線電極３３との交差部では、前
記第一の絶縁層３２は除去されている。また、ゲート線
電極３１と同じ高さに、補助容量電極３５が形成されて
いる。これら全てを覆って、第二の絶縁層３６が形成さ
れ、さらにその上に画素電極２６が格子状に形成されて
いる。画素電極２６と駆動素子３４の他方の端子３４ｂ
は、補助電極３７を介し、途中の層にある補助容量電極
３５とは短絡しないように接続されている。なお、補助
容量に関しては、補助容量電極３５と画素電極２６との
重なり部と、補助容量電極とそれより下層の誘電体層お
よび半導体層からなる積層部との、二箇所で容量を形成
している。補助電極３７は信号線電極３３と同じ高さで
あり、画素電極２６との重なり部の接続パッド３７ａの
第二の絶縁層３６、および補助容量電極３５との重なり
部の接続パッド３７ｂの第一の絶縁層３２は除去されて
いる。また、接続パッド３７ａ及び接続パッド３７ｂを
つなぐ線状部分は、スリット２８の直下に配置される。

【００３０】なお、第二の絶縁層３６には透明材料を用
いてもよいし、画素毎にＲＧＢ、ＣＭＹ等の着色層と
し、カラーフィルタを構成させてもよい。透明材料を用
いてカラー表示素子を製造する場合は、上側の透明基板
２２上にカラーフィルタを別途設置する。

【００３１】図３に示される、画素を縦に横切る破線パ
ターンは、上側の透明基板２２上の対向電極２７に設け
られたスリット２８の平面形状を示す。また、図３に示
される、欄外の破線矢印は下側の偏光板２４の光学軸方
位を、実線矢印は上側の偏光板２５の光学軸方位を、点
線矢印はスリット２８の方位をそれぞれ表す。つまり、
偏光板２５は、スリット２８の方位に対して略４５度の
角度の光学軸方位を有し、偏光板２４が、偏光板２５の
光学軸方位に対して略９０度の光学軸方位を有する。

【００３２】以下、本発明の実施例に係る液晶表示素子
の製造方法を説明する。０．７ｍｍ厚のガラス基板上
に、アモルファス・シリコンを５０ｎｍ堆積した後、こ
れをパターニングし、さらにレーザアニール処理により
微結晶化した後、補助容量形成領域および駆動素子領域
の端子部にイオンドーピング処理を施した。シリコン酸
化物を１５０ｍｍ堆積した後、駆動素子端子部、および
画素電極との接続部の直上をエッチング除去した。モリ
ブデン−タングステン合金を２５０ｍｍ堆積し、これを
図４（ａ）に示す網かけ部の形状にパターニングして、
ゲート線電極３１および補助容量電極３５を形成した。
このとき、図４（ａ）に示す破線部に形成した駆動素子
３４のチャネル部上に、ゲート線電極３１が設置される
ようにした。駆動素子領域の一部にイオンドーピング処
理を施し、駆動素子３４の端子部を完成した。シリコン
酸化物を６５０ｎｍ堆積した後、駆動素子端子部、およ
び画素電極２６との接続部の直上をエッチング除去し
た。モリブデン、アルミニウム−ネオジミウム合金、モ
リブデンの順に連続して厚さ６００ｍｍの金属層を積層
し、これを図４（ｂ）に示す網かけ部の形状にパターニ
ングして、信号線電極３３および補助電極３７を形成し
た。シリコン窒化物を４５０ｎｍ堆積した後、画素電極
２６との接続部の直上をエッチング除去した。さらにア
クリル系の透明感光性樹脂ＣＳＰ−Ｓ０１１（製品名、
富士フィルム、オーリン）を３μｍの厚さに形成し、画
素電極２６との接続部の直上をエッチング除去した。Ｉ
ＴＯ（インジウム・錫酸化物）を１００ｎｍ堆積し、こ
れを図４（ｃ）に示す形状にパターニングして、画素電
極２６を形成した。感光性樹脂ＣＳＰ−Ｓ０１１を４．
１μｍの厚さに形成し、これを４画素につき１つの割合
で図５に示す綱かけ部の形状にパターニングして、柱状
のスペーサ５１を形成した。最表面にＲＮ−１２０４
（製品名、日産化学）による垂直配向膜を７５ｎｍの厚
さに形成した。

【００３３】別の０．７ｍｍ厚のカラーフィルタ付きガ
ラス基板上に、ＩＴ０を１００ｍｍ堆積した後、これを
図６の形状にパターニングして、スリット２８を形成し
た。最表面にＲＮ−１２０４による垂直配向膜を７５ｍ
ｍの厚さに形成した。

【００３４】基板周囲に幅１ｍｍの接着層を形成し、ス
リット２８が図３に示す破線の位置に来るように両基板
を貼り合わせた後、負の誘電異方性を有する液晶材料Ｍ
ＬＣ−２０３９（製品名、メルク）を封入した。一対の
透明基板２１、２２の外側に一対の偏光板２４、２５
を、図３に示す欄外の光学軸配置となるよう貼り付け、
本発明の第一の実施例に係る液晶表示素子を作製した。

【００３５】本素子の性能を確認するため、比較例に示
す液晶表示素子を作製した。

【００３６】ここで、比較例１について説明する。下側
の駆動素子付き基板の作製方法は、実施例１と同様であ
る。上側基板としての、０．７ｍｍ厚のカラーフィルタ
付きガラス基板上に、ＩＴＯを１００ｍｍ堆積した後、
これを図７に示す形状にパターニングして、スリット２
８を形成した。最表面にＲＮ−１２０４による垂直配向
膜を７０ｍｍの厚さに形成した。以下、同様の工程によ
り、本発明の比較例１に係る液晶表示素子を作製した。

【００３７】続いて、比較例２について説明する。スリ
ット２８のパターニング形状が図８に示す通りであるこ
とを除き、比較例１と同様の工程により、本発明の比較
例２に係る液晶表示素子を作製した。

【００３８】素子性能評価は、以下の要領で実施した。
ゲート線電極、奇数番目の信号線電極、偶数番目の信号
線電極、および対向電極に、図９に示すタイミングチャ
ートに従って電圧を印加し、隣接画素間で同一の信号電
位極性を保つ状態で、明暗のチェッカー模様を表示させ
た。なお、図９で示した波形は、１フィールド時間を１
／６０秒として、４フィールド時間分、すなわち２画像
表示時間分に対応する。また、図９中には、ゲート線電
極については最初の３本のみを示した。残りのゲート線
電極でも選択パルス電圧（Ｖ_Ｈの状態）が順次現れる波
形である。奇数および偶数番目の信号線電極電位につい
ては、対向電極電位Ｖ_Ｃ（駆動素子特性によっては、Ｖ
_Ｃと信号電位中央値との間に数十から数百ｍＶの電圧差
を与える場合もあるが、図９では設定を省略している）
を基準に、明状態の画像信号振幅Ｖ_Ｂと、暗状態の画像
信号振幅Ｖ_Ｄとの電位状態を繰り返し、さらに電位極性
（対向電極電位に対する高低関係）を１フィールド時間
毎に反転する。なお、各フィールドの終了間際では次の
走査準備を行っており、両信号線電極電位は図示の通り
とは限らない。

【００３９】暗状態の画素信号振幅（Ｖ_Ｄ）を黒レベル
から白レベル（すなわち明状態、Ｖ _Ｂ）に変化させ、明
状態画素における透過輝度との関係をプロットした。そ
の結果を図１０に示す。横軸は暗状態画素の信号振幅、
縦軸は規格化した透過輝度である。比較例１による傾向
は前記課題の説明の際に示したものと同一で、隣接画素
間の僅かな電位差発生によって表示不具合が発生した。
比較例２の場合は画素間電位差による輝度低下は抑制さ
れたが、最高輝度が低かった。本発明の実施例１に係る
液晶表示素子の場合は、画素間電位差による輝度低下も
見られず、輝度も高かった。

【００４０】続いて、実施例２について説明する。下側
の駆動素子付き基板の作製方法は、実施例１と同様であ
る。上側基板としての、０．７ｍｍ厚のカラーフィルタ
付きガラス基板上に、アルミニウムを５００ｍｍ堆積し
た後、これを図１１の網かけ線形状１１０に示すように
パターニングした。さらにＩＴＯを１００ｍｍ堆積した
後、これを図１１に示す網かけ部形状にパターニングし
て、スリット２８を形成した。最表面にＲＮ−１２０４
による垂直配向膜を７０ｍｍの厚さに形成した。以下、
実施例１と同様の工程により、本発明の実施例２に係る
液晶表示素子を作製した。

【００４１】実施例１と同様の評価を実施したところ、
測定誤差の範囲で同一の特性が得られた。さらに、上側
基板の電極抵抗を測定したところ、一様なＩＴＯ電極を
形成した場合と同等の抵抗値が得られた。

【００４２】続いて、実施例３について説明する。下側
の駆動素子付き基板の作製方法は、柱状スペーサの形成
工程を省いた以外は、実施例１と同様である。上側のカ
ラーフィルタ付き基板の作製方法は、実施例１と同様で
ある。

【００４３】下側基板周囲に幅１ｍｍの接着層を形成
し、上側基板上に直径４．０μｍのミクロパール（製品
名、積水ファインケミカル）を１００個／平方ｍｍの密
度にて散布した後、上側基板上の電極スリットが図３に
示すの破線の位置に来るように、両基板を貼り合わせ
た。以下、実施例１と同様の工程により、本発明の実施
例３に係る液晶表示素子を作製した。

【００４４】実施例１と同様の評価を実施したところ、
最高輝度が約１％低下した以外は、実施例１と同様の特
性が得られた。

【００４５】続いて、実施例４について説明する。下側
の駆動素子付き基板の作製方法は、シリコン窒化物層の
形成工程までは実施例１と同様である。ただし、駆動素
子３４、ゲート線電極３１および補助容量電極３５は図
１３（ａ）に示す形状に、信号線電極３３および補助電
極３７は図１３（ｂ）に示す形状に、それぞれ形成し
た。

【００４６】緑色顔料を混入した感光性樹脂ＣＳＰ−Ｓ
０１１を３μｍの厚さに形成し、これを図１２（ａ）に
示すマスク透光部１２１の形状にパターニングした。な
お、図１２中の破線は画素電極の形成予定形状であり、
マスク透光部１２１は画素横方向周期の３倍の周期で繰
り返し現れる。青色顔料を混入した感光性樹脂ＣＳＰ−
Ｓ０１１を３μｍの厚さに形成し、これを図１２（ｃ）
のマスク透光部１２１の形状にパターニングした。赤色
顔料を混入した感光性樹脂ＣＳＰ−Ｓ０１１を３μｍの
厚さに形成し、これを図１２（ｃ）のマスク透光部１２
１の形状にパターニングした。

【００４７】ＩＴＯを１００ｍｍ堆積した後、これを図
４（ｃ）の形状にパターニングして、画素電極を形成し
た。感光性樹脂ＣＳＰ−Ｓ０１１を４．１μｍの厚さに
形成し、これを４画素につき１つの割合で図５に示す綱
かけ部の形状にパターニングして、柱状のスペーサ５１
を形成した。最表面にＲＮ−１２０４による垂直配向膜
を７５ｍｍの厚さに形成した。

【００４８】別の０．７ｍｍ厚ガラス基板上に、ＩＴＯ
を１００ｎｍ堆積した後、これを図６の形状にパターニ
ングして、スリット２８を形成した。最表面にＲＮ−１
２０４による垂直配向膜を７５ｎｍの厚さに形成した。
以下、第一の実施例と同様の組合せ工程により、本発明
の実施例４に係る液晶表示素子を作製した。

【００４９】実施例１と同様の評価を実施したところ、
測定誤差の範囲で同一の特性が得られた。

【００５０】ここで、上記説明した本発明の液晶表示素
子の作用効果等についてまとめる。

【００５１】上記説明した本発明の液晶表示素子は、画
素上置き型のアクティブマトリクス液晶表示素子に特有
の輝度低下要因を排するものである。上置き型画素の場
合、下層に設置された駆動素子と画素を電気的に接続す
る、補助電極が必要になるが、この電極には高導電性が
要求されるため、通常金属膜として形成されるので、こ
の直上領域は表示には使えない。さらに、駆動素子周辺
に発生する寄生容量を抑制するために、ゲート線電極は
直交する必要がある信号線電極以外の電極（画素電極や
補助容量電極等）から離して設置することが望ましい
が、その場合、前記補助電極には線状の引き回し部が発
生する可能性がある。本発明によれば、この線状の引き
回し部を、画素上に発生する配向領域境界の直下に設置
することで、補助電極追加による新たな非表示領域の発
生を回避できる。

【００５２】さらに、本発明の液晶表示素子によれば、
対向電極の抵抗をさらに下げることができる。アクティ
ブマトリクス駆動方式の液晶表示素子には、駆動用の信
号電極や電圧保持特性を補助するための補助容量電極が
設置され、これらは通常金属膜として形成されるため、
この直上領域は表示には使えない。対向電極上で、この
非画素領域に対応する位置に、光透過性の電極材料より
導電性の高い金属等の材料を成膜することで、スリット
形成による電極抵抗上昇を回避できる。

【００５３】さらにまた、本発明の液晶表示素子によれ
ば、表示輝度をより高めることができる。光反応性樹脂
等を用いて、柱状スペーサを非画素部に選択的に形成で
き、従来の主流技術である、樹脂等による小球体を基板
上に散布する方法を用いると必ず発生する、新たな非表
示領域の発生が回避される。さらに、本発明の構成の場
合、柱状スペーサの各辺を近接画素と平行に設置し、初
期状態にて液晶の垂直配列を得るための配向膜を柱状ス
ペーサ形成後に成膜することで、柱状スペーサの各面か
ら基板に対して水平な配向規制力を発生させることがで
き、画素周辺部での配列均一性をさらに向上させること
ができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、高速で視野角が広い画
素分割型ＶＡ方式を、画素面積が広く高輝度高精細化が
望める画素上置き型のアクティブマトリクス型の液晶表
示素子に適用可能となる。これにより、本発明によれ
ば、低コストで表示特性の優れた液晶表示素子を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画素上置き型のアクティブマトリクス液晶表示
素子に従来技術を適用した際の不具合を説明する素子特
性図。

【図２】本発明の実施例に係る液晶表示素子における画
素部の断面構造図。

【図３】本発明の実施例に係る液晶表示素子の平面構造
図。

【図４】本発明の実施例に係る液晶表示素子の下側基板
構成層の平面形状図。

【図５】本発明の実施例に係る液晶表示素子のスペーサ
平面配電図。

【図６】本発明の実施例に係る液晶表示素子における対
向電極の平面形状図。

【図７】本発明の比較例に係る液晶表示素子における対
向電極の平面形状図。

【図８】本発明の別の比較例に係る液晶表示素子におけ
る対向電極の平面形状図。

【図９】本発明に係る液晶表示素子用の駆動波形のタイ
ミングチャート。

【図１０】本発明に係る液晶表示素子の性能を説明する
表示特性図。

【図１１】本発明に係る液晶表示素子における対向電極
の平面形状図。

【図１２】本発明の別の実施例に係る液晶表示素子の製
造に用いるマスク平面形状図。

【図１３】本発明の別の実施例に係る液晶表示素子の下
側基板構成層の平面形状図。

【符号の説明】

２１、２２…透明基板２３…液晶層２４、２５…偏光板２６…画素電極２７…対向電極２８…スリット３１…ゲート線電極３２…第一の絶縁層３３…信号線電極３４…駆動素子３４ａ、３４ｂ…駆動素子の端子３５…補助容量電極３６…第二の絶縁層３７…補助電極３７ａ、３７ｂ…接続パッド５１…スペーサ１１０…低抵抗部１２０…遮光部１２１…透光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川田靖埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号株式会社東芝深谷工場内Ｆターム(参考） 2H089 LA10 QA14 RA05 RA06 RA10 TA02 TA09 TA15 2H091 FA08X FA08Z FD07 GA02 GA13 HA07 HA08 HA10 LA19 LA30 2H092 GA13 GA17 GA21 JA37 JB69 NA01 NA05 NA28 PA03 PA06 PA11 QA07 QA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された一対の第１及び第２の偏光
板と、これら一対の第１及び第２の偏光板の間に対向配置され
た一対の基板であって、前記第１の偏光板側に配置され
た第１の基板、及び前記第２の偏光板側に配置された第
２の基板と、これら一対の第１及び第２の基板の間に対向配置された
一対の電極であって、前記第１の基板側に配置された多
数の電極から成る画素電極、及び前記第２の基板側に配
置された電気的に連続した単一の対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に保持された液晶分
子を含む液晶層とを備え、前記対向電極が、前記画素電極の一対の辺を垂直に横切
る線分形状のスリットを有し、前記第２の偏光板が、前記線分形状のスリットの方位に
対して略４５度の角度の光学軸方位を有し、前記第１の偏光板が、前記第２の偏光板の光学軸方位に
対して略９０度の光学軸方位を有する、ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記画素電極に含まれる多数の電極夫々に
対応した駆動素子と、前記駆動素子から前記画素電極へ給電する補助電極とを
備え、前記補助電極の一部が、前記スリットの直下に設置され
る、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記対向電極は、異なる導電性を有する複
数の材料を含み、前記対向電極のうち前記画素電極と対向しない領域は、
これら複数の材料の中で相対的に導電性が高い材料を含
む、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記画素電極に隣接して配置された柱状樹
脂であって、前記液晶層の厚みを保持するためのスペー
サを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
素子。