JP2005024711A

JP2005024711A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2005024711A
Application number: JP2003187923A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Tanaka; 慎一郎田中; Osamu Kobayashi; 修小林; Satoshi Morita; 聡森田
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】視角依存性の少なく、表示品位の高い液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】液晶表示装置は、第一基板１と、画素電極４に形成されたスリット６と、透明電極を形成した第二基板８と、第二基板８に形成された突起１２と、突起１２と同一面上であって画素電極４のエッジ部に沿って形成された補助突起１７と、両基板１、８上に積層した配向膜７、１３と、両基板１、８間に挟持した液晶層１４と、第一基板８に配置した第一偏光板１５と、第二基板８に配置されると共に第一偏光板１５の透過軸と直交関係にある透過軸を有する第二偏光板１６とを備え、隣接する上下左右方向の画素において、スリット６と突起１２の配置形状は線対称となっている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１画素内に複数のドメインを設けた広視野角の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示装置には薄型軽量、低消費電力という特徴があり、携帯端末から大型テレビに至るまで幅広く利用されている。この液晶表示装置としてＴＮ型の液晶表示装置がよく使われ、表示装置として高い性能、品質を維持している。
【０００３】
しかしＴＮ型液晶表示装置等は視角依存性が大きい等の問題があった。そこでＴＮ型よりも広視野角なＶＡ（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄ）型の液晶表示装置が提案されている。ＶＡ型の液晶表示装置の場合、一対のガラス基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入し、一方のガラス基板に画素電極を、他方のガラス基板に共通電極を配置している。両ガラス基板上には垂直配向膜を積層し、両ガラス基板の外側に互いの透過軸方向が直交するように一対の偏光板を配置している。そして両電極間に電界が発生しないときは液晶分子が垂直配向膜に規制されて垂直配列し、一方の偏光板を通過した直線偏光の透過光がそのまま液晶層を通過して他方の偏光板によって遮られる。また両電極間に電界が発生するときはガラス基板間の液晶分子が電界に対して垂直方向に傾斜して水平配列するので、一方の偏光板を通過した直線偏光の透過光は液晶層を通過するときに複屈折され楕円偏光の通過光になり、他方の偏光板を通過する。
【０００４】
このＶＡ型液晶表示装置の視野角を更に改善するために、画素内に突起や溝を設けて１画素内に複数のドメインを形成するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄ）方式が提案されている。これは例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００５】
この従来のＭＶＡ型液晶表示装置の画素構成を図４に示す。平行に対向配置する一対のガラス基板のうち、一方のガラス基板上には画素電極１００、走査線１０１、信号線１０２、ＴＦＴ１０３が形成され、他方のガラス基板にはカラーフィルタ、共通電極、突起１０５が形成される。なおカラーフィルタ、共通電極は図示しない。複数の走査線１０１と信号線１０２がガラス基板上にマトリクス状に配線され、その交差部分にＴＦＴ１０３を、走査線１０１と信号線１０２で囲まれる領域内に画素電極１００をそれぞれ配置する。ＴＦＴ１０３のゲート電極は走査線１０１に、ソース電極は信号線１０２に、ドレイン電極は画素電極１００にそれぞれ接続される。１０４は画素電極１００に形成されたスリットであり、ガラス基板の法線方向から見たときに複数の突起１０５がジグザグ状に形成され、スリット１０４はこの複数の突起１０５の間に位置し、隣り合う突起１０５と略平行に形成されている。液晶分子は突起１０５及びスリット１０４に対して９０°方向に傾斜し、突起１０５やスリット１０４を境にして逆方向に傾斜する。一対のガラス基板の外側には直交ニコルの一対の偏光板が配置され、偏光板の透過軸と突起１０５の方向との成す角度が４５°になるように設定し、偏光板の法線方向から見たときに傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との成す角度が４５°になるようにしている。傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との角度が４５°になるとき、最も効率よく偏光板から透過光を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９４７３５０号公報
【特許文献２】
特開２００１−８３５１７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のＭＶＡ型液晶表示装置における液晶分子の配向方向について説明する。１画素内における液晶分子の配向方向は図４の領域Ａ〜Ｄの４つに分けられる。液晶分子はスリット１０４から隣接する突起１０５へ向かって傾くものとする。領域Ａは液晶分子が左斜め上方向に傾く領域であり、領域Ｂは液晶分子が右斜め下方向に傾く領域、領域Ｃは液晶分子が左斜め下方向に傾く領域、領域Ｄは液晶分子が右斜め上方向に傾く領域である。
【０００８】
従来、１つの画素におけるスリット１０４と突起１０５配置形状は、どの画素も皆同じであり、領域Ａ〜Ｄの割合も、どの画素とも皆同じとなっている。また画素ごとで領域Ａ〜Ｄの面積が全く同じになることが理想的ではあるが、実際にはＴＦＴ１０３の存在や製造の際の誤差等により、領域Ａ〜Ｄの面積は異なっている。したがって、１つの画素において、ある方向からの透過量と別の方向からの透過量とに違いが生じる。そしてこのような画素が隣接することにより、視角依存が生じたり、輝線が認識されたりする等、表示上好ましくない問題が発生する。
【０００９】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、この液晶表示装置の表示品位を改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、複数の走査線と信号線とに囲まれた領域に形成された画素電極を有する第一基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第一基板又は前記第二基板の何れか一方に形成された帯状の突起と、前記第一基板又は前記第二基板の何れか他方に形成されると共に前記突起に対応して形成されたスリットと、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、前記突起と前記スリットは、隣接する画素において前記走査線および前記信号線を境にして線対称となるよう形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、複数の走査線と信号線とに囲まれた領域に形成された画素電極を有する第一基板と、前記画素電極に形成されたスリットと、透明電極を形成した第二基板と、前記スリットに対応して前記第二基板に形成された帯状の突起と、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層と、前記第一基板の外側に配置した第一偏光板と、前記第二基板の外側に配置されると共に前記第一偏光板の透過軸と直交関係にある透過軸を有する第二偏光板とを備え、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、前記突起と前記スリットは、隣接する画素において前記走査線および前記信号線を境にして線対称となるよう形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、１つの画素における規制方向の特性が、上下左右に隣接する画素により異なるため、視角依存が低減され、輝線の発生が抑えられる。
【００１３】
また、１つの画素で４方向の視野角が改善できるよう、前記液晶層に電界を印加したときに、前記スリット及び前記突起によって規制される方向は４つの方向であることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の液晶表示装置における画素部の平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００１５】
１はガラス基板などの透明な第一基板であり、この第一基板１上には走査線２と信号線３がマトリクス状に配線されている。走査線２と信号線３で囲まれる領域が１画素に相当し、この領域内に画素電極４が配置され、走査線２と信号線３の交差部には画素電極４と接続するスイッチング素子であるＴＦＴ５が形成される。画素電極４の一部分は絶縁膜を介在させて隣接する走査線２と重なり、この部分が保持容量として作用する。画素電極４には後述するスリット６が複数形成されている。７は画素電極４を覆う配向膜であり、垂直配向処理が施されている。なお、図２では画素電極４の下方に存在する絶縁膜を省略している。
【００１６】
８はガラス基板などの透明な第二基板であり、第二基板８上には各画素を区切るようにブラックマトリクス９が形成され、各画素に対応してカラーフィルタ１０が積層されている。カラーフィルタ１０は各画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ１０が配置されている。カラーフィルタ１０上には例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透明電極１１が積層され、透明電極１１上には所定パターンの突起１２が形成され、透明電極１１及び突起１２を垂直配向処理が施された配向膜１３で覆っている。
【００１７】
両基板１、８間には誘電率異方性が負の液晶層１４が介在する。そして画素電極４と透明電極１１の間に電界が生じないときは液晶分子１４ａが配向膜７、１３に規制されて垂直配列し、画素電極４と透明電極１１の間に電界が発生したときは液晶分子１４ａが水平方向に傾斜する。このとき液晶分子１４ａはスリット６や突起１２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。なお図２は画素電極４と透明電極１１の間に電界が発生した状態を模式的に示している。
【００１８】
第一基板１の外側には第一偏光板１５が、第二基板８の外側には第二偏光板１６がそれぞれ配置され、第一偏光板１５と第二偏光板１６は互いの透過軸が直交するように設定されている。第二基板８の法線方向から観察したときに、偏光板１５、１６の透過軸と液晶分子１４ａの傾斜方向が約４５°を成すとき、最も効率良く透過光が第二偏光板１６を通過することができる。そして液晶分子１４ａは突起１２やスリット６に対して約９０°方向に傾斜するため、画素内のスリット６や突起１２の延在方向と第二偏光板１６の透過軸とが約４５°を成すように両偏光板１５、１６は配置する。この実施例では第一偏光板１５の透過軸が走査線２の延在方向と一致し、第二偏光板１６の透過軸が信号線３の延在方向と一致するように設定する。
【００１９】
そして画素電極４と透明電極１１の間に電界が生じないときは液晶分子１４ａが垂直配列するため、第一偏光板１５を通過した直線偏光の透過光が液晶層１４を直線偏光のまま通過して第二偏光板１６で遮断され、黒表示になる。また画素電極４に所定の電圧が印加されて画素電極４と透明電極１１の間に電界が発生したとき、液晶分子１４ａが水平方向に傾斜するため、第一偏光板１５を通過した直線偏光の透過光が液晶層１４で楕円偏光になり第二偏光板１６を通過して、白表示になる。
【００２０】
セルギャップ（両基板１、８上の配向膜７、１３の間隔）を狭くすると黒表示のときの光漏れが少なくなり、コントラストが向上して視野角が広くなる。セルギャップを狭くすると白表示における透過率が低下するが、本発明は後述するスリット６や突起１２の形状などを工夫して透過率を向上させたためセルギャップを狭くすることができる。
【００２１】
次に、スリット６と突起１２の形状について説明する。スリット６は画素電極４の一部分をフォトリソグラフィー法等によって取除いて形成され、突起１２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。ここでは、突起１２の高さを１．２μｍとしている。なお、液晶層１４の層厚は４μｍとする。また突起１２はネガ材料で形成するよりもポジ材料で形成した方が、透過率が向上する。これはポジ材料の方が突起１２の表面が滑らかになり、より液晶分子１４ａに対する傾斜方向への規制力が向上するためであり、実験によるとポジ材料の突起１２の方がネガ材料の突起１２よりも透過率が約１０％以上向上した（（透過率（ポジ突起）／透過率（ネガ突起）≧１．１０）。
【００２２】
突起１２はジグザグ状に形成され、その直線部分は第二基板８の法線方向から見たときに信号線３に対して４５°の方向に延在している。１画素の略中央部分では一方の画素電極４のエッジ部から伸びる突起１２ａが９０°屈曲して再びエッジ部まで延在し、他方の画素電極４のエッジ部から伸びる２本の突起１２ｂは直角に屈曲した突起１２ａの直線部分と平行に配置され、画素電極４の隅部付近に位置している。突起１２と画素電極４の交差部分では突起１２から分岐して画素電極４のエッジ部に沿って延在する補助突起１７ａが形成され、画素電極４のエッジ部や隣接する画素からの電界による液晶分子１４ａへの影響を低減している。
【００２３】
スリット６は複数の突起１２の中間にそれぞれ位置するように形成され、本実施形態では各画素電極４に３個のスリット６が形成されている。突起１２ａと突起１２ｂに平行してそれぞれスリット６ａが形成され、突起１２ａと画素電極４のエッジ部との間に突起１２ａに平行してスリット６ｂが形成されている。またスリット６の部分は液晶分子１４ａの傾斜方向を規制しないため、スリット６の幅を広げてスリット部分を太くすると、その部分が表示ムラの原因になってしまう。従ってスリット６の太さは表示ムラが生じない程度に設定することが望ましい。
【００２４】
１７ｂはスリット６ｂに近接する画素電極４のエッジ部に沿って設けられた補助突起であり、補助突起１７ａと同様に画素電極４のエッジ部や隣接する画素からの電界による液晶分子１４ａへの影響を低減している。特にスリット６ｂと画素電極４のエッジ部で囲まれる部分は狭く、スリット６ｂとエッジ部による影響を大きく受けやすいため、この領域による表示ムラを低減させることに補助突起１７ｂは有効に作用する。
【００２５】
次に、液晶分子１４ａの配向方向について説明する。１画素内における液晶分子１４ａの配向方向は図１の領域Ａ〜Ｄの４つに分けられる。液晶分子１４ａはスリット６から隣接する突起１２へ向かって傾くものとする。領域Ａは液晶分子が左斜め上方向に傾く領域であり、領域Ｂは液晶分子が右斜め下方向に傾く領域、領域Ｃは液晶分子が左斜め下方向に傾く領域、領域Ｄは液晶分子が右斜め上方向に傾く領域である。
【００２６】
１画素内の領域Ａ〜Ｄの面積は皆それぞれ異なっている。これはＴＦＴ５が形成されていることなどの理由によるものである。しかしながら、隣接する上下左右方向の画素において、スリット６と突起１２の配置形状は線対称となっている。つまり走査線２に沿って隣接する画素のスリット６と突起１２の配置形状は、信号線３を境にして線対称となっており、信号線３に沿って隣接する画素のスリット６と突起１２の配置形状は、走査線２を境にして線対称となっている。
【００２７】
したがって、１つの画素において、ある方向からの透過量と別の方向からの透過量との違いがあっても、同じ特性を持った画素が上下左右に隣接しないため、視角依存が低減され、輝線の発生が抑えられる。
【００２８】
次に、液晶注入工程について説明する。注入方式は従来と同様の真空方式の注入装置によって行うことができる。図３は、本実施形態の液晶材の注入経路を説明する液晶表示装置の画素部の平面図である。図中の矢印Ｅは液晶材の注入方向を示し、破線は液晶注入時に液晶材が最も流れやすい経路の一例を示している。なお従来と同様、注入口（不図示）は画面の短辺側に設けられるものとする。
【００２９】
注入された液晶材は、突起１２及び補助突起１７を跨ぐことなく、且つ液晶注入口を設けた辺と平行に進むことなく、スリット６ａに沿って突起１２ａと突起１２ｂの間を流れ、液晶注入口に対向する辺まで進むことができ、従来のように突起１０５のくの字になった部分にぶつかり流れが遅くなることがない。なお、突起１２ａで囲まれた四角形の領域は突起１２ａと画素電極４との間や２つの補助突起１７ａの間から徐々に流れ込む。実験の結果、液晶注入時間は８〜１０時間となり、従来の１３〜１５時間を大幅に短縮することができた。このように、突起１２及び補助突起１７を跨ぐことなくスムーズに液晶材が流れる経路を確保することにより、突起１２で囲まれた注入に時間が掛かる部分は周りから注入できるので、全体の注入時間が短縮されると考えられる。
【００３０】
なお、本発明の実施形態においては１画素に４つの配向方向を有する液晶表示装置について説明したが、４つの配向方向のものに限定されるわけではなく、１画素における配向方向がより多方向になっているものや３方向や２方向のものでも構わないが、１画素の形状や製造技術などをトータルで考えたとき、１つの画素の配向方向が４方向であれば視野角の改善としては十分である。
【００３１】
また、本発明の実施形態において、隣接する上下左右方向の画素の、スリット６と突起１２の配置形状は線対称となっているが、厳密に線対称というわけではなく、スリット６と突起１２の端部の形状が多少異なっていっても構わない。特に、画素電極４の端部に位置する補助突起１７はＴＦＴ５の有無によりその形状を変えたりする必要があるため、その形状が若干異なっていてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの画素において、ある方向からの透過量と別の方向からの透過量との違いがあっても、同じ特性を持った画素が上下左右において隣接しないため、異なる方向から見たときにそれぞれの方向によって表示状態が異なるような視角依存は低減され、また縦方向或いは横方向に生じる輝線の発生が抑えられるため、表示品位の高い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】本発明の実施形態の液晶表示装置における画素部の平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施形態の液晶材の注入経路を説明する液晶表示装置の画素部の平面図である。
【図４】従来のＭＶＡ型液晶表示装置の画素部の平面図である。
【符号の説明】
１第一基板
４画素電極
６スリット
７、１３配向膜
８第二基板
１０カラーフィルタ
１１透明電極
１２突起
１４液晶層
１７補助突起

Claims

複数の走査線と信号線とに囲まれた領域に形成された画素電極を有する第一基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第一基板又は前記第二基板の何れか一方に形成された帯状の突起と、前記第一基板又は前記第二基板の何れか他方に形成されると共に前記突起に対応して形成されたスリットと、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
前記突起と前記スリットは、隣接する画素において前記走査線および前記信号線を境にして線対称となるよう形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶層に電界を印加したときに、前記スリット及び前記突起によって規制される方向は４つの方向であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
複数の走査線と信号線とに囲まれた領域に形成された画素電極を有する第一基板と、前記画素電極に形成されたスリットと、透明電極を形成した第二基板と、前記スリットに対応して前記第二基板に形成された帯状の突起と、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層と、前記第一基板の外側に配置した第一偏光板と、前記第二基板の外側に配置されると共に前記第一偏光板の透過軸と直交関係にある透過軸を有する第二偏光板とを備え、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
前記突起と前記スリットは、隣接する画素において前記走査線および前記信号線を境にして線対称となるよう形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶層に電界を印加したときに、前記スリット及び前記突起によって規制される方向は４つの方向であることを特徴とする特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。