JP2003322858A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶セルを製造する際の液晶注入時間を短縮
することができ、また液晶分子の配向の安定性がよいＭ
ＶＡタイプの液晶表示装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】ＭＶＡタイプの液晶表示装置において、液
晶セル１の長辺側に注入孔４４を設けている。したがっ
て液晶注入時間を短縮することができる。また突起３５
が延在する方向に液晶注入孔４５があるので突起３５が
液晶分子４１の上昇の妨げになりにくいので液晶注入時
間を短縮することができ、また液晶分子４１の配向不良
が生じ難くなる。

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
し、特に配向分割型の液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】軽量、薄型、低消費電力である液晶表示
装置の市場が急速に拡大しているなか、正の誘電異方性
をもついわゆるポジ型液晶を用いたＴＮ（ツイスティッ
ド・ネマチック）タイプが主流を占めている。このポジ
型液晶は配向膜の表面に対して平行に液晶分子の長軸が
配列している。

【０００３】これに対して近年負の誘電異方性をもつい
わゆるネガ型の液晶を用いたＶＡ（垂直配向＝バーティ
カル・アライメント）タイプが注目されている。このＶ
Ａタイプは配向膜の表面に対して液晶分子が垂直に立っ
ており、コントラストが高くなるという特徴を有してい
る。特に配向膜の表面に突起を設け配向分割させるＭＶ
Ａ（マルチドメイン・バーティカル・アライメント）タ
イプは視野角、応答時間等が非常に優れているという特
徴を有している。

【０００４】一方液晶セルの製造工程では、アレイ基板
とカラーフィルタ基板とからなる２枚のガラス基板をシ
ール材により貼り合わせる。シール材は液晶を注入する
ための注入孔を残して基板に塗布されている。この注入
孔は液晶セルの短辺側のどちらか一方に形成されるのが
一般的である。通常液晶注入は液晶セルの注入孔を液晶
材料が溜められている容器に浸漬して行うため、注入孔
を液晶セルの長辺側に設けておくと、短辺側に注入孔を
設ける場合に比べて容器を大きくする必要がある。また
同じ大きさの容器であれば容器に浸漬できる液晶セルの
枚数が減ってしまい生産性が悪くなる。このような理由
により、注入孔は液晶セルの短辺側に形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ホームシアター市場が
拡大するなかで、ＴＶなどの表示装置は２９インチを超
えるような大型のものがますます求められており、それ
に伴い高画質のものが要求されている。このような大型
化、高画質化などの要求に答えるものとして、上記した
ＭＶＡタイプの表示装置は非常に適しているものとして
期待されている。

【０００６】しかし、大型の液晶セルを製造するとなる
と、液晶注入工程に非常に長い時間を費やしてしまう。
従来のような液晶注入孔を液晶セルの短辺側に設けてい
たのでは、注入孔の数や大きさにも限界がある。

【０００７】特にＶＡタイプは電圧無印加状態では配向
膜の表面に対して液晶分子が垂直に立っているため、流
動性が極端に悪い。したがって電圧無印加状態で液晶分
子が配向膜に対して水平な状態であるＴＮタイプに比べ
ると、液晶注入に要する時間は同サイズの液晶セルで５
〜６倍の時間がかかってしまうこともある。

【０００８】またＭＶＡタイプは配向膜表面に、液晶分
子の傾きを制御するための突起が設けられている。この
突起は通常短手方向に延設される映像線の方向に沿って
ジグザク状に形成されている。

【０００９】図４はこのＭＶＡタイプの液晶セルの概念
平面図を示している。液晶セル５０はアレイ基板５１、
カラーフィルタ基板５２がシール材５３により貼り合せ
られたものである。この液晶セル５０内部には短手方向
にジグザグ状に伸びる突起状の構造物５４がカラーフィ
ルタ基板５２側に形成されている。液晶セル５０の液晶
注入孔５５は液晶セル５０の短辺側に形成されている。
液晶が注入される場合には、液晶分子は液晶セル５０内
の構造物５４を超えていかなければならない。したがっ
て液晶セル５０の短辺側から液晶を注入すると構造物５
４が障害となり、液晶分子の上昇が妨げられる。またさ
らには液晶分子が配向膜に対して垂直に配向しないなど
の配向不良が生じやすくなる。

【００１０】そこで、本発明は液晶の注入時間を短縮す
ることができ、また液晶分子の配向の安定性がよいＭＶ
Ａタイプの液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、長方形状の第
１基板と、前記第１基板上の長手方向に沿って形成され
た複数の走査線と、短手方向に沿って形成された複数の
映像線と、前記走査線と映像線とに囲まれた領域に形成
されたスイッチング素子と画素電極を有する画素と、を
備えたアレイ基板と、前記アレイ基板と対向して位置す
る第２基板と、前記第２基板上に前記アレイ基板上の画
素に対応して形成されたカラーフィルタ層と、を備えた
カラーフィルタ基板と、液晶を注入するための注入孔を
残すようにして塗布されたシール材によって貼り合せら
れた前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に
注入された液晶分子からなる液晶層と、を備えた液晶表
示装置であり、前記液晶分子は負の誘電異方性を有して
おり、前記アレイ基板とカラーフィルタ基板には、電圧
無印加の状態で前記液晶分子を両方の基板面に対して垂
直に配向させる配向膜が形成されており、前記カラーフ
ィルタ基板には、前記液晶分子の配向を制御するための
帯状の突起が前記第１基板の短手方向に沿って屈折しな
がら設けられており、前記液晶を注入するための注入孔
が前記第１基板の長手側に設けられていることを特徴と
するものである。

【００１２】また本発明は、前記液晶分子の配向を制御
するためのスリット状の構造物が、前記画素電極に設け
られている液晶表示装置である。

【００１３】また本発明は、前記液晶層の厚さは約４．
０μｍであり、前記帯状の突起は高さが約１．５μｍで
あることを特徴とする液晶表示装置である。

【００１４】また本発明は、略同じ孔の大きさをした前
記注入孔を複数設けると共に、前記長手側において前記
注入孔を一定間隔で配置することを特徴とする液晶表示
装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１は本発明の液晶表示装置における
液晶セル１の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿
った断面図を示す。なお図１の液晶セル１の平面図は、
見やすくするためにアレイ基板１０とカラーフィルタ基
板３０側に形成されている突起３５だけを示している。

【００１６】アレイ基板１０にはガラス基板等からなる
長方形状の第１基板１１上にＡｌなどで形成された走査
線１２が略等間隔で平行に配置されている。この走査線
１２は第１基板１１の長手方向に沿って伸びている。そ
の上にはゲート絶縁膜１３が積層されており、ゲート絶
縁膜１３上にはＡｌなどで形成された映像線１４が走査
線１２と直交するように配置されている。この映像線１
４は第１基板１１の短手方向に沿って伸びている。この
走査線１２と映像線１４で囲まれ、映像線１４の方向に
長い長方形の領域が１画素に相当する。この１画素に対
応してＩＴＯなどからなる画素電極１５を配置し、走査
線１２と映像線１４の交差部にスイッチング素子である
ＴＦＴ１６を配置する。画素はマトリクス状に形成され
ることとなり、このマトリクス状に配置された画素の集
合が表示画素部となる。

【００１７】１７は映像線１４やＴＦＴ１６を覆う無機
絶縁膜からなる第１保護膜であり、第１保護膜１７上に
は表面を平坦にするための有機絶縁膜からなる第２保護
膜１８が形成されている。第１保護膜１７と第２保護膜
１８にはＴＦＴ１７のドレイン電極に対応する部分にコ
ンタクトホール１９が形成されており、コンタクトホー
ル１９を介して画素電極１５とドレイン電極とが接続し
ている。

【００１８】画素電極１５には液晶分子４１の配向を制
御するための構造物が設けられている。本実施例におい
てはこの構造物はスリット２０となっている。スリット
２０は画素電極１５をパターニングする際に、画素電極
１５の一部を取り除くようにパターニングして形成され
ている。スリット２０は第１基板１１の法線方向から見
たとき映像線１４に対して約４５°の方向に延在してい
る。スリット２０は一画素の長手側の略中央を境にして
上下対称に形成されている。２１は画素電極１５を覆う
配向膜であり、垂直配向処理が施されている。このよう
にスリット２０を設けることによって第１基板１１のス
リット２０の部分で斜め方向の電界を発生させ、斜め方
向の電界によって液晶分子の傾きを制御することができ
る。

【００１９】カラーフィルタ基板３０にはガラス基板等
からなる長方形状の第２基板３１上に各画素を区切るよ
うにブラックマトリクス３２が形成されている。このブ
ラックマトリクス３２による開口部分を埋めるようにし
て、各画素に対応したＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青
色）のうち何れか一色のカラーフィルタ層３３が形成さ
れる。カラーフィルタ層３３上には、ＩＴＯ等からなる
透明電極３４が積層されている。

【００２０】透明電極３４上には液晶分子４１の配向を
制御するための構造物が形成されている。この構造物は
帯状の突起３５である。突起３５は例えばアクリル樹脂
等からなるレジストをフォトリソグラフィー法によって
所定パターンにして形成される。突起３５は第２基板３
１の法線方向から見たとき、スリット２０と重ならない
ように延在し、スリット２０とスリット２０の略中間に
位置するようにしてジグザグ状に設けられている。また
突起３５は隣り合う突起３５と略平行になっている。突
起３５の断面の形状は頂上部分の角度が略９０°の二等
辺三角形の形になっている。３６は透明電極３４を覆う
配向膜であり、垂直配向処理が施されている。このよう
に突起３５を設けることによって突起３５の頂上を境に
液晶分子を傾けることができる。また本実施例において
突起３５の高さは約１．５μｍとなっている。突起３５
がこの高さより短いと液晶分子があまり傾かず、高すぎ
ると液晶分子が傾きすぎてしまい配向が乱れてしまうこ
とになる。なお図示はしていないが、画素電極１５のエ
ッジ付近で、帯状に伸びる突起３５からそのエッジに沿
ってさらに突起が分岐して延設されていてもよい。この
ようにすることにより画素電極１５のエッジ付近で発生
しやすい配向不良の発生を抑えることができる。

【００２１】アレイ基板１０とカラーフィルタ基板３０
の間には負の誘電異方性をもついわゆるネガ型の液晶か
らなる液晶層４０が介在する。画素電極１５と透明電極
３６の間は光が最も効率よく通過するように設計されて
おり、本実施例においてこの部分の液晶層４０の層厚は
約４．０μｍと非常に狭いものになっている。画素電極
１５と透明電極３４の間に電界が生じないときは液晶分
子４１が配向膜２１、３６に規制されて垂直配向し、画
素電極１５と透明電極３４の間に電界が発生したときに
は液晶分子４１が水平方向に傾斜する。このとき液晶分
子４１はスリット２０や突起３５に規制されて所定の方
向に傾斜し、１画素内に複数のドメインを形成すること
ができる。このようにネガ型の液晶を垂直配向させ、ス
リット２０や突起３５からなる構造物により分割配向さ
せたＭＶＡタイプの表示装置は、コントラストが非常に
高く、視野角が非常に広くまた応答時間が速いなどの特
徴を有している。動画表示が中心の表示装置には高速応
答、広視野角が要求されるためにＭＶＡタイプのものが
非常に適している。

【００２２】第１基板１１の外側には第１偏光板３７が
配置され、第２基板３１の外側には第２偏光板３８が位
置されている。第１偏光板３７と第２偏光板３８とは互
いの透過軸が直交するようになっている。液晶セル１の
法線方向から観察した際に、第１偏光板３７、第２偏光
板３８の透過軸と、液晶分子４１の傾斜方向とが約４５
°になるとき、最も効率よく透過光が第２偏光板３８を
通過する。液晶分子４１はスリット２０や突起３５に対
して約９０°の方向に傾斜するため、画素内のスリット
２０や突起３５の延在方向と第２偏光板３８の透過軸と
が約４５°を成すように第１偏光板３７、第２偏光板３
８を設定する。本実施例では第１偏光板３７の透過軸が
走査線１２の延在する方向と一致し、第２偏光板３８の
透過軸が映像線１４の延在する方向と一致している。

【００２３】画素電極１５と透明電極３４の間に電界が
生じないときは液晶分子４１が垂直配向するため、第１
偏光板３７を通過した直線偏光の透過光が液晶層４０を
直線偏光のまま通過して第２偏光板３８で遮断され黒の
表示となる。また画素電極１５に所定の電圧が印加され
て画素電極１５と透明電極３４の間に電界が発生したと
きに液晶分子４１が水平方向に傾斜し、第１偏光板３７
を通過した直線偏光の透過光が液晶層４０で楕円偏光に
なり第２偏光板３８を通過して、白の表示となる。

【００２４】このような液晶セル１に駆動用ドライバや
バックライト等の周辺部材を備えることにより本発明の
液晶表示装置となる。また本発明の液晶表示装置は高速
応答、広視野角が要求される動画表示に特に適してお
り、液晶表示装置外部から送信されてくる動画像の映像
信号を受信する受信部とその信号に基づいて表示可能な
信号へ変換する制御部を備えているとよい。

【００２５】図３は液晶セル１の液晶注入の方向を示し
た概念図である。液晶セル１はアレイ基板１０、カラー
フィルタ基板３０がシール材４３により貼り合せられた
ものである。シール材４３はマトリクス状に配置された
画素からなる表示画素部４４を囲むようにして塗布され
ている。本実施例においてはマトリクス状に集合した画
素からなる表示画素部４４を囲むような長方形状にシー
ル材４３を塗布している。

【００２６】また、シール材４３は液晶を注入するため
の注入孔４５を残して塗布されている。注入孔４５は液
晶セル１の長辺側に位置している。略同じ孔の大きさを
した注入孔４５が複数設けられており、注入孔４５の設
けられた長辺側において略一定の間隔で配置されてい
る。本実施例においてはこの注入孔４５を３つ設けてお
り、シール材４３の長辺側において隣り合う注入孔４５
との間隔ａを略同じにすると共に両端の注入孔４５から
シール材４３の短辺側までの距離ｂを間隔ａの略半分に
して設けている。したがって注入孔４５を液晶セル１の
短辺側に設ける場合に比べ注入孔４５を大きくしたり、
数を増やしたりすることができる。また液晶分子４１が
上昇していく距離を短くすることができる。また液晶分
子４１を全面で略均等に上昇させながら注入していくこ
とができる。

【００２７】負の誘電異方性をもつネガ型の液晶分子４
１は下側へ向けられた注入孔４５から注入される。この
注入は例えば毛細管現象と圧力差を利用して注入する真
空注入法により行われ、注入後に図示しない封止材によ
りその注入孔４５を塞ぐ。

【００２８】注入孔４５はカラーフィルタ基板３０側に
形成されている突起３５が延在する方向に設けられてい
る。注入孔４５から注入された液晶分子４１はアレイ基
板１０とカラーフィルタ基板３０との間を、液晶分子４
１の長軸方向を両基板面に対して略垂直な状態にしたま
まで上昇していく。

【００２９】注入孔４５を突起３５が延在している方向
と９０°ずれた方向に設けておくと、突起３５が液晶分
子４１の上昇を妨げることになるだけでなく、液晶分子
４１の配向不良を増加させる。しかし注入孔４５が突起
３５の延在する方向に設けられているため、突起３５に
より液晶分子４１の上昇が妨げられる恐れは少なく、逆
に突起３５により液晶分子４１の進行方向が上方側へ規
制されるため、液晶分子４１の上昇がスムーズになる。
また液晶分子４１の配向不良の発生も減少する。

【００３０】特に本実施例のように液晶層４０の層厚が
狭い場合であっても本発明が有効である。また突起３５
はカラーフィルタ基板３５側にだけ設けられており、ア
レイ基板１０側には設けられていない。したがって突起
３５により液晶分子４１の上昇が妨げられることはより
少なくなる。またスリット２０や突起３５による構造物
により液晶分子４１の上昇がよりスムーズに行われるこ
とになる。

【００３１】動画表示が中心の表示装置になればなるほ
ど高画質が要求されるＭＶＡタイプのものが適してい
る。また携帯型などの小型の液晶表示装置であれば液晶
セル１の短辺側に注入孔４５を設けて液晶を注入したと
しても注入時間はそれほど問題にならないかもしれない
が、２０インチ、特に２９インチを超えるような大型の
液晶表示装置になればなる程液晶注入に長時間を要する
ため、本発明が非常に有効になる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、負の誘電異方性を有する
液晶を用いた本発明によれば液晶セルの長辺側に液晶注
入孔があるので液晶注入孔に関する規制が短辺側に設け
る場合に比べて少なく、また液晶が上昇する距離が短い
ので、液晶注入時間を短縮することができる。また突起
が延在する方向に液晶注入孔があるので突起が液晶分子
の上昇の妨げになりにくいので液晶注入時間を短縮する
ことができ、また液晶分子の配向不良が生じ難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示措置における液晶セルの平面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。

【図３】本発明の液晶表示装置における液晶セルの液晶
注入方向を示した概念図である。

【図４】従来の液晶表示装置における液晶セルの液晶注
入方向を示した概念図である。

【符号の説明】

１ 液晶セル １０ アレイ基板 １５ 画素電極 ２０ スリット ３０ カラーフィルタ基板 ３４ 透明電極 ３５ 突起 ３７ 第１偏光板 ３８ 第２偏光板 ４１ 液晶分子 ４３ シール材 ４５ 注入孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒松 義明 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 安田 英一 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 LA22 LA33 QA16 TA01 TA02 TA04 TA09 TA12 2H090 HA14 HA16 HC10 HD14 JA03 JA09 LA01 LA03 LA04 MA01 2H091 FA02Y FD04 GA01 GA02 GA06 GA09 GA13 LA30 2H092 NA04 PA01 PA02 PA04 PA06 PA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長方形状の第１基板と、前記第１基板上
   の長手方向に沿って形成された複数の走査線と、短手方
   向に沿って形成された複数の映像線と、前記走査線と映
   像線とに囲まれた領域に形成されたスイッチング素子と
   画素電極を有する画素と、を備えたアレイ基板と、 前記アレイ基板と対向して位置する第２基板と、前記第
   ２基板上に前記アレイ基板上の画素に対応して形成され
   たカラーフィルタ層と、を備えたカラーフィルタ基板
   と、 液晶を注入するための注入孔を残すようにして塗布され
   たシール材によって貼り合せられた前記アレイ基板と前
   記カラーフィルタ基板との間に注入された液晶分子から
   なる液晶層と、を備えた液晶表示装置であり、 前記液晶分子は負の誘電異方性を有しており、 前記アレイ基板とカラーフィルタ基板には、電圧無印加
   の状態で前記液晶分子を両方の基板面に対して垂直に配
   向させる配向膜が形成されており、 前記カラーフィルタ基板には、前記液晶分子の配向を制
   御するための帯状の突起が前記第１基板の短手方向に沿
   って屈折しながら設けられており、 前記液晶を注入するための注入孔が前記第１基板の長手
   側に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記液晶分子の配向を制御するためのス
   リット状の構造物が、前記画素電極に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶層の厚さは約４．０μｍであ
   り、前記帯状の突起は高さが約１．５μｍであることを
   特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 略同じ孔の大きさをした前記注入孔を複
   数設けると共に、前記長手側において前記注入孔を一定
   間隔で配置することを特徴とする請求項１から３のいず
   れか一項記載の液晶表示装置。