JP2002098966A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2002098966A
JP2002098966A JP2000291603A JP2000291603A JP2002098966A JP 2002098966 A JP2002098966 A JP 2002098966A JP 2000291603 A JP2000291603 A JP 2000291603A JP 2000291603 A JP2000291603 A JP 2000291603A JP 2002098966 A JP2002098966 A JP 2002098966A
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Takashi Yamaguchi
剛史 山口
Yasushi Kawada
靖 川田
Shoichi Kurauchi
昭一 倉内
Atsuyuki Manabe
敦行 真鍋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ドメイン境界で生じる液晶分子の再配列の遅れ
を低減する。 【解決手段】液晶表示装置は一対の第1および第2電極
基板G1,G2と、第1および第2電極基板G1,G2
間に挟持される液晶層LQとを備える。特に、第2電極
基板G2はスリット14により液晶層LQを液晶分子の
チルト方向の異なる複数のドメインDM1,DM2に分
割して液晶分子配列を制御する対向電極12、およびス
リット14の形成された領域で液晶分子の配向を無効化
するように対向電極12を覆う配向膜13を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶層が一対の電
極基板間に挟持される液晶表示装置に関し、特に液晶分
子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに分割さ
れる液晶層を持つ液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電
力という特性からOA機器、情報端末、時計、テレビの
ような様々な分野で応用されている。特にアクティブマ
トリクス型液晶表示装置は、薄膜トランジスタ(Thin Fi
lm Transistor)を用いて画素のスイッチングを行うこ
とにより優れた応答性を得ることができるため、多くの
画像情報を表示しなくてはならない携帯テレビあるいは
コンピュータの表示モニタとして利用されている。
【0003】近年では、液晶表示装置の精細度および表
示速度の向上が情報量の増大に伴って要求され始めてい
る。精細度の向上はTFTアレイ構造を微細化して画素
数を増大することにより行われる。この場合、画素数の
増大に伴って液晶分子の配列をより短い時間内に遷移さ
せるために、現在の2倍から数十倍という液晶分子の応
答速度を得られるような液晶表示モードが必要となる。
この液晶表示モードとしては、例えばネマチック液晶を
用いたOCB型、VAN型、HAN型、π配列型、スメ
チック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶(Surface S
tabilized Ferroelectric Liquid Crystal)型、あるい
は反強誘電性液晶型が利用できる。
【0004】特にVAN型配向モードは、従来のツイス
トネマチック型(TN)型配向モードよりも速い応答速度
が得られることや、静電気破壊のような不良発生の原因
となる従来のラビング配向処理を垂直配向処理の採用に
より不要にできることから近年注目されている。さら
に、VAN型配向モードは視野角の補償設計が容易であ
り、液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメイ
ンに液晶層を分割するマルチドメイン形式にすることに
より広い視野角を得ることができる。この場合、例えば
スリットまたは突起が液晶分子配列を制御する電極に形
成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スリッ
トがドメイン分割のために用いられる場合、液晶分子の
配列がスリットの幅により規定されるドメイン境界で電
極により直接的に制御されないため、液晶分子を再配列
する遷移に時間を要し、応答速度を低下させるという問
題がある。
【0006】本発明の目的は、ドメイン境界で生じる液
晶分子の再配列の遅れを低減できる液晶表示装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一対の
第1および第2電極基板と、これら第1および第2電極
基板間に挟持される液晶層とを備え、これら第1および
第2電極基板の少なくとも一方はスリットにより液晶層
を液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインに分割
して液晶分子配列を制御する電極およびスリットの形成
された領域で液晶分子の配向を無効化する補正手段を含
む液晶表示装置が提供される。
【0008】この液晶表示装置では、補正手段がスリッ
トの形成された領域で液晶分子の配向を無効化する。こ
の場合、液晶分子の配列がドメイン境界で配向状態によ
る影響を受けずに遷移し易くなる。従って、液晶分子の
再配列の遅れが低減され、応答速度の速い高品位な画像
を表示することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態に係
るアクティブマトリクス型液晶表示装置について図1を
参照して説明する。
【0010】図1は液晶表示装置の断面構造を示す。液
晶表示装置はマルチドメイン形式のVAN型配向モード
で動作するもので、電極基板G1およびG2と、これら
電極基板G1およびG2間に挟持される液晶層LQとを
備える。液晶層LQは誘電率異方性が負であるネマチッ
ク液晶を含む液晶組成物および電極基板G1およびG2
間において液晶組成物を取り囲む周辺シール材により構
成される。電極基板G1およびG2はこの周辺シール材
によって貼り合わされて液晶層LQと一体化する。
【0011】電極基板G1はガラス板等の光透過性絶縁
基板1、絶縁基板1上でマトリクス状に配置される複数
の画素電極2、絶縁基板1上でこれら画素電極2の行に
沿って配置される複数の走査線3、絶縁基板1上でこれ
ら画素電極2の列に沿って配置される複数の信号線4、
各々絶縁基板1上で対応走査線3および対応信号線4の
交差位置近傍にスイッチング素子として配置される複数
の画素用薄膜トランジスタ5、および複数の画素電極2
を覆って形成され電圧無印加状態で液晶層LQの液晶分
子を基板平面に対して略垂直に配向する垂直配向膜6を
含む。各画素用薄膜トランジスタ5は絶縁基板1上に形
成されるアモルファスシリコンあるいはポリシリコンの
半導体層5Aと、ゲート絶縁膜1Aにより半導体層5A
から絶縁され対応走査線3に接続されるゲート電極5B
を有する。半導体層5Aはゲート電極5Bの両側にソー
ス領域およびドレイン領域を有し、ソース領域は対応画
素電極2に接続され、ドレイン領域は対応信号線4に接
続される。複数の走査線3、複数の信号線4、および複
数の薄膜トランジスタ5は絶縁層7により覆われる。こ
の絶縁層7は半導体層5Aのソース領域をそれぞれ露出
する複数のコンタクトホール8を有し、複数の画素電極
2はこれらコンタクトホール8で半導体層5Aのソース
領域にそれぞれコンタクトして絶縁層7上に形成され
る。これら画素電極2は各々スリット9により液晶層L
Qを液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメインDM
1およびDM2に分割して液晶層LQの液晶分子配列を
制御する。垂直配向膜6は各スリット9の幅により規定
されるドメイン境界で液晶分子を実質的に配向しないよ
うにする。ここでは、垂直配向膜6がスリット9を覆わ
ないように形成される。
【0012】電極基板G2は、ガラス板等の光透過性絶
縁基板11、複数の画素電極2に対向するように絶縁基
板11上に配置される対向電極12、この対向電極12
を覆って形成され電圧無印加状態で液晶層LQの液晶分
子を基板平面に対して略垂直に配向する垂直配向膜13
を含む。対向電極12は複数のスリット14により液晶
層LQを液晶分子のチルト方向の異なる複数のドメイン
DM1およびDM2に分割して液晶層LQの液晶分子配
列を制御する。垂直配向膜13は各スリット14の幅に
より規定されるドメイン境界で液晶分子を実質的に配向
しないようにする。ここでは、垂直配向膜13がスリッ
ト14を覆わないように形成される。
【0013】ここで、上述の液晶表示装置の製造方法に
ついて説明する。
【0014】電極基板G1の製造工程では、公知の製造
プロセスに従って成膜およびパターニングが絶縁基板1
上で繰り返され、上述の走査線3、信号線4、薄膜トラ
ンジスタ5、および絶縁層7が形成される。絶縁層7の
形成後、厚さ100nmのITO膜がスパッタ蒸着装置
により絶縁層7上に堆積される。このITO膜は所定の
マスクパターンを用いてパターニングされ、これにより
各々幅10μmのスリット9を構成する欠落部を持つ複
数の画素電極2を形成する。続いて、配向膜材料が複数
の画素電極2を覆って70nmの厚さで塗布され、さら
に180℃で30分焼成され、これにより垂直配向膜6
を形成する。この垂直配向膜6はエッチングにより画素
電極2のスリット9内において5μmの幅で絶縁層7を
露出するように除去される。
【0015】電極基板G2の製造工程では、厚さ100
nmのITO膜をスパッタ蒸着装置により絶縁基板11
上に堆積される。このITO膜は所定のマスクパターン
を用いてパターニングされ、これにより各々幅10μm
のスリット14を構成する複数の欠落部を持つ対向電極
12を形成する。この後、配向膜材料が対向電極12の
全面を覆って70nmの厚さで塗布され、さらに180
℃で30分焼成され、これにより垂直配向膜13を形成
する。この垂直配向膜13はエッチングにより対向電極
12のスリット14内において5μmの幅で絶縁基板1
1を露出するように除去される。
【0016】電極基板G1およびG2の貼り合せ工程で
は、例えば熱硬化型のアクリルまたはエポキシ系接着剤
が液晶注入口を残すように電極基板G1の外縁に沿って
配向膜6上に印刷され、さらに直径3.5μmの樹脂ス
ペーサが液晶注入空間を確保するために接着剤で囲まれ
た領域に均一に散布される。この後、電極基板G1およ
びG2が3.5μmの基板間隔となるように配向膜6お
よび13を内側にして重ねられ、接着剤を周辺シール材
として硬化するために加熱処理される。続いて、液晶組
成物が電極基板G1およびG2間において周辺シール材
により取り囲まれた液晶注入空間に液晶注入口から通常
の方法で注入され、さらに液晶注入口が紫外線硬化樹脂
で封止される。この後、偏光フィルム15および16が
偏光軸を互いに直交させて液晶層LQとは反対側となる
電極基板G1およびG2の表面にそれぞれ貼付けられ
る。液晶表示装置はこれにより完成する。
【0017】第1実施形態の液晶表示装置では、薄膜ト
ランジスタ5を介して画素電極2の電位設定を行うこと
により画素電極2および対向電極12間に電圧を印加す
ると、液晶層LQに電場が発生し、液晶分子が基板平面
に略垂直な配向状態から平行な配向状態に向かって変形
する。このとき、液晶分子のチルト方向はスリット9お
よび14による電場の傾きによりドメインDM1および
DM2において互いに逆になる。これにより良好な視野
角を得ることができる。
【0018】垂直配向膜6および13はスリット9およ
び14をそれぞれ覆わないように形成され、スリット9
および14の幅により規定されるドメイン境界で液晶分
子を実質的に配向しないようにする。この場合、液晶分
子の配列がドメイン境界で配向膜6および13の影響を
受けずに遷移し易くなる。従って、液晶分子の再配列の
遅れが低減され、応答速度の速い高品位な画像を表示す
ることができる。液晶表示装置を通常の方法で駆動して
液晶分子の応答速度を測定した結果、15msという良
好な応答速度を得ることができた。
【0019】以下、本発明の第2実施形態に係るアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置について図2を参照して
説明する。この液晶表示装置は図1に示す垂直配向膜6
および13がそれぞれスリット9および14を覆って形
成され、スリット部分における膜厚が電極部分における
膜厚の半分以下に設定されることを除いて第1実施形態
の液晶表示装置と同様に構成される。
【0020】図2はこの液晶表示装置の断面構造を示
す。図2において、第1実施形態と同様の部分を同一参
照符号で表し、その説明を簡略化あるいは省略する。
【0021】そこで、上述の液晶表示装置の製造方法に
ついて説明する。
【0022】電極基板G1の製造工程では、第1実施形
態と同様にして走査線3、信号線4、薄膜トランジスタ
5、および絶縁層7が形成される。絶縁層7の形成後、
厚さ100nmのITO膜がスパッタ蒸着装置により絶
縁層7上に堆積される。このITO膜は所定のマスクパ
ターンを用いてパターニングされ、これにより各々幅1
0μmのスリット9を構成する欠落部を持つ複数の画素
電極2を形成する。続いて、スリット9が樹脂材料によ
り埋められ、幅6μmのテーパ部20がこの樹脂材料を
パターニングすることにより形成される。この後、配向
膜材料が複数の画素電極2を覆って70nmの厚さで塗
布され、さらに180℃で30分焼成され、これにより
垂直配向膜6を形成する。ここで、テーパ部20の存在
により垂直配向膜6がスリット部分に存在しない場合を
含めてスリット部分における垂直配向膜6の膜厚を電極
部分における垂直配向膜6の膜厚の半分以下にすること
ができる。このような結果を得るため、テーパ部20は
高さ0.5〜2μmでテーパ角20度以上であることが
好ましい。また、テーパ部を形成する樹脂材料としては
例えばNN720(JSR社製),PC405G(JS
R社製)などを用いることができ、配向膜材料としては
溶液状での表面張力が33dyne/cm以上のもの、
例えばJALS−682,JALS−2022(いずれ
もJSR社製)を用いることができる。
【0023】電極基板G2の製造工程では、厚さ100
nmのITO膜をスパッタ蒸着装置により絶縁基板11
上に堆積される。このITO膜は所定のマスクパターン
を用いてパターニングされ、これにより各々幅10μm
のスリット14を構成する複数の欠落部を持つ対向電極
12を形成する。続いて、スリット14が樹脂材料によ
り埋められ、幅6μmのテーパ部21がこの樹脂材料を
パターニングすることにより形成される。テーパ部21
の構成、材料、プロセス等はテーパ部20と同様であ
る。電極基板G1およびG2の貼り合せ工程は第1実施
形態と同様である。
【0024】第2実施形態の液晶表示装置では、薄膜ト
ランジスタ5を介して画素電極2の電位設定を行うこと
により画素電極2および対向電極12間に電圧を印加す
ると、液晶層LQに電場が発生し、液晶分子が基板平面
に略垂直な配向状態から平行な配向状態に向かって変形
する。このとき、液晶分子のチルト方向はスリット9お
よび14による電場の傾きによりドメインDM1および
DM2において互いに逆になる。これにより第1実施形
態と同様に良好な視野角を得ることができる。
【0025】垂直配向膜6および13がスリット部分に
おいて電極部分における膜厚の半分以下の膜厚に設定さ
れ、スリット9および14の幅により規定されるドメイ
ン境界で液晶分子を実質的に配向しないようにする。こ
の場合、液晶分子の配列がドメイン境界で配向膜6およ
び13の影響を受けずに遷移し易くなる。従って、液晶
分子の再配列の遅れが低減され、応答速度の速い高品位
な画像を表示することができる。液晶表示装置を通常の
方法で駆動して液晶分子の応答速度を測定した結果、1
8msという良好な応答速度を得ることができた。
【0026】図3は従来の液晶表示装置の断面構造を示
す。この液晶表示装置は第1実施形態において、垂直配
向膜6および13をエッチングによりそれぞれスリット
9および14内において5μmの幅で絶縁基板1および
11を露出するように除去しないことにより得られる。
この液晶表示装置を通常の方法で駆動して液晶分子の応
答速度を測定した結果、応答速度が第1実施形態および
第2実施形態よりも遅い25msという値となった。
【0027】尚、本発明は上述の実施形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能であ
る。
【0028】例えば第2実施形態のテーパ部20および
21は、図2に示すスリット9および14を埋める液晶
材料を上述のテーパ角を持たせずにパターニングして得
られる幅8μmの樹脂材料層にそれぞれ置き換え、配向
膜6および13がスリット9および14の幅により規定
されるドメイン境界で液晶分子を実質的に配向しないよ
うにしてもよい。この場合、液晶表示装置を通常の方法
で駆動して液晶分子の応答速度を測定した結果、20m
sという良好な応答速度を得ることができた。
【0029】また、各実施形態では、配向膜6および1
3の両方がスリット9および14の幅により規定される
ドメイン境界で液晶分子を実質的に配向しないように形
成されるが、これら配向膜6および13の一方は対応ス
リットの幅により規定されるドメイン境界で液晶分子を
配向するように形成されてもかまわない。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ドメイン
境界で生じる液晶分子の再配列の遅れを低減できる液晶
表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の断
面構造を示す図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の断
面構造を示す図である。
【図3】液晶分子の応答速度について本発明と比較され
る従来の液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
2…画素電極 12…対向電極 6,13…配向膜 9,14…スリット LQ…液晶層 G1,G2…電極基板 DM1,DM2…ドメイン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉内 昭一 埼玉県深谷市幡羅町一丁目9番地2号 株 式会社東芝深谷工場内 (72)発明者 真鍋 敦行 埼玉県深谷市幡羅町一丁目9番地2号 株 式会社東芝深谷工場内 Fターム(参考) 2H088 HA02 HA03 LA03 MA18 2H090 HA14 HC10 HD14 LA01 MA01 MA06 MA10 MA15 2H092 GA13 GA20 HA02 HA04 HA06 MA05 NA04 PA02 QA18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の第1および第2電極基板と、前記
    第1および第2電極基板間に挟持される液晶層とを備
    え、前記第1および第2電極基板の少なくとも一方はス
    リットにより前記液晶層を液晶分子のチルト方向の異な
    る複数のドメインに分割して液晶分子配列を制御する電
    極および前記スリットの形成された領域で液晶分子の配
    向を無効化する補正手段を含むことを特徴とする液晶表
    示装置。
  2. 【請求項2】 前記補正手段は、前記電極を覆う配向膜
    の一部として前記スリットの形成領域に配置される欠落
    部により構成されることを特徴とする請求項1に記載の
    液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記補正手段は前記電極を覆う配向膜の
    一部として前記スリットの形成領域に配置されこの領域
    以外における膜厚の半分以下である膜厚の薄膜部により
    構成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示
    装置。
  4. 【請求項4】 電圧無印加状態で液晶分子は基板平面に
    対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項1
    に記載の液晶表示装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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