JP2616463B2 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents
透過型液晶表示装置Info
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Description
広範囲な視角を持つ透過型液晶表示装置に関する。
T)アクティブマトリクス液晶表示装置の液晶パネル部
の構成を示すものであって、(a)は各配向膜のラビング
状態を模式的に示す図であり、(b)はこの液晶パネルの
構成を示す断面図である。この液晶パネルは、大別する
と、カラーフィルタ基板とTFT基板とこれら基板の間
に挟持されたTN(ツイステッドネマチック)液晶層5
6とによって構成されている。カラーフィルタ基板は、
ガラス基板51a上に、カラーフィルタ52、共通電極
53、配向膜54aを順次積層した構成であり、TFT
基板は、ガラス基板51b上に、画素電極55、配向膜
54bを順次積層した構成である。TN液晶層56は両
方の配向膜54a,54bに接している。そして、ガラ
ス基板51a,51bの裏面には、それぞれ、偏光板5
7a,57bが取り付けられている。なお実際には、カ
ラーフィルタ基板にはブラックマトリクス等が、またT
FT基板には薄膜トランジスタ等が形成されているが、
簡単のためにここでは省略している。
FT基板上の配向膜54bは、それぞれ、図5(a)にお
いて示される矢印方向にラビングされている。すなわ
ち、配向膜54aは、点線で示されるように右上方向
に、配向膜54bは、実線で示されるように右下方向
に、それぞれ一方向にラビングされており、二つのラビ
ング方向はほぼ直交している。これにより、これら配向
膜54a,54bによってはさまれているTN液晶層5
6は、90°ねじられることになる。
いてこの透過型液晶表示装置では、図示下方から入射し
た光は、TFT基板側の偏光板57bにより、配向膜5
4bのラビング方向と平行な直線偏光とされ、TN液晶
層56を通過することにより90°旋光した後、ガラス
フィルタ基板側の偏光板57aに入射する。偏光板57
aの偏光方向が配向膜54aのラビング方向と一致して
いるとき(ノーマリーホワイトモード)には、光が透過
して白表示となり、また偏光板57aの偏光方向が配向
膜54aのラビング方向と直交しているとき(ノーマリ
ーブラックモード)には、光が遮断されるので黒表示と
なる。
る場合、液晶パネルの正面から観察すれば、上述したよ
うな原理に基づく本来の表示内容を視認することができ
る。しかし、液晶パネルの表面の法線からずれた方向か
ら観察した場合には、液晶の複屈折性により、正面から
観察した場合とは異なった表示内容が観察される。例え
ば、各配向膜54a,54bがそれぞれ図5(a)に示すよ
うな方向にラビングされている場合であれば、法線から
上30°の方向から観察すると、表示が全体に白方向に
移動して中間調となって黒が白っぼい表示になってしま
い(いわゆる白抜け)、一方、下30°の方向から観察
すると、表示が全体に黒方向に移動するとともに階調逆
転が起こる。このように従来の液晶表示装置では、本来
の表示内容が視認できる角度範囲、すなわち視野角が狭
いという問題点がある。
とする提案が、いくつかなされている。例えば特開昭5
4−5754号公報には、液晶パネルの微小単位領域の
各々に、液晶分子のツイスト方向が相違する2つの液晶
配向区分を形成し、視角依存性を低減する技術が開示さ
れている。
は、1対の電極板間に液晶を挟み込んだTN液晶表示装
置において、少なくとも一方の、好ましくは両方の電極
板に、逆向きの配向性能を微小ピッチでスリット状に付
与することにより、視野角を広くする技術が開示されて
いる。配向性能は研磨法、斜め蒸着法等によって電極板
表面に付与される。研磨方向は電極板の相互間で互いに
直交しており、その研磨方向の組み合わせは図6(a)〜
(d)にそれぞれ示されるように、4通りある。図6にお
いて、点線の矢印は表示装置の前面側からみて手前側の
電極板での研磨方向を示し、実線の矢印は奥側の電極板
での研磨方向を示している。特公昭58−43723号
公報に記載の技術は、図6(a)〜(d)に示されるような研
磨方向の組み合わせによって良好な表示が得られる範囲
が異なることを利用し、これらを組み合わせて視角依存
のない広視角な表示を得ようとするものである。逆向き
の配向性能のピッチは、ほぼ等しくしており、両者の面
積比は2:3から3:2の範囲、好ましくは9:11か
ら11:9の範囲内がよいとしている。
は、画素に対応する配向膜に、配向方向が逆となった領
域を複数形成して、視野角を大きくする技術が開示され
ている。
は、画素に対応する配向膜に互いに逆の配向方向となっ
た領域を形成し、かつ、その画素に対応する配向膜を液
晶のうける閾値電圧が異なる2つの領域にさらに分割す
ることにより、視野角を大きくする技術が開示されてい
る。具体的には、画素に対応する微小な単位領域につい
て、図7に示すように、A,B領域で配向処理を変え、
X,Y領域で閾値電圧が相違するようにする。図7にお
いては、配向膜85,87は、その配向方向を示す矢印
で表示されている。液晶に対する閾値電圧が異なるよう
にするために、Y領域には誘電体層88が設けられる。
図8(a),(b)は、それぞれ、X領域、Y領域でのこの液
晶パネルの断面図である。X領域、Y領域とも、図示下
側の基板81には電極84と配向膜85が順次積層され
ている。図示上側の基板82では、X領域においては電
極86と配向膜87とが順次積層され、Y領域において
は、電極86と配向膜87の間に誘電体層88が設けら
れている。液晶83は、両方の配向膜85,87の間に
封止されている。
性(印加電圧Vに対する透過率Tの関係)を示してお
り、一点鎖線Cは真正面からみた場合の特性、破線L,
Uはそれぞれ角度40°の斜め下方及び斜め上方からみ
た場合の特性である。そして、実線Iは、破線Lと破線
Uを平均した特性である。特開平5−173136号公
報に開示された液晶表示装置では、画素内に配向方向が
異なる領域を設けることにより、斜め視野の比較的明る
くなってしまう特性(破線L)とすぐに黒になってしま
う特性(破線U)とを平均化させて実線Iで表わされる
特性とし、真正面からみた特性(一点鎖線C)に近づけ
てるとともに、平均化による特性(実線I)において階
調表示を行なう上で変化の区別がつかなくなる部分Ia
を、X領域とY領域の閾値電圧を変えることによって緩
和し、より真正面からの特性に近づけている。
3723号公報に開示された技術では、配向性能をほぼ
等しい面積で逆向きにして白抜けと階調逆転を補い合
い、平均化している。面積分割の片方は占有率40〜6
0%となっており、この程度の占有率であれば上下の非
対称性はそれほどなく、ほぼ平均化できる。その結果、
階調逆転の発生しない領域は全体的に広がる。しかしな
がら、ノートパソコンなどのOA機器に液晶パネルを使
用する場合、視野角が液晶パネルの表面に対して特に上
下方向に非対称に広がっていることが望ましい。OA機
器に液晶パネルを使用する場合、使用時にはこの液晶パ
ネルはほぼ垂直か少し斜めの状態となるが、このような
状態において下方側から液晶パネルをのぞき込むことは
まずあり得ないのに対し、上方側からのぞき込むことは
しばしばある。特公昭58−43723号公報に開示さ
れた技術の場合、視野がそれほど広くなくてもよい下方
向に視角が広がり、視野が広くあってほしい上方向にお
いて階調逆転が発生してしまう問題点がある。
た技術では、誘電体層を設ける必要があるので工程数が
増えるという問題点とともに、ある特定の視角方向、例
えば下方向には視角が広がらなくてよい場合には不必要
なこととなるという問題点がある。
での視野逆転を極力小さくすることができる透過型液晶
表示装置を提供することにある。
晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、カラーフ
ィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記アクテ
ィブマトリクス基板とカラーフィルタ基板の間に注入さ
れたTN液晶と、前記各基板にそれぞれ付加された偏光
板とを有する透過型液晶表示装置において、一画素に対
応する領域ごとに、該領域が分割されて、表示装置の表
示面法線方向に対して上下方向に配置するとともに前記
TN液晶の配向方向が異なる2つの配向領域が形成さ
れ、前記両配向領域の面積の比が3:7から2:8の範
囲内にある。
光板が付加され第1の配向膜を有するアクティブマトリ
クス基板と、偏光板が付加され第2の配向膜とカラーフ
ィルタを有するカラーフィルタ基板と、前記アクティブ
マトリクス基板とカラーフィルタ基板の間に注入された
TN液晶とを有する透過型液晶表示装置において、前記
配向膜のうちの一方が一様なラビング方向を有する一方
向配向膜であり、前記配向膜のうちの他方が、ラビング
方向が異なる2つの配向領域を一画素に対応する範囲ご
とにそれぞれ有する分割配向膜であり、前記2つの配向
領域が、前記一画素に対応する領域内において表示装置
の表示面法線方向に対して上下方向に配置し、前記分割
配向膜において前記両配向領域の面積の比が3:7から
2:8の範囲内にある。この場合、分割配向膜において
両配向領域間でラビング方向が相互に正反対であり、一
方向配向膜のラビング方向が両配向領域のラビング方向
のそれぞれに対してほぼ直角になっているようにした
り、また、TN液晶のプレチルト角が一方向配向膜側よ
りも分割配向膜側で大きいようにすることができる。
つの配向領域を共存させた液晶表示装置において、分割
配向膜での配向領域の比が2:8から3:7の範囲内に
あるようにすることにより、所望の方向を含めて視野角
を拡大することが可能となる。
て説明する。図1(a)は本発明の一実施例の液晶パネル
における分割配向膜の一画素に対応する領域での分割状
態を説明する図、図1(b)は分割配向膜と一方向配向膜
のラビング状態を説明する図、図2は本実施例の液晶パ
ネルの構成を示す断面図である。
R(赤),G(緑),B(青)の各色に対応する画素を有してカ
ラー表示が可能なものであり、ノートパソコンなどのO
A機器に好ましく使用されるものである。以下の説明に
おいては、この液晶パネルはほぼ直立した状態で使用さ
れるものとし、液晶パネルに対する「上」,「下」,
「左」,「右」の用語はこの使用状態での上下左右方向
に対応付けられて使用する。
に、一方向配向膜24aが形成されたカラーフィルタ基
板と、分割配向膜24bが形成されたTFT基板との間
に、TN液晶層26をはさみ込んだ構成となっている。
カラーフィルタ基板は、ガラス基板21a上に、カラー
フィルタ22、共通電極23、一方向配向膜24aを順
次形成したものであり、また、TFT基板は、ガラス基
板21b上に、画素電極25と分割配向膜24bを順次
形成したものである。そして、各ガラス基板21a,2
1bの裏面には偏光板27a,27bが取り付けられて
いる。なお実際には、カラーフィルタ基板にはブラック
マトリクス等が、またTFT基板には薄膜トランジスタ
等が形成されているが、簡単のために、これらはここで
は省略されている。
うに、一画素分の領域ごとに、それぞれ、ラビング方向
が相互に逆になっている2つの領域(領域Aと領域B)
に分けられており、領域Aと領域Bの面積比は、2:8
〜3:7の間で選択されている。各画素において、領域
Aは液晶パネルの使用状態における上側に配置され、領
域Bは下側に配置されている。また、一方向配向膜24
aでのラビング方向と分割配向膜24bでのラビング方
向の関係が、図1(b)に示されている。一方向配向膜2
4aのラビング方向は、点線矢印で示すように、全画素
に共通に右上方向である。一方、分割配向膜24bのラ
ビング方向は、実線矢印で示すように、各画素ごとにそ
の一画素内で右下方向(領域B)と左上方向(領域A)
に切り換えられている。一方向配向膜24aのこのラビ
ング方向は、分割配向膜24bの領域Aと領域Bのいず
れにおけるラビング方向に対しても、ほぼ直角となって
いる。なお、各配向膜24a,24bとの界面における
TN液晶層26の液晶分子のチルト角が、一方向配向膜
24a側よりも分割配向膜24b側で大きくなるよう
に、各配向膜24a,24bのラビングがなされてい
る。
造を前提としている。ここで、ストライプ型とは、R,
G,Bの各色のフィルタが縦方向に直線上に形成された
ものであり、そして一画素は横方向に直線的に並んだ
R,G,Bの3色を含むものである。この3色を含む画素
は、図1(b)に示されるように、縦方向及び横方向に直
線状に並んで配列されている。
の一画素内の領域Aと領域Bにおける液晶分子のねじれ
状態が、それぞれ図3(a),(b)に示されている。領域A
と領域Bとでは分割配向膜24bのラビング方向が18
0°異なっているため、それぞれの領域におけるチルト
方向が異なってくる。ここで、一方向配向膜24aでの
液晶分子のプレチルト角の方が、分割配向膜24bのそ
れより小さく設定されており、一般に液晶の配向は高プ
レチルト角側の配向方向で規定されるので、液晶分子は
分割配向膜24bのラビング状態によって配向される。
その結果、一方向配向膜24aにおける液晶のプレチル
ト角は、領域Aと領域Bとで逆方向となった状態で安定
する。
て、分割配向膜24bにおける領域Aと領域Bとの面積
比(a:b)を2:8〜3:7とすべきことの理由を説
明する。図4(a)〜(f)は、それぞれ、階調をパラメータ
として視角と輝度との関係を示した階調特性曲線図であ
る。このうち図4(a)は、従来の液晶パネル[図5(a),
(b)参照]、すなわち配向膜で配向方向による領域分割
を行なわない場合を示し、図4(b)〜(f)は、それぞれ、
分割配向膜における各配向方向の領域の面積比a:b
が、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5である場
合に対応する。ここでは、視角0°(真正面から観察し
た場合に相当)においてのγ値を2.2として表わした
8階調で表示が行なわれるものとする。図において、各
曲線はそれぞれ8階調のうちのいずれかの階調を表わし
ており、視角0°のところで最も下の曲線が0番目の階
調を表わし、以下順に、1番目の階調、2番目の階調で
あって、最も上の曲線が7番目の階調を示している。も
し、特性曲線相互が交わっていれば、そこで階調逆転が
起こっていることになる。
調逆転が起こらない視角範囲が狭く、特に下方向では、
10°近傍から階調逆転が起きている。見た目でも、下
方向にはすぐに黒くなり、不快感を与える。
使用する液晶パネルの場合には、「発明が解決しようと
する課題」の欄でも述べたように、下方向にはそれほど
視野がなくてもよい。下方向には、30°以上の角度で
階調逆転が起きていても許容できる。図4(b)〜(f)を参
照すると、a:b=1:9では下30°未満で階調逆転
が起きておりOA機器用としての使用に適さないが、
a:b=2:8では下30°において階調逆転が起きて
いない。これらの図から明らかなように、全体に対する
領域Aの面積の割合を0.2以上とすることによって、
下方向の視野に対する不快感を感じることなく、液晶パ
ネルを使用することが可能となる。
述した特開平5−173136号公報では、領域Aと領
域Bの面積を等しくした上で、各画素の領域の一部に誘
電体層を設けることにより、階調の区別がつくようにし
ている。領域Aと領域Bの面積を等しくした場合に、そ
のままでは階調の区別がつかなくなるのは、図4(f)に
おいてIbで表わされる部分、すなわち視角が上下40
°の場合である。OA機器用としての使用を考えた場合
には、上40°(図示点線)で階調の区別がつくことが
望ましい。図4(b)〜(f)を参照すると、上40°で階調
の区別がつくためには、全体に対する領域Aの面積比が
0.4以下であれば十分であることが分かる。さらに余
裕をもって、上50°(図示一点鎖線)で見た場合に、
全階調の半分より多くの階調性がとれていれば満足のい
く階調が得られると仮定する。面積比a:bが4:6の
場合[図4(e)参照]には、4番目の階調以上で階調逆
転が起きており、全階調の半分より多くの階調性がとれ
ていることにはならない。一方、領域Aの面積の全体に
対する比が0.3以下であれば、全階調の半分より多く
の階調性がとれている。以上の考察により、領域Aの面
積比が0.3以下の場合に、OA用として用いた場合に
上方向で満足のいく階調が得られる。したがって、一画
素内の分割配向膜24bにおける領域Aと領域Bとの面
積比(a:b)を2:8〜3:7とすべきことが分か
る。
好ましく使用される液晶パネルを説明したが、本発明は
上記の実施例に限定されるものではなく、本願発明の要
旨を逸脱しない範囲において各種の変更が可能である。
例えば、壁掛け型ディスプレイなどのように、下方向に
広い視野が要求され上方向には視野がそれほど広くなく
てよい場合には、領域Aと領域Bの面積比を上述とは逆
にすればよい。また、上述の実施例では、TFT基板側
の配向膜を分割配向膜として一画素内でラビング方向を
変えていたが、逆にTFT基板側の配向膜を一方向配向
膜とし、カラーフィルタ側の配向膜を分割配向膜として
もよい。また、カラー表示のための画素配列構造はスト
ライプ型に限定されるものではなく、デルタ型やモザイ
ク型等の様々な配列構造に適用できる。
対応する範囲内に配向方向が異なる2つの配向領域を共
存させ、かつこの配向領域の面積の比が2:8から3:
7の範囲内にあるようにすることにより、所望の方向を
含めて視野角を拡大しかつ良好な階調特性を得ることが
可能にあるという効果がある。例えば、OA機器に使用
する場合であれば、下方向への視野を必要な範囲で拡げ
るともに、上方向で発生する階調逆転を極力少なくする
ことが可能となり、実際の使用環境に即して良好な表示
を行なうことが可能になる。また、誘電体層などを設け
ることなく、階調性にすぐれた表示が可能にあるという
効果がある。
分割配向膜の一画素に対応する領域での分割状態を説明
する図、(b)は分割配向膜と一方向配向膜のラビング状
態を説明する図である。
面図である。
グ方向と液晶分子のねじれ方との関係を説明する図であ
る。
階調特性曲線図であって、(a)は従来の液晶パネルの場
合の図、(b)〜(f)は分割配向膜での面積比をそれぞれ変
化させた場合の図である。
って、(a)は各配向膜のラビング状態を模式的に示す
図、(b)はこの液晶パネルの断面図である。
明する図である。
で分割された従来の液晶パネルを説明する図である。
て、(a),(b)はそれぞれX領域、Y領域での断面図であ
る。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 アクティブマトリクス基板と、カラーフ
ィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記アクテ
ィブマトリクス基板とカラーフィルタ基板の間に注入さ
れたTN液晶と、前記各基板にそれぞれ付加された偏光
板とを有する透過型液晶表示装置において、 一画素に対応する領域ごとに、該領域が分割されて、表
示装置の表示面法線方向に対して上下方向に配置すると
ともに前記TN液晶の配向方向が異なる前記2つの配向
領域が形成され、前記両配向領域の面積の比が3:7か
ら2:8の範囲内にあることを特徴とする透過型液晶表
示装置。 - 【請求項2】 偏光板が付加され第1の配向膜を有する
アクティブマトリクス基板と、偏光板が付加され第2の
配向膜とカラーフィルタを有するカラーフィルタ基板
と、前記アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基
板の間に注入されたTN液晶とを有する透過型液晶表示
装置において、 前記配向膜のうちの一方が、一様なラビング方向を有す
る一方向配向膜であり、 前記配向膜のうちの他方が、ラビング方向が異なる2つ
の配向領域を一画素に対応する領域ごとにそれぞれ有す
る分割配向膜であり、前記2つの配向領域が、前記一画素に対応する領域内に
おいて表示装置の表示面法線方向に対して上下方向に配
置し、 前記分割配向膜において前記両配向領域の面積の比が
3:7から2:8の範囲内にあることを特徴とする透過
型液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記分割配向膜において前記両配向領域
間でラビング方向が相互に正反対であり、前記一方向配
向膜のラビング方向が前記両配向領域のラビング方向の
それぞれに対してほぼ直角になっている、請求項2に記
載の透過型液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記TN液晶のプレチルト角が、前記一
方向配向膜側よりも前記分割配向膜側で大きい請求項2
または3に記載の透過型液晶表示装置。
Priority Applications (3)
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TW084110949A TW339416B (en) | 1994-10-31 | 1995-10-18 | Transmission-type liquid crystal display panel |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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