JP2004094274A - 液晶表示装置及びその製造方法並びに駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 2種以上の微小領域が共存する液晶層を挟持する第1の基板上の電極が対称性のよい形状で第2の基板上の電極が第1の基板上の電極より広くかつ第1の基板上の電極の上部全体を覆い第1の基板上の電極の少なくともほぼ対称中心の位置に柱状のスペ−サ−が存在することにより、駆動時の電界が、基板に対して斜めになり、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割されて柱状のスペ−サ−が分割の核となって分割が速やかに行われ、分割境界が安定することにより、高速化広視野角化が図れる。
【選択図】図1
Description
特許文献5には垂直配向型液晶表示装置の視野角を広げるために、電圧無印加時の液晶の複屈折率の角度依存性を打ち消すための光学的に負の補償フィルムと、明るさを確保するための光学的に正と負の四分の一波長板を用いることが述べられている。
また、特許文献7に、液晶分子を基板と水平方向に保ったまま回転させるため、2つの電極を共に片方の基板上に設けるようにし、この2つの電極間に電圧をかけて、基板と水平方向の電界を生じさせるようにしたIn-Plane-Switching(IPS)方式の液晶表示装置が提案されている。この方式では、電圧を印加したときに液晶分子の長軸が基板に対して立ち上がることはない。このため視角方向を変えたときの液晶の複屈折の変化が小さく、視野角が広いという特徴がある。
さらに、低消費電力化が達成できる反射型液晶表示装置と周囲が暗い場合において反射型液晶表示装置よりも視認性が良い透過型液晶表示装置の利点を合わせ持つ液晶表示装置として、図18に示すように、アクティブマトリクス基板の画素電極1の周囲を通り互いに直交するようにゲート配線2とソース配線3が設けられ、画素電極1に薄膜トランジスタ4が設けられ、薄膜トランジスタ4のゲート電極およびソース電極にゲート配線2およびソース配線3が接続され、画素電極1に金属膜からなる反射領域5とITOからなる透過領域6が形成された半透過型液晶表示装置が開示されている(特許文献10参照)。また、半透過型液晶表示装置において,黒表示時の光漏れを防ぐために、垂直配向液晶を用い、反射部においても透過部においても、偏光板を通過して液晶層に入射する光が円偏光になるように、λ/4板を液晶層と偏光板の間に設置する液晶表示装置が特許文献11に、さらにλ/4板の波長依存性を緩和するためにλ/2板をλ/4板と積層する液晶表示装置が特許文献12に開示されている。これらの半透過液晶表示装置においても、特に透過部の視野角が広い液晶表示装置が望まれていた。
特許文献5に記載されている方法は、黒表示時の視野角は広いものの、電圧印加時の液晶の配向方向がきちんと規定されていないため、望ましい分割状態がすべての画素で達成できず、表示にざらつき感がある、視野角が十分でないなどの問題があった。
また、IPS方式および垂直配向した液晶を横方向電界で倒す方式においては、開口率が低くなる、高速化のためにセルギャップを小さくすると駆動電圧が高くなるという問題があった。
また、壁を作成する方法では、液晶の配向分割を行うために、フォトリソグラフィ−を用いて壁を作成する必要があり、やはり工程が増加するという問題点があった。
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題、すなわち、フォトレジスト工程などの煩雑な工程を増加させたり、高度な貼り合わせ技術、開口率の低下などを要求することなく、高コントラストで、視角特性、視認性の優れた液晶表示装置を提供することである。また、かかる液晶表示装置において、色ムラの発生を抑制することを目的としている。
本発明の別の目的は、そのような、液晶表示装置を容易に作成する製造方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、そのような液晶表示装置を、広視野角を維持し、高速で駆動する駆動方法を提供することである。
本発明における、さらに別の形態は、柱状のスペ−サ−の一部または全部を電極が存在しない部分に置き換えてもよい。
ねじれネマチック配向の場合、液晶の立ち上がる方向が等確率となる観点から、液晶の基板面におけるプレチルト角はなるべく小さいことが望ましく、1°以下できれば0°であることが望ましい。また、ホモジニアス配向の場合も同様に、液晶の立ち上がる方向が等確率となる観点から、液晶の基板面におけるプレチルト角はなるべく小さいことが望ましく、1°以下できれば0°であることが望ましい。多角形は、正確に正多角形である必要はなく、ある程度の変形はあってもかまわない。
また、上下基板に電極が存在するので、IPS方式および、垂直配向した液晶を横方向電界で倒す方式において問題となっていたカラ−フィルタ−層におけるチャ−ジアップによる色ムラの問題も解決することができる。
また、柱状のスペ−サ−の一部または全部を電極が存在しない部分に置き換えた場合は共通電極のフォトレジスト工程は増加するが、分割の核となる部分のみ電極が存在しなければよいので、従来技術に比較すると開口率の低下は著しく小さくなり、特に半透過型で重要である透過率を犠牲にするという欠点がなくなる。
突起の場合は、通常の工程で柱状スペ−サ−を形成する際、ハ−フト−ンマスクを使用する、2度露光をする、ブラックマトリクス材料、カラ−フィルタ−材料を柱と比較して半分ほど残すなどの方法を用いて、柱状スペ−サ−を作成する工程で同時に突起を作成することが可能である。
分割位置をさらに確実にするために、図6(a)〜(m)に示すように、画素電極の角の部分が外側に向って突出ているような形にする、画素電極の一部に切り込みを入れる、図7(a)〜(g)にあるように画素電極の一部を除去する(すなわち分割境界に沿って破線のように画素電極が無い部分を設ける)、などの構造を作成しておいてもよい。さらに図7(h)〜(n)にあるように画素電極の一部に凹部を設ける構造にしてもよい。また、これらの形状を組み合わせて用いてもよい。
また、垂直配向の場合は、電圧を印加すると渦巻き状の配向に安定化していくが、カイラル剤を入れて、この配向をさらに安定化して、応答速度を速くしてもよい。また、上記の画素の一部の切り込みや、凹部の形を画素内で渦巻き状に設定してもよい。特に、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、走査信号電極、映像信号電極からの横方向電界の影響で、不必要なディスクリネ−ションラインが画素電極部に入り込むことがある。このような問題は、走査信号電極、映像信号電極と画素電極との距離を大きくすることで解決することができるが、余りこの距離を大きくすることは、画素サイズが小さくなった場合、開口率の観点から望ましくない。この問題を解決するもう一つの方法は、走査信号電極、映像信号電極の少なくとも一方の上部に画素電極の一部またはシ−ルド用の電極を配置することである。すなわち、画素電極で走査信号電極、映像信号電極のすべてをシ−ルドすると開口率が低下する。そこで、走査信号電極、映像信号電極の少なくとも一方の上部に、画素電極またはシ−ルド用の電極を配置することによって、開口率の低下を防ぐことができる。ここで、どのような配置を選ぶかは、画素の形状と走査信号電極、映像信号電極の配置、ならびにシ−ルド用の電極の作成手順を考えて、最もよい配置を選ぶことができる。
また、本発明における液晶表示装置は、共通電極と画素電極の間に電圧を印加することによって、初期配向を制御した後、液晶中に少量混合した重合性のモノマ−またはオリゴマ−を高分子化することによって、初期の液晶配向をさらに確実なものにすることができる。初期配向を制御する際には、加熱により液晶層を等方相にした後、共通電極と画素電極の間に電圧を加えながら、温度を降下させてもよいし、室温で共通電極と画素電極の間に電圧を印加するだけでもよい。また、モノマ−の反応も等方相に加熱する前に起こさせても、加熱中に起こさせてもよいし、冷却後に起こさせてもよい。室温で共通電極と画素電極の間に電圧を印加し、初期配向を制御する場合も、電圧印加の前に反応を起こさせておいてもよいし、電圧印加後に、反応を起こさせてもよい。このとき通常の駆動の形式で配向分割ができるので、特開平10-20323号公報に記載されているように第二の電極(制御電極)に電圧を印加する工程は必要ない。
本発明に使用するモノマー,オリゴマとしては、光硬化性モノマー,熱硬化性モノマー,あるいはこれらのオリゴマ等のいずれを使用することもでき、また、これらを含むものであれば他の成分を含んでいてもよい。本発明に使用する「光硬化性モノマー又はオリゴマ」とは、可視光線により反応するものだけでなく、紫外線により反応する紫外線硬化モノマー等を含み、操作の容易性からは特に後者が望ましい。
また、ノ−マリホワイトモ−ドにおいて、初期配向がホモジニアス配向であり、四分の一波長板を、それぞれ上下の偏光板の内側に設置した場合、ラビングしなくても視角特性の優れた明るい表示を得ることができる。すなわち、初期配向がホモジニアス配向であり、液晶は方位角方向にはランダムに配向しているが、液晶層に入射する光が円偏光であるため、液晶の方位角方向の配向には関わりなくπの位相差が与えられ、逆向きの円偏光になる。通常の設定のように、出射側の四分の一波長板と偏光版の位置関係を、入射側と逆の円偏光を透過するように合わせておけば、電圧無印加で、明状態が得られる。電圧を印加した状態では、液晶分子は基板に対して垂直な方向に立ち上がる。このとき液晶層中を進む光は位相差がほとんど0であるため影響を受けず円偏光のまま出射側基板に達し、逆の円偏光しか透過しないため黒状態が得られる。このとき液晶の立ち上がり方向は1画素内で複数の方向を向いた領域に分かれているので、中間調状態であっても互いに視角特性を補償し合い優れた視野角が得られる。かつ、液晶の方位角方向の動きは見えなくなるので、応答速度も四分の一波長板がない場合に比べて速くなる。
さらに、液晶の初期の応答のみは非常に速いので、この速い応答のみを表示に利用することを目的に、1フレ−ムの中で黒状態に戻すリセットをいれて駆動することができる。このリセットを入れる駆動は動画表示における切れをよくする目的で用いられることがあるが、本発明における液晶表示装置では、同時に見かけ上の応答を速くするという、好ましい効果が得られる。
半透過型方式で用いた場合の利点は、垂直配向の場合と同様である。
また、TFTの材料はアモルファスシリコンを例にとって説明するが、アモルファスシリコンのかわりにポリシリコンを用いた場合は、移動度が大きいので、高速応答をさらに容易に達成することができる。すなわち、高速応答を実現するために、液晶層の厚みを非常に薄くすると、液晶層の電気容量が大きくなり、アモルファスシリコンでは電荷の書き込みが足らず駆動できないような場合でも、ポリシリコンを使えば十分駆動することができるので、高速化に非常に有利となる。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の液晶表示装置を図1を参照して説明する。
本発明の単純マトリクス駆動における1画素の断面図を図1(a)に示す。なお、図1(a)は図1(b)の平面図のAA’線の断面図を示している。
ガラス基板101上にITOなどの透明電極102を形成し、柱状スペ−サ−119を形成した後、垂直配向膜103を塗布し、上部基板とする。なお、単純マトリクス駆動の場合、透明電極102はストライプ状に形成されている。下部基板107には、やはり透明電極106をストライプ状に形成した上に窒化シリコンなどの絶縁膜105を形成し、スル−ホ−ルを介して、対称的な形状をした画素電極104に接続されている。その上には垂直配向膜103が塗布されている。この上下基板が画素のほぼ対称中心の位置にある柱状のスペ−サ−119を介して貼りあわされ、誘電率異方性が負である液晶108が注入されている。ここで、上下の基板に電圧を印加すれば図1(a)に示すような斜め電界が生じ、液晶は自然と分割されて倒れる。分割のしかたは画素の形状によって異なるが、図1(c)〜(g)に示すような対称性のある画素形状のため、対称性を保ちながら分割される。ここで対称性のよい画素のほぼ中心の位置に柱状のスペ−サ−があるため、この柱が分割の核となり、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われる。
そこで高輝度を得るため、偏光板の透過軸を画素に対して45゜方向に設置することが多い。しかし、視角特性が最もよい方向は偏光板の透過軸の方向なので、用途によっては異なる方向の視角特性をよくすることが望まれる。ここで、偏光板と透明性基板の間にさらに四分の一波長板を設置することによって、液晶層に入射する光を直線偏光から円偏光に変換できるので、高輝度を得られる方向が液晶の倒れる方向に関係なくなり、偏光板の透過軸を任意の方向に設定できるという利点がある。このとき上下の四分の一波長板の遅相軸と偏光板の透過軸は45゜の角度をなすがノ−マリブラックモ−ドにおいては、上下の円偏光が逆向きになるように、ノ−マリホワイトモ−ドにおいては同じ向きになるように設定する。
さらに下部の透明電極106からの電界で分割が影響をうけるときは、画素電極104の回りにシ−ルド用の電極104aを配置し、その影響を防いでもよい。
また、ここでは、カラ−フィルタ−層を省略したが、上部基板101と透明電極102の間にカラ−フィルタ−層を設ければ、カラ−表示を得ることができる。
本発明の別の実施の形態を図3(a)、(b)を用いて説明する。なお、図3(a)は、実施の形態1と全く同様に、図1(b)の平面図のAA’線の断面図を示している。
ガラスなどの透明基板101上にITOなどの透明電極102を形成し、配向膜103を塗布し、上部基板とする。配向膜はラビングにより、液晶がラビング方向と垂直に配向し、プレチルト角はほとんど0°であるか、非常に低い(1°以下)のプレチルト角を与える。なお、実施の形態1と全く同様に、単純マトリクス駆動の場合、透明電極102はストライプ状に形成されている。下部基板107には、やはり透明電極106をストライプ状に形成した上に窒化シリコンなどの絶縁膜105を形成し、スル−ホ−ルを介して、対称的な形状をした画素電極104に接続されている。画素のほぼ対称中心の位置に柱状スペ−サ−119が形成され、その上には配向膜103が塗布されている。この上下基板が貼りあわされ、誘電率異方性が正である液晶108aが注入されている。上下の配向膜103は、それぞれ液晶の配向が117、118となるようにラビングされている。ここで、上下の基板に電圧を印加すれば図3(a)に示すような斜め電界が生じ、液晶はねじれ方向と立ち上がり方向が異なる各部に自然と分割される。分割のしかたは画素の形状によって異なるが、図3(b)に示すような対称性のある画素形状のため、対称性を保ちながら分割される。実施の形態1と全く同様に、対称性のよい画素のほぼ中心の位置に柱状のスペ−サ−があるため、この柱が分割の核となり、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われる。透過軸が互いに直交するように配置した偏光板の間にはさみ、液晶の配向方向と偏光板の透過軸が一致するように配置すれば、電圧が無印加のとき白で、電圧が印加されたとき黒くなるディスプレイが得られ、広い視角特性を示す。なお、黒ならびに中間調表示時の液晶の配向は1画素が複数に分割されているので、互いに視角特性を補償し合い、優れた視野角特性を示す。また、各部の境界は、ねじれ方向が異なる領域が出会うため、光漏れが起こらず、遮光層などを設けなくても高コントラストを保つことができる。
実施の形態1と全く同様にして、下部の透明電極106からの電界で分割が影響をうけるときは、画素電極104の回りにシ−ルド用の電極104aを配置し、その影響を防いでもよい。
また、ここでは、カラ−フィルタ−層を省略したが、実施の形態1と同様、上部基板101と透明電極102の間にカラ−フィルタ−層を設ければ、カラ−表示を得ることができる。
本発明の別の実施の形態を図5を参照して説明する。図5において図5(a)は図5(b)の平面図のBB’線の断面図を示している。実施の形態3においては、液晶をアクティブ素子で駆動する。
下側基板207上には、Crよりなるゲ−ト電極(走査信号電極)209が配置され、このゲ−ト電極209を覆うように酸化シリコン、窒化シリコンからなるゲ−ト絶縁膜210が形成されている。 また、ゲ−ト電極209上には、ゲ−ト絶縁膜210を介して非晶質シリコンからなる半導体膜212が配置され、薄膜トランジスタ(TFT)の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜212のパタ−ンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極211、ソ−ス電極213が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜205が形成されている。なお、ドレイン電極211、ソ−ス電極213それぞれは、図示していないが、n形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜212のパタ−ンの一部に重畳している。なお、図5(b)に示すように、ドレイン電極211は、デ−タ線(映像信号電極)211aに接続している。言い換えると、ドレイン電極211は、デ−タ線211aの一部として形成されている。
なお駆動時のゲ−ト線(走査信号線)209a、ドレイン線(映像信号線)211aからの電界により液晶の配向が乱れることを防ぐためには、画素を両方の電極から十分な距離離せばよい。また、電界の悪影響を防ぐことを目的に、いずれか一方または両方の電極の上部にシ−ルド用の電極を設けてもよい。
分割境界を安定させることを目的に図6(a)〜(e)にあるように画素の一部に切り込みを入れてもよい。また、図6(f)〜(m)にあるように画素電極の角の部分が外側に向って突出ているような形を形成しても効果がある。さらに図7(a)〜(g)の破線で示すように、画素電極の一部が除去された構造も効果がある。また、図7(h)〜(n)、図8(a)、(b)にあるように画素電極の一部に凹部を作成してもよい。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでもよい。
また、ここでは、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定して説明したが、実施の形態2のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、実施の形態2で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は図9(a)、(b)に示すように4つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。以下すべての実施の形態に関し、同様のことが言える。
本発明のさらに別の形態を図10を用いて説明する。実施の形態3と全く同様にして、液晶をアクティブ素子で駆動する。図10において図10(a)は図10(b)の平面図CC’線の断面図を示している。実施の形態3との違いは、画素電極304とソ−ス電極313が直接ではなくスル−ホ−ル316を介して接続していることである。
実施の形態3と全く同様にして、下側基板307上には、Crよりなるゲ−ト電極(走査信号電極)309が配置され、このゲ−ト電極309を覆うように酸化シリコン、窒化シリコンからなるゲ−ト絶縁膜310が形成されている。
また、ゲ−ト電極309上には、ゲ−ト絶縁膜310を介して非晶質シリコンからなる半導体膜312が配置され、薄膜トランジスタ(TFT)の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜312のパタ−ンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極311、ソ−ス電極313が配置されている。
実施の形態3とまったく同様にして、共通電極302の上には柱状スペ−サ−319が形成され、垂直配向膜303が塗布されている。画素電極304にも垂直配向膜303が塗布されており、電圧無印加時には液晶分子308は基板に対して該垂直に配向している。ゲ−ト電極309に電圧を印加して薄膜トランジスタ(TFT)をオンにすると、ソ−ス電極313に電圧が印加されて、画素電極304とこれに対向配置している共通電極302の間に電界が誘起される。このとき、画素電極304の形状が対称性が高いことおよび共通電極302が画素電極304より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子308は画素中央に向って対称に倒れていく。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。このように本発明の方法では、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。ここで、実施の形態1、2と同様にして、対称性のよい画素のほぼ中心の位置に柱状のスペ−サ−があるため、この柱が分割の核となり、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われる。
なお駆動時のゲ−ト線(走査信号線)309a、ドレイン線(映像信号線)311aからの電界により液晶の配向が乱れることを防ぐためには、画素を両方の電極から十分な距離離せばよい。この場合、実施の形態2と同様に平面的な距離を大きくしてもよいし、保護膜305の厚みを厚くすることで、距離を大きくしてもよい。
また、実施の形態2と同様に、電界の悪影響を防ぐことを目的に、いずれか一方または両方の電極の上部にシ−ルド用の電極を設けてもよい。
分割境界を安定させることを目的に図6(a)〜(e)にあるように画素の一部に切り込みを入れてもよい。また、図6(f)〜(m)にあるように画素の一部が外側に向って突出している形状にしてもよい。また、図7(h)〜(n)、図8(a)、(b)にあるように画素の一部に凹部を作成してもよい。
本発明のさらに別の形態を図11を用いて説明する。実施の形態3、4と全く同様にして、液晶をアクティブ素子で駆動する。図11において図11(a)は図11(b)の平面図DD’線の断面図を示している。
実施の形態2と全く同様にして、下側基板407上には、Crよりなるゲ−ト電極(走査信号電極)409が配置され、このゲ−ト電極409を覆うように窒化シリコンからなるゲ−ト絶縁膜410が形成されている。 また、ゲ−ト電極409上には、ゲ−ト絶縁膜410を介して非晶質シリコンからなる半導体膜412が配置され、薄膜トランジスタ(TFT)の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜412のパタ−ンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極411、ソ−ス電極413が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜405が形成されている。なお、ドレイン電極411、ソ−ス電極413それぞれは、図示していないが、n形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜412のパタ−ンの一部に重畳している。画素電極404とソ−ス電極413はスル−ホ−ル416を介して接続されている。また、図11(b)に示すように、ドレイン電極411は、デ−タ線(映像信号電極)411aに接続している。すなわち、ドレイン電極411は、デ−タ線411aの一部として形成されている。
柱状スペ−サ−419は、実施の形態3と同様に共通電極402の上に形成してもよいが、上下基板の目合わせ精度の向上を考えると画素電極404上に形成した方が望ましい。さらに、柱状スペ−サ−は、垂直配向膜403を共通電極402、画素電極404上に塗布した後に形成してもよい。図11では、画素電極404上に柱状スペ−サ−419を形成した後、垂直配向膜403を塗布した状態を示している。
なお実施の形態5の場合には、その構造上、画素電極が、ゲ−ト線(走査信号線)409a、ドレイン線(映像信号線)411aからの十分離れているため、これらの電極からの電界により液晶の配向が乱れることはほとんどない。
それでも、外部から電界の悪影響を防ぐことを目的に、いずれか一方または両方の電極の上部にシ−ルド用の電極を設けてもよい。
さらに実施の形態4と全く同様にして、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマ−を導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマ−化してもよい。
さらに、実施の形態1と全く同様にして、偏光板とガラス基板の間に光学的に負の1軸の補償フィルムをはさめば、電圧無印加時の液晶のリタデ−ションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。
本発明のさらに別の実施の形態を図13を用いて説明する。図13において図13(a)は図13(b)の平面図のEE’線の断面図を示している。実施の形態6においては、実施の形態3とまったく同様に、液晶をアクティブ素子で駆動する。
実施の形態6においても、実施の形態3とまったく同様にして、薄膜トランジスタ(TFT)が作成され、共通電極702の上に、柱状スペ−サ−のかわりに突起状の構造物724が形成されている点のみが実施の形態3と異なっている。この突起の形状は、対称性のよい画素電極と同様の形状をした錐体であることが、分割の観点から好ましい。また、材質の誘電率は、液晶の誘電率よりも小さいことが望ましい。
実施の形態3とまったく同様にして、ゲ−ト電極709に電圧を印加して、TFTをオンにすると、画素電極704とこれに対向配置している共通電極702の間に電界が誘起され、実施の形態3とまったく同様にして、画素電極704の形状が対称性が高いことおよび共通電極702が画素電極704より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子708は画素中央に向って対称に倒れていく。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。すなわち、実施の形態3と同様にして、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。ここで、対称性のよい画素のほぼ中心の位置に突起状の構造物があるため、この突起が分割の核となり、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われる。
分割境界を安定させることを目的に図6(a)〜(e)にあるように画素の一部に切り込みを入れてもよい。また、図6(f)〜(m)にあるように画素電極の角の部分が外側に向って突出ているような形を形成しても効果がある。さらに図7(a)〜(g)の破線で示すように、画素電極の一部が除去された構造も効果がある。また、図7(h)〜(n)、図8(a)、(b)にあるように画素電極の一部に凹部を作成してもよい。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでもよい。
また、ここでは、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定して説明したが、実施の形態2のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、実施の形態2で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は図9(a)(b)に示すように4つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。
本発明のさらに別の実施の形態を図14を用いて説明する。図14において図14(a)は図14(b)の平面図のFF’線の断面図を示している。実施の形態7においては、実施の形態3とまったく同様に、液晶をアクティブ素子で駆動する。実施の形態7では画素部が透過部と反射部の2種類の領域に分かれている。実施の形態3と同様に、TFTを作成した後、透過部にITOなどの透明性電極804を作成し、反射部のみに感光性のアクリル樹脂などの有機膜826を用いて、反射用の凹凸構造を作成する。この際、一度凹凸構造をパタ−ニングした後、再び有機膜827を塗布し、所望の角度をもった凹凸構造を形成する。このときソ−ス電極813とのコンタクト部分も同時に形成する。反射部にAlなどの金属で反射電極828を作成し、透過部透明電極804、ソ−ス電極813とコンタクトを形成する。開口率の観点から、反射部にTFT部を配置するのが一般的である。透過部と反射部の液晶層厚の違いは、反射部で2回、透過部で1回光が通過することから、透過部の層厚が反射部の層厚のほぼ2倍であることが望ましい。共通電極802の対称性のある画素電極、反射電極のほぼ対称中心にあたる位置に、電極のない部分825を作成する。
負の一軸補償フィルム、四分の一波長板の好ましい効果も、実施の形態3の場合と全く同様である。反射部を有する半透過型液晶素子においては、四分の一波長板は不可欠である。特に、透過部においては画素電極形状が多角形で、液晶配向の方位角方向の分布が大きいとき、四分の一波長板は、高輝度が得られる、偏光板の方向、すなわち視角特性の優れた方向を任意の方向に設定できる、という非常に好ましい効果を与える。
さらに、画素の設計上、開口率が低下するため十分な距離がとれない場合など、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマ−を導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマ−化してもよい。
この実施の形態では、誘電率異方性が負の、垂直配向の液晶について説明したが、誘電率異方性が正で、水平配向(ホモジニアス配向、TN配向)の液晶についても、全く同様のことが言える。さらに、一方の基板側が水平配向、他方の基板側が垂直配向をとる、いわゆるHAN型の液晶モ−ドについても全く同様ことが言える。なお、HAN型の場合は、液晶誘電率異方性は正でも負でもよい。
本発明のさらに別の実施の形態を図15(a)(b)を用いて説明する。実施の形態7と全く同様にして、図15(a)は図15(b)の平面図のGG’線の断面図を示している。実施の形態8においては、透過部において、共通電極の開口部825のかわりに柱状のスペ−サ−819がある点のみ、実施の形態7と異なっている。柱状のスペ−サ−は、上下基板の間隔(以下セルギャップという)を決めるとともに、実施の形態3の場合と同様に、分割の核となり、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われるという効果を生む。特に、半透過型の場合、反射部は電極に凹凸があるため、球状のスペ−サ−を散布する方法でセルギャップを制御しようとしても、スペ−サ−の位置によって、セルギャップが異なるため、一様に制御することは難しい。また、同様に反射部に柱状のスペ−サ−を配置して、セルギャップを制御することも難しい。実施の形態8においては、平坦な透過部にセルギャップを制御する柱状のスペ−サ−を配置するとともに、柱状のスペ−サ−を配向分割の核として利用することができる。
TFTをオンにした場合の配向分割に対する、開口部、柱状スペ−サ−の効果は、実施の形態7の開口部の効果と全く同様である。すなわち、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。ここで、対称性のよい画素のほぼ中心と対応する位置に、共通電極側に電極のない部分(開口部)があるため、斜め電界が電極の端と整合するように生じ、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われる。
負の一軸補償フィルム、四分の一波長板の好ましい効果も、実施の形態7の場合と全く同様である。反射部を有する半透過型液晶素子においては、四分の一波長板は不可欠である。特に、透過部においては画素電極形状が多角形で、液晶配向の方位角方向の分布が大きいとき、四分の一波長板は、高輝度が得られる、偏光板の方向、すなわち視角特性の優れた方向を任意の方向に設定できる、という非常に好ましい効果を与える。
さらに、実施の形態7と同様に、画素の設計上、開口率が低下するため十分な距離がとれない場合など、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマ−を導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマ−化してもよい。
本発明のさらに別の実施の形態を図16(a)(b)を用いて説明する。実施の形態8と全く同様にして、図16(a)は図16(b)の平面図のHH’線の断面図を示している。実施の形態9においては、共通電極の開口部825のかわりに突起状の構造物824がある点のみ、実施の形態8と異なっている。柱状のスペ−サ−は、上下基板の間隔(セルギャップ)を決めるとともに、実施の形態3の場合と同様に、分割の核となり、分割境界が確定しかつ分割がスム−スに行われるという効果を生むなどの効果は、開口部も突起状の構造物も柱状スペ−サ−も全く同様である。
柱状スペ−サ−の、セルギャップを一様に制御する、外圧に対してより変形しにくいという好ましい効果も実施の形態8の場合と全く同様である。
さらに、負の一軸補償フィルム、四分の一波長板の好ましい効果も、実施の形態8の場合と全く同様である。
(実施例1)
ガラス基板上にITOをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィ−技術を用いて、ITO電極をマトリクス状に形成した。下側の基板のみ窒化シリコン膜をデポし、フォトリソグラフィ−を用いてスル−ホ−ルを形成した。この上にITOをスパッタし、フォトリソグラフィ−を用いて六角形の画素電極を作成した。画素電極上にそのほぼ中心の位置に感光性のポリシラザンを用いて一辺5μmのほぼ六角形の柱状のスペ−サ−を3.5μmの高さで作成した。上下基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシ−ル剤を塗布し、上下基板をマトリクス状電極が交互に、XY状の電極を構成するように貼りあわせ、加熱によりシ−ル剤を硬化させた。屈折率異方性Δnが0.096で誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、上下の基板に、偏光板と四分の一波長板をそれぞれ逆の円偏光となるように、偏光板の透過軸と四分の一波長板の遅相軸を45゜傾けて貼りつけた。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、偏光板の透過軸方向においても暗い部分は全くなく、輝度の優れた表示が得られた。
下側の基板の窒化シリコン膜上に、六角形の電極の周囲に各電極を囲むようにシ−ルド用の電極を作成した以外は、実施例1と全く同様にして、液晶表示装置を作成した。なお、シ−ルド用の電極はマスクの変更のみで作成できた。シ−ルド用電極は0Vに接続した。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高輝度で、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ(TFT)を有する基板を、成膜過程とリソグラフィー過程を繰り返して、ガラス基板上に作製した。このTFTは、基板側よりゲート−クロム層,酸化シリコン・窒化シリコン−ゲ−ト絶縁層,アモルファスシリコン−半導体層,ドレイン・ソース−モリブデン層から構成されている。ソ−ス電極は四角形の形状をした画素ITO電極と接続されている。これらを覆うように窒化シリコンからなる保護膜を成膜した。全面にITOがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラ−フィルタ−基板を用意し、対向基板とした。ここで、感光性のアクリル樹脂を用いて対向基板の各画素電極の対称中心に対応する位置に、一辺が5μmで、3.7μmの高さを有する正方形のスペ−サ−を形成した。両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシ−ル剤を塗布し、加熱によりシ−ル剤を硬化させ、屈折率異方性Δnが0.096で、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。実施例1と同様にして、液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板と四分の一波長板をそれぞれ逆の円偏光となるように、偏光板の透過軸と四分の一波長板の遅相軸を45゜傾けて貼りつけた。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡観察を行ったところ、偏光板の透過軸方向においても暗い部分はなく、輝度の優れた表示が得られた。 また、画面を指で押してみたところ、柱状スペ−サ−がないパネルで見られたような液晶配向の乱れは観察されなかった。
実施例3と全く同様にして、TFT基板を作成し、ITO電極の一部に図7(e)にあるような電極のない部分219を作成した。すなわち正方形の画素電極の対角線の方向に沿って電極のない部分219が点在する画素電極を作成し、それ以外は実施例3と全く同様にして液晶表示パネルを得た。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、輝度が高く、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
実施例3と全く同様にして、TFT基板を作成し、フォトリソグラフィ−を用いてゲ−ト絶縁膜の一部を図8(a)、(b)に示す形状のようにエッチングし、凹部を形成した。ここにITOをスパッタすることにより最終的に図8(a)、(b)のような形状を得た。すなわちITOの一部にも凹部が形成された。実施例3と全く同様にして、液晶表示パネルを作成した。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
実施例3と全く同様にして、TFTをガラス基板上に形成した。このTFTは、実施例3と同様に、基板側よりゲート−クロム層,酸化シリコン・窒化シリコン−ゲ−ト絶縁層,アモルファスシリコン−半導体層,ドレイン・ソース−モリブデン層から構成されている。これらすべてを覆うように窒化シリコンを成膜し、この窒化シリコン膜上にスル−ホ−ルを通して、ソ−ス電極に接続された画素電極を八角形の形状に作成した。実施例3と同様に、全面にITOがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラ−フィルタ−基板を用意し、対向基板とした。ここで、実施例3と同様に、感光性のアクリル樹脂を用いて対向基板の各画素電極の対称中心に対応する位置に、一辺が5μmで、4μmの高さを有する正方形のスペ−サ−を形成した。両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシ−ル剤を塗布し、加熱によりシ−ル剤を硬化させ、屈折率異方性Δnが0.095で、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。実施例3と同様にして、液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板と四分の一波長板をそれぞれ逆の円偏光となるように、偏光板の透過軸と四分の一波長板の遅相軸を45゜傾けて貼りつけた。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡観察を行ったところ、偏光板の透過軸方向においても暗い部分は全くなく、輝度の優れた表示が得られた。
実施例6と同様にして、画素電極の形状のみ四角形であるTFT基板とカラ−フィルタ−基板を用意した。TFT基板側のみに光配向膜を塗布し、マスクを介して四方向から、画素を4分割するように斜めから偏光紫外線を照射した。分割は図7(l)に示すような境界で分けられるように行った。すなわち、対角線の方向を分割境界とし、垂直配向の液晶が各辺からそれぞれ対向側の辺に向かってプレチルトがつくように照射した。実施例6と全く同様にして、シ−ル剤塗布、液晶注入、封止を行い、液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板と四分の一波長板をそれぞれ逆の円偏光となるように、偏光板の透過軸と四分の一波長板の遅相軸を45゜傾けて貼りつけた。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡観察を行ったところ、偏光板の透過軸方向においても暗い部分は全くなく、輝度の優れた表示が得られた。
駆動中の画素の様子を顕微鏡観察したところ、実施例6で、非常に少数の画素で、かすかに見られた異常なディスクリネ−ションの動きは全く見られなかった。
また、偏光板の透過軸をパネルの上下方向に貼りつけた場合は、上下方向のコントラストが特に高い、視角特性を示した。さらに偏光板の透過軸を45゜方向に貼りつけたパネルにおいては、その他の特性はほとんど変わらず、コントラストが特に高い方向のみパネルの45゜方向となった。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
実施例7と同様に、駆動中の画素の様子を顕微鏡観察したところ、実施例6で、非常に少数の画素で、かすかに見られた異常なディスクリネ−ションの動きは全く見られなかった。
実施例3と同様にして、アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ(TFT)を有する基板を、成膜過程とリソグラフィー過程を繰り返して、ガラス基板上に作製した。このTFTは、基板側よりゲート−クロム層,酸化シリコン・窒化シリコン−ゲ−ト絶縁層,アモルファスシリコン−半導体層,ドレイン・ソース−モリブデン層から構成されている。次にドレイン電極、ソ−ス電極および半導体膜を覆うように、ゲ−ト絶縁膜上に保護膜を形成した。
次に、この保護膜の上にカラ−フィルタ−層および遮光層を形成した。カラ−フィルタ−層は、例えば、赤色や緑色もしくは青色の染料、顔料を含んだ感光性の樹脂膜を用いて、フォトリソグラフィ−によって形成した。また、遮光層は黒色の染料、顔料を含んだ感光性の樹脂を用いて形成した。このとき金属を用いて遮光層を形成するようにしてもよい。
カラ−フィルタ−層は、例えば、赤色などの所望の光学特性が得られる顔料が、アクリルをベ−スとしたネガ形の感光性樹脂中に分散された顔料分散レジストを用いて形成した。まず、顔料分散レジストを保護膜上に塗布し、レジスト膜を形成し、次いで、そのレジスト膜の所定領域、すなわち、マトリクス状に配置された画素領域に選択的に光が当たるように、フォトマスクを用いて露光した。この露光の後、所定の現像液を用いて現像し、所定のパタ−ンを形成した。これらの工程を、色数、すなわち赤、青、緑の3色分3回繰り返すことで、カラ−フィルタ−層が形成できた。
最後に、スル−ホ−ルを形成してこれを介してソ−ス電極に接続する四角形の形状をした画素電極を、オ−バ−コ−ト層上に形成した。
さらに、感光性のアクリル樹脂を用いて、画素電極の対称中心の位置に、一辺5μm、高さ3.5μmの柱状スペ−サ−を形成した。
対向基板として、全面にITOをスパッタしたガラス基板を用意した。実施例3と同様にして、両方の基板に垂直配向膜(日産化学社製SE1211)を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシ−ル剤を塗布し、加熱によりシ−ル剤を硬化させ、屈折率異方性Δnが0.096で、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔndと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板と四分の一波長板をそれぞれ逆の円偏光となるように、偏光板の透過軸と四分の一波長板の遅相軸を45゜傾けて貼りつけた。 このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、上下基板の貼りあわせ際、目合わせは必要なく、画素のサイズが小さくなっても全く問題がないことがわかった。
画素電極の形状を図6(f)〜(m)にあるような突出した部分を有する形状にした以外は実施例9と全く同様にして、パネルを作成した。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、実施例9で非常に少数の画素で、かすかに見られたディスクリネ−ションの曲がりは全く見られなかった。
実施例1と全く同様にして、フォトリソグラフィ−を用いてITO電極、窒化シリコン膜を作成後、四角形の画素電極を作成した。配向膜と液晶材のみJSR製JALS−428とZLI4792のカイラル剤を抜いたものに変え、液晶パネルを作成した。ただし、下側基板と上側基板における液晶の配向方向が直交するように特に四角形の対角線の方向になるようにラビングを行った。JALS−428はラビング方向と垂直方向に液晶が配向し、クリスタルロ−テ−ション法で求めたプレチルト角は、ほぼ0°であった。また、セル厚はほぼ5μmであった。
補償フィルムとして、負の一軸補償フィルム、四分の一波長板のかわりに、住友化学社製のNew−Vacフィルムを用い、パネルの視角特性を測定したところ、全面で階調反転はなく、優れた視角特性が得られた。
実施例3と全く同様にして、TFT基板とカラ−フィルタ−基板を用意した。配向膜としてJSR製JALS−428を塗布し、200℃、1時間加熱乾燥を行った後、実施例11と同様にラビングを行った。カイラル剤を抜いたZLI4792を注入し、負の一軸補償フィルムと四分の一波長板を取り除いた以外は、実施例3と全く同様に、液晶パネルを作成した。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
実施例9と全く同様にして、TFT基板を作成し、カラ−フィルタ−層、オ−バ−コ−ト層を作成し、四角形の画素電極を形成した。実施例11と同様に、配向膜と液晶材をJSR製JALS−428とZLI4792のカイラル剤を抜いたものとし、実施例11と同様にラビングを行い、負の一軸補償フィルムを取り除いた以外は、実施例9と全く同様に液晶パネルを作成した。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、上下基板の貼りあわせ際、目合わせは必要なく、画素のサイズが小さくなっても全く問題がないことがわかった。また、ラビング方向のズレがあっても、輝度の変化はなかった。
画素電極の形状を図6(f)〜(m)にあるような突出した部分を有する形状にした以外は実施例13と全く同様にして、パネルを作成した。このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
四分の一波長板を除いた以外実施例3と全く同様にして作成したパネルの応答速度を測定したところ、バイアス電圧を印加せず、0Vからいきなり5V印加した場合は40ms後でも透過光量が安定しなかった。一方、バイアス電圧2.2Vを印加しておき、5Vの駆動電圧を印加した場合は、20ms後で透過光量が安定した。このようにバイアス電圧を印加しておけば、応答速度が速くなることがわかった。ただし、バイアス電圧2.2Vを印加した場合、コントラストはバイアス電圧を印加しない0Vのときの2300から、130に低下した。これは画素周辺の光漏れが原因であった。そこで、この部分をブラックマトリクスで遮光したところ、コントラストは2000と高い値を得ることができた。
また四分の一波長板を設置した場合には、バイアス電圧を印加せず、0Vからいきなり5V印加した場合でも、30ms後に透過光量が安定した、なお、バイアス電圧2.2Vを印加しておき、5Vの駆動電圧を印加した場合は、10ms後で透過光量が安定した。このように四分の一波長板を設置することで、実質的な応答速度が速くなった。
柱スペ−サ−の高さを2μmとし、液晶配向膜を垂直配向膜(日産化学社製SE1211)に変え、ラビングを省略した以外は、実施例9と全く同様にして、作成したパネルに、屈折率異方性Δnが0.1669で、誘電率異方性が負の液晶材料を注入し、封孔した。実施例3と全く同様にして、負の一軸補償フィルム、四分の一波長板、偏光板を貼りつけ、液晶パネルを作成した。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、偏光板の透過軸方向においても、暗い部分はなく、輝度の優れた表示が得られた。また、応答速度も極めて速いものであった。
このパネルの駆動を行う際、1フレ−ムである16.7msのうち後半の8.3msの間、黒表示になるように電圧を印加したところ、動画像を鮮明に見ることができた。
実施例3と全く同様にして作成した液晶パネルに、負の一軸の補償フィルムに替えて、二分の一波長板を貼りつけた。このとき、偏光板の透過軸、四分の一波長板、二分の一波長板の遅相軸の間の関係は図12に示すとおりである。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡観察を行ったところ、偏光板の透過軸方向においても暗い部分は全くなく、輝度の優れた表示が得られた。
実施例3と全く同様にして作成したTFT基板と、カラ−フィルタ−基板を用意し、対向基板とした。感光性のアクリル樹脂を用いて、柱状のスペ−サ−のかわりに、1辺が5μmで、高さが3μmの四角錐の突起を作成した。なお、突起の形状をSEM観察したところ、露光、現像、加熱によるフロ−などの影響で、上部つぶれているが、各面が斜めの四角錐に近い形状が得られた。3.7μmのスペ−サ−を散布し、実施例3と全く同様にして、液晶パネルを作成した。
実施例3と同様にしてTFTをガラス基板上に形成した。このTFTは、基板側よりゲート−クロム層,酸化シリコン・窒化シリコン−ゲ−ト絶縁層,アモルファスシリコン−半導体層,ドレイン・ソース−モリブデン層から構成されている。これらを覆うように窒化シリコンからなる保護膜を成膜した。透過部として画素ITO電極を作成し、反射部のみに感光性のアクリル樹脂を用いて、凹凸形状を作成し、さらに同様の感光性のアクリル樹脂を用いて、所望の凹凸形状を形成した。さらにこの凹凸の上にAlを用いて反射電極を形成した。全面にITOがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラ−フィルタ−基板を用意し、対向基板とした。このとき、カラ−フィルタ−は、反射部に対応する部分のみ、透過部のほぼ半分の発色成分の量となっている。
実施例19と全く同様にして、TFT基板、カラ−フィルタ−基板を用意した。実施例19と異なるところは、透過部と反射部の面積比が、1:1から1:2になったこと、透過部において共通電極の開口部のかわりに、柱状のスペ−サ−が設けられていることのみである。この柱状スペ−サ−は一辺が5μmで、4μmの高さを有する正方形である。
また、画面を指で押してみたところ、開口部がないパネルで見られたような液晶配向の乱れは、全く観察されなかった。
実施例19、20と全く同様にしてTFT基板、カラ−フィルタ−基板を用意した。実施例20と異なるところは、共通電極の開口部のかわりに、突起状の構造物が設けられていることのみである。突起状の構造物は一辺が3μm、高さが1μmであった。
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、反射部も透過部も階調反転はほとんどなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡観察を行ったところ、偏光板の透過軸方向においても暗い部分はなく、輝度の優れた表示が得られた。
また、画面を指で押してみたところ、開口部がないパネルで見られたような液晶配向の乱れは観察されなかった。
Claims (36)
- 2枚の基板間に液晶層が挟持され、液晶層に2種以上の微小領域が共存する液晶表示装置であって、第1の基板上の電極が対称性のよい形状であり、第2の基板上の電極が第1の基板上の電極より広く、かつ第1の基板上の電極の上部全体を覆い、第1の基板上の電極の少なくともほぼ対称中心の位置に誘電体が存在することを特徴とする液晶表示装置。
- 2枚の基板間に液晶層が挟持され、液晶層に2種以上の微小領域が共存する液晶表示装置であって、第1の基板上の電極が対称性のよい形状であり、第2の基板上の電極が第1の基板上の電極より広く、かつ第1の基板上の電極の上部全体を覆い、第1の基板上の電極の少なくともほぼ対称中心の位置に柱状のスペ−サ−が存在することを特徴とする液晶表示装置。
- 2枚の基板間に液晶層が挟持され、液晶層に2種以上の微小領域が共存する液晶表示装置であって、第1の基板上の電極が対称性のよい形状であり、第2の基板上の電極が第1の基板上の電極より広く、かつ第1の基板上の電極の上部全体を覆い、第1の基板上の電極の少なくともほぼ対称中心の位置に、電極が存在しない部分があることを特徴とする液晶表示装置。
- 2枚の基板間に液晶層が挟持され、液晶層に2種以上の微小領域が共存する液晶表示装置であって、第1の基板上の電極が対称性のよい形状が連なった形状であり、第2の基板上の電極が第1の基板上の電極より広く、かつ第1の基板上の電極の上部全体を覆い、第1の基板上の電極の少なくともほぼ対称中心の位置に柱状のスペ−サ−が存在することを特徴とする液晶表示装置。
- 2枚の基板間に液晶層が挟持され、液晶層に2種以上の微小領域が共存する液晶表示装置であって、第1の基板上の電極が対称性のよい形状が連なった形状であり、第2の基板上の電極が第1の基板上の電極より広く、かつ第1の基板上の電極の上部全体を覆い、第1の基板上の電極の少なくともほぼ対称中心の位置に、電極が存在しない部分があることを特徴とする液晶表示装置。
- 配線および薄膜トランジスタが形成された第一の基板と、前記第一の基板に対向して配置される第2の基板とによって2種以上の微小領域が共存する液晶層が挟持され、前記第一の基板に反射電極が形成されている反射領域および透明電極が形成されている透過領域とが設けられ、前記第2の基板に共通電極が形成され、前記反射電極および前記透明電極と前記共通電極との間に電圧を印加することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第2の基板上の電極が、第2の基板のほぼ全面に形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板上の電極に画素表示用の電極の他にシ−ルド用の電極が配置されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも1つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、第2の基板上に複数の画素に渡って基準電位を与える共通電極を有する液晶表示装置であって、前記画素電極と前記走査電極および前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタは層間絶縁膜を介して分離されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも1つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、第2の基板上に複数の画素に渡って基準電位を与える共通電極を有する液晶表示装置であって、前記画素電極と前記走査電極および前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタは層間絶縁膜を介して分離され、かつ前記走査信号電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシ−ルド用の電極が配置されていることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板と透明な第2の基板とこれらに挟まれた液晶層とカラ−フィルタ−層とを有する液晶表示装置であって、前記カラ−フィルタ−層は前記第1基板上に配置され、前記液晶層は前記カラ−フィルタ−層と前記第2の基板との間に配置され、前記カラ−フィルタ−層下の前記第1の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも1つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極とを有し、第2の基板上に複数の画素に渡って基準電位を与える共通電極を有し、前記画素電極は、前記カラ−フィルタ−層と前記液晶層との間に配置されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板と透明な第2の基板とこれらに挟まれた液晶層とカラ−フィルタ−層とを有する液晶表示装置であって、前記カラ−フィルタ−層は前記第1基板上に配置され、前記液晶層は前記カラ−フィルタ−層と前記第2の基板との間に配置され、前記カラ−フィルタ−層下の前記第1の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも1つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極とを有し、第2の基板上に複数の画素に渡って基準電位を与える共通電極を有し、前記画素電極は、前記カラ−フィルタ−層と前記液晶層との間に配置され、かつ、前記走査電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシ−ルド用の電極が配置されていることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板の画素表示用の電極の一部に、端からの切り込みまたは一部電極の無い部分が存在していることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板の画素表示用の電極の角の部分が外側に向って突出していることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 第1の基板の画素表示用の電極の一部に、凹部が設けられていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 凹部が層間絶縁膜に掘り込みをいれた構造であることを特徴とする請求項10〜15のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 光学的に負の補償フィルムと光学的に正の補償フィルムの少なくとも一方を第1または第2の基板と偏光板との間に設置することにより、特に黒表示時の液晶配向状態において、少なくとも1視角方向における液晶層と補償フィルムの屈折率異方性を等方的にしたことを特徴とする請求項1〜16のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 液晶層の両側にそれぞれ四分の一波長板を有しており、四分の一波長板の光軸が互いに直交していることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 互いに90度交差する2枚の偏光板の透過軸を、より広い視角特性を得たい方向に設定することを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置。
- 液晶が高分子有機化合物を含むことを特徴とする請求項1〜19のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 液晶がモノマーまたはオリゴマを含み、液晶を基板間に注入した後に、モノマー、オリゴマを液晶中で高分子化することを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 液晶層が誘電率異方性が負の液晶から成り立っており、電圧無印加時に基板に対してほぼ垂直に配向していることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 電圧を印加した際に液晶が倒れる方向に沿ってあらかじめプレチルト角が形成されていることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置。
- プレチルト角を形成する方法が光照射であることを特徴とする請求項23に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 光照射を基板に対して斜めから行うことを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 光照射が偏光を基板に対して斜めから照射することを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 液晶層が誘電率異方性が正の液晶から成り、電圧無印加時にねじれネマチック構造をとっていることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 各画素内に液晶分子のねじれ方向と立ち上がり方向が異なる4種類の微小領域が共存することを特徴とする請求項27に記載の液晶表示装置。
- 液晶層が誘電率異方性が正の液晶から成り、電圧無印加時にホモジニアス構造をとっていることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 各画素内に液晶分子の立ち上がり方向が異なる2種類の微小領域が共存することを特徴とする請求項29に記載の液晶表示装置。
- 上下基板における液晶のプレチルト角が1°以下であることを
特徴とする請求項28〜30にいずれか一に記載の液晶表示装置。 - 偏光を基板に対してほぼ垂直方向から照射することを特徴とする請求項31に記載の液晶表示装置の製造方法。
- ドット反転駆動することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一又は請求項22又は請求項23又は請求項27〜31のいずれか一に記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 1フレ−ムが終了する前に、黒状態に戻すことを特徴とする請求項1〜20のいずれか一又は請求項22又は請求項23又は請求項27〜31のいずれか一に記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 1フレ−ムが開始する前に、液晶のしきい値電圧の近傍の電圧を印加することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一又は請求項22又は請求項23又は請求項27〜31のいずれか一に記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 液晶のしきい値電圧近傍の電圧を印加した際、光漏れが現れる部分を遮光することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一又は請求項22又は請求項23又は請求項27〜31のいずれか一に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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