JP2003315799A

JP2003315799A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003315799A
Application number: JP2002118140A
Authority: JP
Inventors: Natsuko Fujiyama; 奈津子藤山; Akio Murayama; 昭夫村山; Kazuyuki Haruhara; 一之春原; Yasushi Kawada; 靖川田; Yuzo Hisatake; 雄三久武; Takashi Yamaguchi; 剛史山口; Kisako Ninomiya; 希佐子二ノ宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＭＶＡモードを採用した場合であってもアレイ
基板と対向基板との高精度な位置合わせなしで製造可能
な液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の液晶表示装置１は、画素電極１０
と配向膜１１とを備えたアレイ基板２と、共通電極１６
と配向膜１７とを備えた対向基板３と、基板２，３間に
挟持された液晶層４とを具備し、電極１０，１６間に電
圧を印加した場合に液晶層４の電極１０，１６間に挟ま
れた領域である画素領域内に電界の強さが互いに異なる
第１及び第２領域を形成し、第１及び第２領域はそれぞ
れ液晶層４を含む面内の一方向に延びた形状を有し且つ
前記面内の前記方向と交差する方向に交互に及び繰り返
し配列し、液晶層４に含まれる液晶分子に対する配向膜
１１，１７のアンカリング強度は１．０×１０^-4Ｎ／ｍ
以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力である等の様々な特徴を有しており、ＯＡ機器、情報
端末、時計、及びテレビ等の様々な用途に応用されてい
る。特に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を
有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレ
ビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモ
ニタとして用いられている。

【０００３】近年、情報量の増加に伴い、画像の高精細
化や表示速度の高速化に対する要求が高まっている。こ
れら要求のうち画像の高精細化は、例えば、上述したＴ
ＦＴが形成するアレイ構造を微細化することによって実
現されている。

【０００４】一方、表示速度の高速化に関しては、従来
の表示モードの代わりに、ネマチック液晶を用いたＯＣ
Ｂモード、ＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モー
ド、ＨＡＮモード、及びπ配列モードや、スメクチック
液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（Surface Stabil
ized Ferroelectric Liquid Crystal）モード及び反強
誘電性液晶モードを採用することが検討されている。

【０００５】これら表示モードのうち、ＶＡＮモードで
は、従来のＴＮ（Twisted Nematic）モードよりも速い
応答速度を得ることができ、しかも、垂直配向のため静
電気破壊などの不良を発生させるラビング処理が不要で
ある。なかでも、マルチドメイン型ＶＡＮモード（以
下、ＭＶＡモードという）は、視野角の補償設計が比較
的容易なことから特に注目を集めている。

【０００６】しかしながら、ＭＶＡモードを採用した従
来の液晶表示装置では、アレイ基板だけでなく、対向基
板に対しても畝状突起構造を形成するか或いは対向基板
上の共通電極にスリットなどを設ける必要がある。その
ため、アレイ基板と対向基板との位置合わせを極めて高
い精度で行わなければならず、その結果、コストの上昇
や信頼性の低下を生じてしまう。

【０００７】また、近年では、ＴＮモードの液晶表示装
置の製造において、アレイ基板にカラーフィルタ層を形
成する技術が実用化され始めている。この技術による
と、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせてセルを形成
する際に、カラーフィルタ層を構成する各色領域と画素
電極とを位置合わせする必要がない。したがって、この
ような技術をＭＶＡモードの液晶表示装置の製造にも適
用することが望まれるが、従来のＭＶＡモードの液晶表
示装置では、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせてセ
ルを形成する際に、それらの間で畝状突起構造やスリッ
トの位置合わせを行う必要がある。そのため、従来のＭ
ＶＡモードの液晶表示装置では、アレイ基板にカラーフ
ィルタ層を形成したとしても、ＴＮモードの液晶表示装
置で得られる利益を享受することはできなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、ＭＶＡモードを採用した
場合であっても、アレイ基板と対向基板とを高精度に位
置合わせすることなく製造することが可能な液晶表示装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みて為されたものであり、一方の主面に画素電極と前
記画素電極を被覆した第１配向膜とを備えたアレイ基板
と、前記アレイ基板の前記画素電極が設けられた面に対
向して配置され且つ前記アレイ基板との対向面に共通電
極と前記共通電極を被覆した第２配向膜とを備えた対向
基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持さ
れた液晶層とを具備し、前記画素電極と前記共通電極と
の間に電圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電
極と前記共通電極とに挟まれた領域である画素領域内
に、電界の強さが互いに異なる第１及び第２領域を形成
し、前記第１及び第２領域はそれぞれ前記液晶層を含む
面内の一方向に延びた形状を有し且つ前記面内の前記方
向と交差する方向に交互に及び繰り返し配列し、前記液
晶層に含まれる液晶分子に対する前記第１及び第２配向
膜のアンカリング強度は１．０×１０^-4Ｎ／ｍ以下であ
ることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

【００１０】本発明において、第１領域と第２領域と
は、液晶層に対して光源側及び観察者側に偏光板を配置
した状態で画素電極と共通電極との間に電圧を印加した
場合、透過率または反射率が互いに異なる領域として観
察することができる。すなわち、上記第１及び第２領域
は、実際に電界の強さを測定すること、及び／または、
透過率または反射率を調べることにより確認することが
できる。

【００１１】本発明において、第１領域と第２領域とは
必ずしも明確な境界を有していなくてもよい。すなわ
ち、電界の強さや透過率または反射率の大きさは第１領
域と第２領域との配列方向に連続的に変化してもよい。

【００１２】なお、第１領域と第２領域とが明確な境界
を有していない場合、第１領域の幅と第２領域の幅との
和はそれらの境界値には殆ど依存しないが、第１及び第
２領域の個々の幅はそれらの境界値をどこに設定するか
に応じて変化する。したがって、第１領域と第２領域と
の間の境界を求める必要がある場合は、それらの境界値
として、例えば、電界の強さや透過率または反射率の平
均値などのような適当な値を使用すればよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図に
おいて、同様または類似する構成要素には同一の参照符
号を付し、重複する説明は省略する。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表
示装置を概略的に示す断面図である。図１に示す液晶表
示装置１は、ＭＶＡ型の液晶表示装置であって、アクテ
ィブマトリクス基板（或いは、アレイ基板）２と対向基
板３との間に液晶層４を挟持させた構造を有している。
これらアクティブマトリクス基板２と対向基板３との間
隔は図示しないスペーサによって一定に維持されてい
る。また、この液晶表示装置１の両面には、偏光フィル
ム５が貼り付けられている。

【００１５】アクティブマトリクス基板２は、ガラス基
板のような透明基板７を有している。透明基板７の一方
の主面上には配線及びスイッチング素子８が形成されて
いる。また、それらの上には、カラーフィルタ層９、画
素電極１０、及び配向膜１１が順次形成されている。

【００１６】透明基板７上に形成する配線は、アルミニ
ウム、モリブデン、及び銅などからなる走査線及び信号
線などである。また、スイッチング素子８は、例えば、
アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、
アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、及びタンタル
などをメタル層としたＴＦＴであり、走査線及び信号線
などの配線並びに画素電極１０と接続されている。アク
ティブマトリクス基板２では、このような構成により、
所望の画素電極１０に対して選択的に電圧を印加するこ
とを可能としている。

【００１７】透明基板７と画素電極１０との間に介在す
るカラーフィルタ層９は、青、緑、赤の着色層９ａ〜９
ｃで構成されている。カラーフィルタ層９には、コンタ
クトホールが設けられており、画素電極１０は、このコ
ンタクトホールを介してスイッチング素子と接続されて
いる。

【００１８】画素電極１０は、ＩＴＯのような透明導電
材料で構成され得る。画素電極１０は、例えばスパッタ
リング法などにより薄膜を形成した後、フォトリソグラ
フィ技術及びエッチング技術を用いてその薄膜をパター
ニングすることにより形成することができる。

【００１９】配向膜１１は、ポリイミドなどの透明樹脂
からなる薄膜で構成されている。なお、本実施形態で
は、この配向膜１１には、ラビング処理は施さずに垂直
配向性を付与している。

【００２０】対向基板３は、ガラス基板のような透明基
板１５上に、共通電極１６及び配向膜１７を順次形成し
た構造を有している。これら共通電極１６及び配向膜１
７は、画素電極１０及び配向膜１１と同様の材料で形成
され得る。なお、本実施形態では、共通電極１６は平坦
な連続膜として形成されている。

【００２１】図２は、図１に示す液晶表示装置で利用可
能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図２に示
す構造では、１つの画素電極１０は４つの櫛形部分１０
ａ〜１０ｄで構成されている。画素電極１０を構成する
各部分１０ａ〜１０ｄには、複数のスリット２０が一定
の周期で及び互いに平行に設けられている。また、スリ
ット２０の長手方向は各部分１０ａ〜１０ｄ間で互いに
異なっている。図１に示す液晶表示装置１では、このよ
うな構成を採用することにより、画素領域を、画素電極
１０を構成する部分１０ａ〜１０ｄに対応して、液晶分
子のチルト方向が互いに異なる４つのドメインへと分割
することができる。これについては、図３（ａ）〜
（ｄ）を参照しながら説明する。

【００２２】図３（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す液晶表
示装置に図２に示す構造を採用した場合に生じる液晶分
子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図３
（ａ），（ｃ）は平面図であり、図３（ｂ），（ｄ）は
図３（ａ），（ｃ）に示す構造を図中下側から見た側面
図である。また、図３（ａ）〜（ｄ）では、簡略化のた
め、幾つかの構成要素を省略している。

【００２３】画素電極１０と共通電極１６との間に電圧
を印加していない場合、配向膜１１，１７は、液晶層４
を構成する液晶分子２５，具体的には誘電率異方性が負
の液晶分子，にそれらを垂直配向させるように作用す
る。そのため、液晶分子２は、それらの長軸が配向膜１
１の膜面に対してほぼ垂直となるように配向する。

【００２４】画素電極１０と共通電極１６との間に比較
的低い第１電圧を印加すると、画素電極１０に設けたス
リット２０の上方には漏れ電界が生じる。そのため、そ
こでは、電気力線は図３（ｂ）に示すように傾く。

【００２５】画素電極１０と共通電極１６との間に電圧
を印加することによって生じる電界はその電気力線に垂
直な方向に液晶分子２５を配向させるように作用する。
したがって、液晶分子２５は、配向膜１１，１７及び電
界からの作用によって、図３（ａ）に示すように配向し
ようとする。

【００２６】しかしながら、図３（ａ）に示す状態で
は、右側の液晶分子２５の配向状態と左側の液晶分子２
５の配向状態とが干渉し合う。そのため、液晶分子２５
は、図中、上向きまたは下向きにチルト方向を変化させ
て、より安定な配向状態をとろうとする。

【００２７】ここで、図３（ａ）に示すように、画素電
極１０の一対のスリット２０に挟まれた部分及びその近
傍が、図中、上下方向に関して対称的な（或いは、等方
的な）形状を有しているとする。この場合、液晶分子２
５が、矢印３１で示すように上向きにチルト方向を変化
させる確率と、矢印３２で示すように下向きにチルト方
向を変化させる確率とは等しくなる。

【００２８】これに対し、図３（ｃ）に示すように、画
素電極１０の一対のスリット２０に挟まれた部分及びそ
の近傍が、図中、上下方向に関して非対称な（或いは、
異方的な）形状を有している場合、画素電極１０の両端
部間で電気力線が非対称となり、同様に、スリット２０
の両端部間でも電気力線が非対称になる。そのため、液
晶分子２５が矢印３２で示す方向に配向した配向状態
は、液晶分子２５が矢印３１で示す方向に配向した配向
状態に比べてより安定となる。その結果、液晶分子２５
の平均的なチルト方向（ディレクタ）は、図３（ｃ）に
矢印３２で示すように下向きとなる。

【００２９】画素電極１０と共通電極１６との間に印加
する電圧を第１電圧よりも高い第２電圧にまで高める
と、配向膜１１，１７が液晶分子２５を垂直配向させよ
うとする作用に対して、電界が液晶分子２５をその電気
力線に垂直な方向に配向させようとする作用がより大き
くなる。したがって、液晶分子２５は、水平配向に近づ
く方向にチルト角を変化させる。

【００３０】ここで、電極１０，１６間に印加する電圧
を第２電圧とした場合でも、電極１０，１６間に印加す
る電圧を第１電圧とした場合と同様に、液晶分子２５が
矢印３２で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子２
５が矢印３１で示す方向に配向した配向状態に比べてよ
り安定である。そのため、電極１０，１６間に印加する
電圧を第１及び第２電圧間で変化させた場合、液晶分子
２５のディレクタはスリット２０の配列方向に垂直な面
内で変化することとなる。すなわち、電極１０，１６間
に印加する電圧を第１及び第２電圧間で変化させた場
合、液晶分子２５は、その平均的なチルト方向をスリッ
ト２０の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角
を変化させる。

【００３１】したがって、画素電極１０を構成する４つ
の部分１０ａ〜１０ｄ間でスリット２０の長手方向を異
ならしめることにより、液晶分子２５のチルト方向を図
２に示すように維持したまま、そのチルト角を変化させ
ることができる。すなわち、アクティブマトリクス基板
２に設けた構造のみで、１つの画素領域内に液晶分子２
５のチルト方向が互いに異なる４つのドメインを形成す
ることができる。また、本実施形態では、液晶分子２５
の平均的なチルト方向をスリット２０の配列方向に垂直
な面内に維持したままチルト角を変化させることができ
るため、より速い応答速度を実現することができるのに
加え、配向不良が発生し難く、良好な配向分割が可能で
ある。

【００３２】本実施形態では、このように、画素領域内
に平面波状の電界の強さの分布を形成するとともにその
強さを変化させて液晶層４の光学特性を制御することに
より表示を行う。ところで、上述したような制御を行う
場合、液晶層４中の画素電極１０上の部分には、スリッ
ト２０上の部分に比べてより強い電界が形成される。そ
のため、画素電極１０上の部分では、スリット２０上の
部分に比べて、液晶分子２５はより大きく倒れる。すな
わち、液晶層４の画素電極１０上の部分とスリット２０
上の部分とでは、液晶分子２５の平均的なチルト角は互
いに異なる。このようなチルト角の違いは、光学的な違
いとして観察可能である。

【００３３】図４は、図１に示す液晶表示装置で図２に
示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例
を示す図である。なお、図４は、液晶層４に対して光源
側及び観察者側のそれぞれに偏光板（或いは、偏光フィ
ルム）を配置した状態で、電極１０，１６間に第１電圧
乃至第２電圧の範囲内の第３電圧を印加した場合に観察
される平面波状の透過率分布を示している。このよう
に、本実施形態によると、図１乃至図３を参照して説明
した特徴は、光学的特徴として観察することも可能であ
る。

【００３４】図２乃至図４を参照して説明した構造で
は、スリット２０の幅を一定としたが、スリット２０の
幅をその長手方向に沿って変化させてもよい。

【００３５】図５は、図１に示す液晶表示装置で利用可
能な構造の他の例を概略的に示す平面図である。また、
図６は、図１に示す液晶表示装置に図５に示す構造を採
用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す
図である。なお、図５では、画素電極１０を構成する４
つの部分１０ａ〜１０ｄのうち部分１０ａのみが描かれ
ており、図６では、図５に示す部分１０ａの一部のみが
描かれている。

【００３６】図５及び図６に示す構造では、スリット２
０の幅は画素電極１０の中央部から周縁部に向けて連続
的に増加している。このような構造によると、図６に示
すように、スリット２０の下端における液晶配向及び画
素電極１０のスリット２０に挟まれた部分の上端におけ
る液晶配向に加え、スリット２０の両側端における液晶
配向も、ディレクタの方向が矢印３２で示す方向となる
ように作用する。したがって、図５及び図６に示す構造
によると、透過率や応答速度をさらに向上させることが
できる。

【００３７】上記の説明では、画素電極１０にスリット
２０を設けることにより、各ドメイン内に、電界の強さ
が弱い領域と電界の強さが強い領域とを交互に及び周期
的に配列した電界分布を生じさせた。このようにスリッ
ト２０を利用した場合、比較的高い自由度で設計を行う
ことが可能である。しかしながら、そのような電界分布
は他の方法で生じさせることもできる。これについて
は、図７（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。

【００３８】図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１に
示す液晶表示装置で利用可能な構造のさらに他の例を概
略的に示す断面図である。図７（ａ）に示す構造では、
画素電極１０にスリット２０を設ける代わりに、画素電
極１０上にスリット２０と同様のパターンで誘電体層２
１が設けられている。この場合、アクリル系樹脂、エポ
キシ系樹脂、ノボラック系樹脂などのように誘電体層２
１の誘電率が液晶材料の誘電率よりも低ければ、誘電体
層２１の上方に電界の強さがより弱い領域を形成するこ
とができる。したがって、スリット２０を形成した場合
と同様の効果を得ることができる。

【００３９】図７（ｂ）に示す構造では、画素電極１０
にスリット２０を設ける代わりに、画素電極１０上に透
明絶縁体層２２を介して配線２３が設けられている。配
線２３は、例えば、信号線、ゲート線、補助容量配線な
どであり、スリット２０と同様のパターンで配列してい
る。このような構造によると、配線２３の上方に電界の
強さがより強い領域を形成することができる。したがっ
て、この場合も、スリット２０を形成した場合と同様の
効果を得ることができる。

【００４０】なお、液晶表示装置１が透過型である場
合、誘電体層２１及び配線２３の材料は、透過率の観点
から、透明な材料であることが好ましい。また、液晶表
示装置１が反射型である場合、誘電体層２１及び配線２
３の材料として、透明な材料に加え、金属材料のように
不透明な材料を用いてもよい。

【００４１】さて、本実施形態では、液晶層４に含まれ
る液晶分子２５に対する配向膜１１，１７のアンカリン
グ強度（或いは、アンカリングエネルギー）を所定の範
囲内とする。まず、アンカリング強度について図８を参
照しながら説明する。

【００４２】図８は、配向膜界面におけるアンカリング
の概念図である。図８に示すように均一に配向したネマ
チック液晶を考えた場合、単位面積当たりの界面を含む
全自由エネルギーＦは、配向膜１１または１７の表面と
液晶分子２５とが為す角度θを用いると、下記等式：Ｆ（θ）＝Ｆ₀＋Ａ／２×ｓｉｎ²θ …（１）で表すことができる。この等式（１）で、第一項のＦ₀
は極角に依存しないバルクの自由エネルギーであり、第
二項のＡ／２×ｓｉｎ²θは界面ディレクタに依存する
界面自由エネルギーである。第二項のＡは、界面ディレ
クタの容易軸からのズレに対して元の軸に戻ろうとする
力の強さを表す係数であり、アンカリング強度（anchor
ing energy）と定義される。

【００４３】全自由エネルギーを極小とする配向変形を
弱いアンカリングの場合について求めると、液晶セルの
セル厚ｄがｄ＋２ｄ_eに増えたような状態となる。な
お、ｄ_eは外挿長と呼ばれる。また、液晶材料の弾性定
数をＫとすると、外挿長ｄ_eとアンカリング強度Ａとは
以下の等式：ｄ_e＝Ｋ／Ａ …（２）に示す関係を満足する。したがって、アンカリング強度
Ａは、上記等式（２）の外挿長ｄ_eを測定することによ
り求めることができる。

【００４４】本発明者らは、上述した液晶表示装置１で
は、このアンカリング強度Ａが見掛け上の応答速度に大
きな影響を与え、アンカリング強度Ａを１．０×１０^-4
Ｎ／ｍ以下とすることにより見掛け上の応答時間を著し
く短縮可能であることを見出した。このようにアンカリ
ング強度Ａを所定値以下とすることにより応答時間を短
縮できる理由は必ずしも明らかにされている訳ではない
が、以下に説明する現象の結果として生じるものと考え
られる。

【００４５】例えば、図１に示す液晶表示装置１で図２
に示すような構造を採用し、電極１０，１６間に第３電
圧を印加した場合を考える。こうすると、画素電極１０
の４つの部分１０ａ〜１０ｄに対応して、１つの画素領
域内に液晶分子２５のチルト方向が互いに異なる４つの
ドメインを形成することができる。このとき、それら４
つのドメインの中心部及び／またはその近傍にディスク
リネーションが発生する。ディスクリネーションは、必
ずしも最も安定な位置に発生する訳ではなく、多くの場
合、何れかの位置に発生した後、より安定な位置へと移
動する。アンカリング強度Ａを所定値以下とした場合、
このようなディスクリネーションの移動に要する時間，
すなわち緩和時間，を短縮することができ、それによ
り、見掛け上の応答時間を短縮できるものと考えられ
る。

【００４６】本実施形態に係る液晶表示装置１では、ア
ンカリング強度Ａが小さいほど見掛け上の応答時間をよ
り短くすることができる。しかしながら、アンカリング
強度Ａが過剰に小さいと、液晶分子の配向が乱れ、表示
不良を起こす可能性がある。したがって、アンカリング
強度Ａは１．０×１０^-6Ｎ／ｍ以上であることが好まし
い。

【００４７】上記の通り、アンカリング強度Ａは配向膜
１１，１７と液晶分子２５との相互作用に関連してい
る。したがって、アンカリング強度Ａは、例えば、配向
膜の材料と液晶材料との組み合わせを適宜選択すること
により、所望値に設定することができる。

【００４８】以上説明した実施形態において、液晶層４
中の電界の強さがより強い領域の幅Ｗ₁と電界の強さが
より弱い領域の幅Ｗ₂との和Ｗ₁₂は２０μｍ以下である
ことが好ましい。通常、和Ｗ₁₂が２０μｍ以下であれ
ば、液晶分子の配向を上述したように制御することがで
き、十分な透過率を実現することができる。また、和Ｗ
₁₂は６μｍ以上であることが好ましい。一般に、和Ｗ₁₂
が６μｍ以上であれば、液晶層４中に電界の強さがより
強い領域とより弱い領域とを生じさせるための構造を十
分に高い精度で形成することができるのに加え、上述し
た液晶配向を安定に生じさせることができる。

【００４９】なお、和Ｗ₁₂は、画素電極１０のスリット
２０に挟まれた部分の幅とスリット２０の幅との和、画
素電極１０上の誘電体層２１に挟まれた領域の幅と誘電
体層２１の幅との和、画素電極１０上に設けた配線２３
の幅と配線２３に挟まれた領域の幅との和、第３電圧印
加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域
の幅との和、第３電圧印加時に透過率がより高い領域の
幅とより低い領域の幅との和などとほぼ等しい。したが
って、これら幅も２０μｍ以下であること及び６μｍ以
上であることが好ましい。

【００５０】本実施形態において、幅Ｗ₁及び幅Ｗ₂は、
それぞれ、８μｍ以下であることが好ましい。また、幅
Ｗ₁及び幅Ｗ₂は、それぞれ、４μｍ以上であることが好
ましい。この範囲においては、応答速度及び透過率に関
して実用上十分な性能を期待することができる。

【００５１】なお、幅Ｗ₁と幅Ｗ₂とは、画素電極１０の
スリット２０に挟まれた部分の幅とスリット２０の幅、
画素電極１０上の誘電体層２１に挟まれた領域の幅と誘
電体層２１の幅、画素電極１０上に設けた配線２３の幅
と配線２３に挟まれた領域の幅、第３電圧印加時にチル
ト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅、第３
電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域
の幅などに対応している。したがって、これら幅も８μ
ｍ以下であること及び４μｍ以上であることが好まし
い。

【００５２】本実施形態において、液晶層４中の電界の
強さがより強い領域の長さ及び電界の強さがより弱い領
域の長さは、それぞれ、幅Ｗ₁及び幅Ｗ₂よりも長ければ
よいが、それらの和である幅Ｗ₁₂に対して２倍以上であ
ることが好ましい。この場合、より多くの液晶分子をそ
れら領域の長さ方向に配向させることができる。

【００５３】上記実施形態では、液晶層４中の電界の強
さがより強い領域及びより弱い領域の双方を、図３
（ｃ）に示すように上下方向に関して非対称としたが、
図３（ａ）に示すように上下方向に関して対称としても
よい。但し、前者の場合、応答速度などの点で有利であ
る。

【００５４】本実施形態では、誘電率異方性が負のネマ
チック液晶を垂直配向させたＶＡＮモードを採用した
が、誘電率異方性が正のネマチック液晶を用いることも
可能である。特に、高いコントラストが望まれる場合
は、ＶＡＮモードを採用し且つノーマリブラックとする
ことにより、例えば、４００：１以上の高いコントラス
トと高透過率設計による明るい画面設計とが可能であ
る。

【００５５】本実施形態において、見かけ上、液晶の光
学応答を速めるために、偏光フィルム５の光透過容易軸
或いは光吸収軸と電界の強い領域と弱い領域との配列方
向とが為す角度を４５°から所定の角度θだけずらして
もよい。この角度θは、視野角などに応じて設定するこ
ともできるが、応答時間を短縮するには２２．５°とす
ることが最も効果的である。

【００５６】本実施形態において、画素電極１０を構成
する各部分１０ａ〜１０ｄの形状に特に制限はなく、例
えば、矩形や扇形とすることができる。また、本実施形
態では、液晶表示装置１をＭＶＡ型としたため、画素電
極を複数の部分１０ａ〜１０ｄで構成したが、１つの画
素領域をチルト方向が互いに異なる複数のドメインへと
分割しない場合には、画素電極を１つの部分のみで構成
することができる。

【００５７】本実施形態では、第３電圧印加時に液晶層
中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じ
させる構造を、アクティブマトリクス基板２のみに設け
たが、アクティブマトリクス基板２及び対向基板３の双
方に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマト
リクス基板２と対向基板３とを貼り合わせてセルを形成
する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位
置合わせが不要となる。

【００５８】また、本実施形態では、カラーフィルタ層
９をアクティブマトリクス基板２に設けた構造を採用し
たが、カラーフィルタ層９は対向基板３に設けてもよ
い。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板２と
対向基板３とを貼り合わせてセルを形成する際にアライ
メントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要
となる。

【００５９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００６０】本例では、以下に説明する方法により図１
に示す液晶表示装置１を作製した。なお、本例では、画
素電極１０は図９に示す形状に形成した。

【００６１】まず、通常のＴＦＴ形成プロセスと同様に
成膜とパターニングとを繰返し、ガラス基板７上に走査
線及び信号線等の配線並びにＴＦＴ８を形成した。次
に、ガラス基板７のＴＦＴ８等を形成した面に、常法に
よりカラーフィルタ層９を形成した。

【００６２】次いで、ガラス基板７の透明絶縁膜９を形
成した面に対し、所定のパターンのマスクを介してＩＴ
Ｏをスパッタリングした。その後、このＩＴＯ膜上にレ
ジストパターンを形成し、このレジストパターンをマス
クとして用いてＩＴＯ膜の露出部をエッチングした。以
上のようにして、図９に示すように画素電極１０を形成
した。なお、ここでは、スリット２０の幅及び画素電極
１０のスリット２０に挟まれた部分の幅はいずれも５μ
ｍとした。

【００６３】その後、ガラス基板７の画素電極１０を形
成した面の全面に熱硬化性樹脂を塗布し、この塗膜を焼
成することにより、垂直配向性を示す厚さ７０ｎｍの配
向膜１１を形成した。以上のようにして、アクティブマ
トリクス基板２を作製した。

【００６４】次に、別途用意したガラス基板１５の一方
の主面上に、共通電極１６として、スパッタリング法を
用いてＩＴＯ膜を形成した。続いて、この共通電極１６
の全面に、アクティブマトリクス基板２に関して説明し
たのと同様の方法により配向膜１７を形成した。以上の
ようにして、対向基板３を作製した。

【００６５】次いで、アクティブマトリクス基板２と対
向基板３の対向面周縁部とを、それらの配向膜１１，１
７が形成された面が対向するように及び液晶材料を注入
するための注入口が残されるように接着剤を介して貼り
合わせることにより液晶セルを形成した。なお、この液
晶セルのセルギャップは、アクティブマトリクス基板２
と対向基板３との間に高さ４μｍのスペーサを介在させ
ることにより一定に維持した。また、それら基板２，３
を貼り合わせる際、基板２，３の位置合わせはそれらの
端面位置を揃えることにより行い、アライメントマーク
などを利用する高精度な位置合わせは行わなかった。

【００６６】次いで、この液晶セル中に誘電率異方性が
負である液晶材料を通常の方法により注入して液晶層４
を形成した。次いで、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封
止し、液晶セルの両面に偏光フィルム５を貼り付けるこ
とにより図１に示す液晶表示装置１を得た。なお、この
ような方法で、アンカリングエネルギーが互いに異なる
複数種の液晶表示装置１を作製した。

【００６７】次に、これら液晶表示装置１のそれぞれ
を、画素電極１０と共通電極１６との間に電圧を印加し
た状態で観察した。その結果、何れの液晶表示装置１で
も、画素電極１０の形状に対応した透過率分布が見られ
た。また、これら液晶表示装置１の応答時間を測定し
た。

【００６８】図１０は、本発明の実施例に係る液晶表示
装置１の応答時間を示すグラフである。図中、横軸はア
ンカリングエネルギーを示し、縦軸は応答時間を示して
いる。図１０に示すように、アンカリングエネルギーを
１．０×１０^-3Ｎ／ｍとした場合、応答時間は１００ｍ
ｓｅｃであった。それに対し、アンカリングエネルギー
を１．０×１０^-4Ｎ／ｍとした場合には応答時間を２８
ｍｓｅｃとすることができ、１．０×１０^-5Ｎ／ｍとし
た場合には応答時間を２５ｍｓｅｃとすることができ
た。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、所定
の構造を採用することにより、画素電極と共通電極との
間に所定の電圧を印加した際に、液晶層中の画素領域内
に、それぞれ一方向に延びた形状を有し且つその方向と
交差する方向に画素領域内で交互に及び繰り返し配列し
た第１及び第２領域を形成し、これら第１及び第２領域
によって液晶分子の配向を制御する。これら第１及び第
２領域を形成する構造は、対向基板に対しアレイ基板に
選択的に設けることができ、したがって、この場合、ア
レイ基板と対向基板とを貼り合わせる際に高精度な位置
合わせを行う必要がない。

【００７０】すなわち、本発明によると、ＭＶＡモード
を採用した場合であっても、アレイ基板と対向基板とを
高精度に位置合わせすることなく製造することが可能な
液晶表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略
的に示す断面図。

【図２】図１に示す液晶表示装置で利用可能な構造の一
例を概略的に示す平面図。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す液晶表示装置に
図２に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向
変化を概略的に示す図。

【図４】図１に示す液晶表示装置で図２に示す構造を採
用した場合に観察される透過率分布の一例を示す図。

【図５】図１に示す液晶表示装置で利用可能な構造の他
の例を概略的に示す平面図。

【図６】図１に示す液晶表示装置に図５に示す構造を採
用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す
図。

【図７】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１に示す液晶
表示装置で利用可能な構造のさらに他の例を概略的に示
す断面図。

【図８】配向膜界面におけるアンカリングの概念図。

【図９】本発明の実施例で採用した構造を概略的に示す
平面図。

【図１０】本発明の実施例に係る液晶表示装置の応答時
間を示すグラフ。

【符号の説明】

１…液晶表示装置２…アクティブマトリクス基板３…対向基板４…液晶層５…偏光フィルム７…透明基板８…スイッチング素子９…カラーフィルタ層９ａ〜９ｃ…着色層１０…画素電極１０ａ〜１０ｄ…部分１１…配向膜１５…透明基板１６…共通電極１７…配向膜２０…スリット２１…誘電体層２２…透明絶縁体層２３…配線２５…液晶分子３１，３２…矢印

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者春原一之埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２株式会社東芝深谷工場内 (72)発明者川田靖埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２株式会社東芝深谷工場内 (72)発明者久武雄三埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２株式会社東芝深谷工場内 (72)発明者山口剛史埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２株式会社東芝深谷工場内 (72)発明者二ノ宮希佐子埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２株式会社東芝深谷工場内Ｆターム(参考） 2H090 KA04 KA05 LA01 LA15 MA01 MA10 2H092 GA14 HA02 HA05 JB05 JB07 MA13 MA18 NA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の主面に画素電極と前記画素電極を
被覆した第１配向膜とを備えたアレイ基板と、前記アレ
イ基板の前記画素電極が設けられた面に対向して配置さ
れ且つ前記アレイ基板との対向面に共通電極と前記共通
電極を被覆した第２配向膜とを備えた対向基板と、前記
アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と
を具備し、前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加した場
合に、前記液晶層の前記画素電極と前記共通電極とに挟
まれた領域である画素領域内に、電界の強さが互いに異
なる第１及び第２領域を形成し、前記第１及び第２領域はそれぞれ前記液晶層を含む面内
の一方向に延びた形状を有し且つ前記面内の前記方向と
交差する方向に交互に及び繰り返し配列し、前記液晶層に含まれる液晶分子に対する前記第１及び第
２配向膜のアンカリング強度は１．０×１０^-4Ｎ／ｍ以
下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記画素電極と前記共通電極との間に前
記電圧を印加した場合に前記第１及び第２領域間で前記
電界の強さに違いを生じさせる構造は前記対向基板に対
し前記アレイ基板に選択的に設けられていることを特徴
とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記画素電極は櫛形部分を含んでいるこ
とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶材
料を含有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。
【請求項５】前記画素電極と前記共通電極との間に電
圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電極と前記
共通電極とに挟まれた領域である画素領域内に、前記液
晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインを形
成することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装
置。
【請求項６】前記共通電極は平坦な連続膜であること
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記アレイ基板はカラーフィルタ層をさ
らに備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置。