JP2983417B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Description
ことを可能とする新規な構造の液晶表示装置に関する。
基板間にある液晶層の液晶分子の配向を変え、そのこと
により生じる液晶層での光学的屈折率変化を利用して表
示する機構となっている。この表示機構を有する液晶表
示装置として、液晶分子を配線基板にほぼ平行に、か
つ、両配線基板間で約90°ねじった状態に予め配向さ
せておき、両配線基板に設けた電極配線を介して基板間
に垂直に電界を発生させ、液晶の誘電異方性を利用して
液晶分子を電界の方向に変移させる事により配向を変
え、光学的屈折率変化をおこす、いわゆるTN(ツイス
テッドネマティック)型の液晶表示装置が主として用い
られている。
平面図を示し、図12に絵素部分の断面図を示す。この
液晶表示装置は、アクティブマトリクスのTFT液晶表
示装置であり、対向配設された配線基板131と132
との間に液晶層133が挟まれた構成となっている。配
線基板131は、ガラス基板131aの上に、走査線1
12と信号線113とが交差する状態で形成され、走査
線112と信号線113とが交差する部分の近傍に、ス
イッチ機能を有する非線型素子としての薄膜トランジス
タ(TFT)120が、また走査線112と信号線11
3との周辺を通って絵素電極110が形成されている。
TFT120は、走査線112から分岐したゲート電極
115と、信号線113から分岐した走査電極116
と、絵素電極110との接続を行うドレイン電極117
とを備える。更に、その上に、絶縁性保護膜131dお
よび配向膜131eがこの順に形成されている。もう一
方の配線基板132は、ガラス基板132aの上に、カ
ラーフィルタ132b、透明電極132c、絶縁性保護
膜132dおよび配向膜132eがこの順に形成されて
いる。
まれた液晶層133の液晶分子133aは、上述したよ
うに傾いており、その傾きは液晶の配向方向を表してい
る。配線基板131、132の端部は、図示しない樹脂
等で封止され、その外側に液晶を駆動する周辺回路等が
実装されている。なお、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置以外においても同様の構造をとる。
装置では、マルチドメインによるデスクリネィションの
発生を防止するため、図12に示すように液晶の立ち上
がる方向が予め方向付けられており、その方向が液晶の
配向方向の平均ベクトルである。しかしながら、液晶の
立ち上がる方向が決まっているため、電界の印加された
状態で、人間(観察者)の液晶表示装置を見る角度によ
ってコントラストが変化するという現象が生じる。以下
に、コントラストに変化が生じる理由を説明する。
白色表示となるノーマリーホワイトモードの液晶表示装
置における、印加電圧−透過率特性の1例を示す。ここ
で、図12において、ある配向状態の液晶分子133a
の傾きに対し、θ1側が正視野角、θ2側が逆視野角方
向とする。
真上(基板面に対し垂直方向)から見た場合であり、そ
の場合には印加電圧値が高くなるにつれて光の透過率が
低下していき、その値が飽和すると透過率がほぼ零とな
り、それ以上電圧を上げても透過率はほぼ零のままであ
る。これに対して、正視角方向に視角を傾けて行くと、
図13の実線L2に示すように、印加電圧が高くなるに
つれて透過率がある程度低下し、更に印加電圧を高くし
ていき特定の電圧値を越えると、透過率は再び高くな
り、その後、再び徐々に低下する。このため、視角を正
視野角方向に傾けていくと、特定の角度で画像の白黒が
反転する現象(これを反転現象という)が生じる。この
現象は、特定の角度における光の入射角度(すなわち視
角)に対して液晶分子の傾きが同じになり、液晶分子の
屈折率の異方性が失われ、それにより光の旋光性が失わ
れるために起こる。
図13において実線L3に示すように光の透過率の変化
が起こり難くなり、結果としてコントラストが著しく低
下するからである。
ドの液晶表示装置において、正視角方向で見られる反転
現象と、逆視野角方向で見られるコントラストの低下は
見る人にとって大変障害となり、その液晶表示装置の表
示特性そのものを疑わせる結果となる。
破線にて示す絵素の一部に、液晶の配向方向が他とは異
なる矩形領域119を形成することが行われる。その1
つの技術としては、1絵素内に正視野角と逆視野角の両
方の領域を形成することによって、逆視野角でのコント
ラストの低下を補い、かつ、正視野角での反転現象を抑
えるようにしている。また、別の技術としては、1絵素
内の液晶層に異なる電界を印加することにより、正視野
角での反転現象を抑えるようにしている。
1部を矩形に分割する形状では、時間経過によって、あ
る配向状態が他の配向状態に吸収されるといった現象が
見られた。また、配向方向の異なる部分の境界部分で
は、両方の配向に影響されて、結果として液晶を駆動で
きなくなった状態であるディスクリネィションラインが
境界部分(図12の矢印Cに示す領域)に発生し、コン
トラストの低下の原因となった。
決すべくなされたものであり、信頼性のある、表示品位
の向上した液晶表示装置を提供することを目的とする。
は、対向配設された一対の配線基板の間に液晶層が挟持
され、絵素がマトリクス状に設けられた液晶表示装置に
おいて、1絵素内の液晶層が配向方向の異なる帯状部分
を2以上有し、かつ、各帯状部分及び隣合う帯状部分の
境界が2以上の絵素にわたって連続して存在する構成を
有し、前記境界が遮光膜で覆われ、前記各絵素に非線型
素子が接続され、該非線型素子を構成する不透明層と同
一材料で前記遮光膜が形成され、そのことにより上記目
的が達成される。また、本発明の液晶表示装置は、対向
配設された一対の配線基板の間に液晶層が挟持され、絵
素がマトリクス状に設けられた液晶表示装置において、
各絵素内の液晶層が配向方向の異なる部分を2以上有
し、隣合う各部分の境界が、該一対の配線基板の一方に
接している液晶の配向方向と平行に設けられ、前記境界
が遮光膜で覆われ、前記各絵素に非線型素子が接続さ
れ、該非線型素子を構成する不透明層と同一材料で前記
遮光膜が形成され、そのことにより上記目的が達成され
る。前記絵素のそれぞれの近傍を通って信号線が配線さ
れると共に、前記絵素と前記信号線との間が該非線型素
子を介して接続され、該非線型素子と前記境界との間の
法線距離が最も大きくなるように、該非線型素子の位置
または前記配向方向の異なる部分における配向方向を規
定してもよい。また、本発明の液晶表示装置は、対向配
設された一対の配線基板の間に液晶層が挟持され、絵素
がマトリクス状に設けられた液晶表示装置において、各
絵素内の液晶層が配向方向の異なる部分を2以上有し、
隣合う各部分の境界が遮光膜で覆われ、前記各絵素に非
線型素子が接続され、該非線型素子を構成する不透明層
と同一材料で前記遮光膜が形成され、そのことにより上
記目的が達成される。
つ液晶層部分の境界が、少なくとも2絵素以上に連続す
るように形成されているので、境界のもつ自由エネルギ
ーが減少し、ある配向状態の他方への吸収が防止され
る。
液晶層部分の境界が、1方の基板に接している液晶の配
向方向と平行であるので、液晶の配向の乱れを抑制し、
結果としてディスクリネィションラインの発生が抑制さ
れる。
ネィションラインの発生に拘らず、その部分が表示され
ない状態となる。
形成すると、新たな工程を不要にできる。
アクティブマトリクスの液晶表示装置に適用した一実施
例を示す平面図であり、図2はその断面図である。この
液晶表示装置は、図6にしめすように、対向配設された
アクティブマトリクス基板31と対向基板32との間に
液晶層33が封入されている。アクティブマトリクス基
板31は、ガラスよりなる絶縁性基板31aの上に、複
数の走査線12および複数の信号線13が交差する状態
で配線され、走査線12と信号線13とで囲まれた領域
に絵素電極14が配置されており、走査線12と信号線
13との交差部の近傍に、走査線12、信号線13及び
絵素電極14に各々電気的に接続されたスイッチ機能を
有する非線型素子としての薄膜トランジスタ(以後TF
Tと記す)20が形成されている。このTFT20は、
絵素電極14の一走査線側に、走査線12から分岐した
ゲート電極15の上に形成され、ゲート電極15が信号
線13から絵素電極14に向けて分岐されたソース電極
16に対向すると共に、絵素電極14からソース電極1
6に向けて分岐されたドレイン電極17とに対向する構
成となっている。TFT20としては、本実施例ではア
モルファスシリコンTFTを使用した。なお、TFT2
0は走査線12の上に形成することも可能である。
に接続されたTFT20を有する走査線12に隣接する
走査線12が重畳され、この重畳部分により付加容量1
8が形成されている。なお、この付加容量部18は、走
査線12と分離して付加容量線(図示していない)を形
成し、この付加容量線の上に形成することも可能であ
る。
13、およびTFT20の上部には、基板31aとの
間、前記電極配線との間の短絡を防ぐために、図示して
いない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、絵素電極1
4部分を窓開き構造に形成することも可能である。
1と対向する対向基板32は、ガラスよりなる絶縁性基
板31aの上に、カラーフィルタ32b、対向電極32
c、配向膜32eがこの順に形成されている。
装置に、以下の工程を加えることにより実際に駆動表示
可能なものが作製される。即ち、実際に駆動表示可能な
液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板31および
対向基板32上に配向膜31eおよび32eを形成する
工程、該配向膜31eにラビング処理を施す工程、アク
ティブマトリクス基板31と対向基板32とを貼合わせ
る工程、該両基板31、32の間へ液晶を注入して液晶
層33を設ける工程等を行った後、駆動回路などの周辺
回路を実装することにより作製される。
1絵素内に複数の液晶配向方向を形成するための処理を
行う。本実施例では、アクティブマトリクス基板31の
配向膜31eに配向処理を施して、1絵素内において2
つの配向方向が存在する状態で、2以上の絵素にわたっ
て配向方向が異なる部分19を形成した。即ち、部分1
9と、それ以外の部分とを逆の配向方向となるようにし
た。このような配向状態は、配向方向が異なる2つの部
分の一方に保護膜を形成した状態で配向処理を行い、そ
の後に保護膜を除去し、今度は他方の部分に別の保護膜
を形成した後に配向処理を行い、その別の保護膜を除去
することにより形成することができる。或は、絵素電極
14の表面の1部を、酸またはアルカリ水溶液等の液体
により化学的変化させて凹凸状を形成し、凹凸の有る部
分と無い部分とでチルト角またはチルト方向が異なるこ
とを利用して配向方向を制御する方法が採用される。そ
の凹凸状となす方法として、気体、プラズマ或は光を含
む電磁波を用いて化学的変化を起こさせることにより、
または固体、気体、プラズマ、光を含む電磁波等による
物理的変化を起こさせることを採用してもよい。
間、配線間の短絡を防ぐための絶縁膜を形成する場合に
は、絶縁膜表面を酸またはアルカリ水溶液の液体、気
体、プラズマや光を含む電磁波等による化学的変化、ま
たは固体、気体、プラズマ、光を含む電磁波等による物
理的変化による処理を行うと共におよびパターニングを
行い、これによりチルト角または、チルト方向を制御し
て配向方向を制御するようにしてもよい。
内において2つの配向方向が存在する状態で、2以上の
絵素にわたって配向方向の異なる部分が形成されている
ので、その配向方向の異なる部分の境界Xが2以上の絵
素にわたって位置する。これにより、境界の持つ自由エ
ネルギーが減少し、一方の配向状態が他方の配向状態に
吸収されることを防止でき、液晶分子の屈折率の異方性
が失われず、光の旋光性を確保することが可能となり、
その結果として視野角依存性をなくすることができる。
ブマトリクス基板31の配向膜31eに対して行ってい
るが、対向基板32の配向膜32eのみに対して、或は
両基板31、32の配向膜31e、32eに対して行っ
てもよい。これらの場合にも、同様に視野角依存性をな
くすることができる。
の境界Xを信号線13と平行となるように形成したが、
本発明はこれに限らず、図3に示すように配向方向の異
なる部分の境界Xを走査線12と平行となるように形成
してもよい。その場合でも、上記実施例と同様の理由に
より視野角依存性をなくすることができる。
の配向方向が存在する状態で、2以上の絵素にわたって
配向方向が異なる部分を形成したが、本発明はこれに限
らず、1絵素内に2または3以上の配向方向が存在する
状態で、2以上の絵素にわたって配向方向が異なる部分
を形成するようにしてもよい。
以上の絵素にわたって存在すればよく、マトリクス状に
配された絵素の1列分の全てにわたって連続していなく
ともよく、いくつかに分割されてもよい。
説明する。
を示す平面図であり、図5は図4のA方向における断面
図である。図1、図2と同一部分には同一符号を附して
いる。この液晶表示装置においては、配向方向が異なる
2部分(片方が19で示す部分)を各絵素毎に存在する
状態で形成している。即ち、配向方向が異なる2部分の
一方が、ハッチングで示す部分であり、他方の部分がハ
ッチングの無い部分である。かかる配向状態は、本実施
例ではアクティブマトリクス基板31側の配向膜31e
に対して形成されている。また、配向方向が異なる2部
分は、その境界Xがアクティブマトリクス基板31側の
配向膜31eと接する液晶の配向方向(B方向)と平行
になるように位置決めされている。なお、このような配
向状態にする配向処理は、前実施例と同様の処理を採用
することができる。
は、配向方向が異なる2部分の境界Xがアクティブマト
リクス基板31側の配向膜31eと接する液晶の配向方
向(B方向)と平行に位置するので、液晶の配向の乱れ
を抑制でき、結果として前述したディスクリネィション
ラインの発生を抑制できる。本実施例においては、上述
の配向状態を、アクティブマトリクス基板31側の配向
膜31eに対して形成しているが、対向基板側32の側
の配向膜32eに対して形成したり、両方の基板31、
32の配向膜31e、32eに対して形成したりしても
よい。但し、前者の場合には、対向基板側32の側の配
向膜32eに接している液晶の配向方向に平行に境界X
を定める必要がある。後者の場合には、アクティブマト
リクス基板31側の配向膜31eと対向基板側32の側
の配向膜32eとのどちらか一方と接している液晶の配
向方向に平行に境界Xを定めればよい。
(B方向)が上記と異なる場合には、その配向方向に境
界Xが平行となるように、配向方向が異なる2部分を形
成すればよい。
うに液晶表示装置の表示パネルの横方向の1辺から他方
の辺、もしくは縦方向の1辺から他方の辺に境界Xが達
するようパターンに形成しているが、本発明はこれに限
らず、1辺から他方の辺までに境界Xが達する必要はな
く、配向方向が異なる2部分の各々を分割して境界Xが
いくつかに分かれていてもよい。
態で配向方向が異なる2部分を形成しているが、本発明
はこれに限らず、図7に示すように連続する絵素にわた
った状態で配向方向が異なる2部分を形成してもよい。
この場合は、絵素となる部分の上において、配向方向が
異なる2部分の境界Xが液晶の配向方向(B方向)と平
行になっていればよい。つまり、絵素以外の部分におい
ては、表示を行う上で液晶の配向方向には余り影響を及
ぼさないため、配向方向が異なる2部分の境界Xの方向
については、液晶の配向方向(B方向)と平行になって
いなくてもよい。なお、このような配向状態にする配向
処理は、前実施例と同様の処理を採用することができ
る。
線の間に非線型素子であるTFT20を持つアクティブ
マトリクス型の液晶表示素子の場合、配向方向の異なる
2部分の境界Xが非線型素子から最も遠くなるようにす
ると、凹凸形成処理における非線型素子の劣化を防ぐ事
が出来る。
分を3以上形成し、各境界が液晶の配向方向と平行とな
る構成とすることができる。
いて説明する。
上形成すると共に各境界の上に遮光膜を形成し、境界部
分から洩れる光を遮光膜にて遮光する場合である。この
場合は、境界の方向を液晶の配向方向と平行にする必要
はない。
す平面図であり、図9はその断面図である。この液晶表
示装置においては、配向方向の異なる部分(一方が19
で示す部分)の境界が、ドレイン電極17から延設され
た遮光膜21にて覆われている。
界によりディスクリネィションラインが発生する部分か
ら洩れた光を遮光膜21にて遮ることができ、コントラ
ストの向上を図れる。なお、TFT20を構成するドレ
イン電極17と同一材料で遮光膜21を形成したのは以
下の理由である。2枚の配線基板の貼り合わせ精度が低
いため、遮光膜21を単独で形成すると、貼り合わせ後
において、共に遮光機能を有する遮光膜21とTFT2
0との位置にずれが生じ、その結果として開口率が低下
するのを防止するためである。また、同一材料で形成し
た場合は、ドレイン電極17の膜形成とエッチングとを
行う際にその膜形成とエッチングを遮光膜21の形成に
利用でき、工程を従来通りとすることができる利点があ
る。
幅Dは、ディスクリネィションラインが発生する部分か
ら洩れた光を遮光することが可能な値に設定すればよ
い。
17と同一材料としたが、TFT20を構成する他の遮
光性を有する電極等と同一材料としてもよい。その場合
にも同様な効果が得られる。
示すように、絵素の全域を覆うように形成してもよい。
また、上述した前実施例1、2の境界Xを覆う部分に形
成してもよい。
は、上述したモード、構造の液晶表示装置に限らず、任
意のモード、任意の構造の液晶表示装置に適用できる。
依存性をなくす事が出来ると共に、時間経過による、あ
る配向状態が他の配向状態に吸収されるといった現象が
抑制できる。また、配向方向の異なる部分の境界におい
てディスクリネィションラインの発生を抑制できる。更
に、遮光膜を形成した場合には、ディスクリネィション
ラインが発生してもそれからの光洩れを防止できる。そ
のため、本発明によれば、信頼性のある、表示品位の向
上した液晶表示装置を提供することができる。
図。
図。
面図。
図。
装置における印加電圧−透過率特性を示す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 対向配設された一対の配線基板の間に液
晶層が挟持され、絵素がマトリクス状に設けられた液晶
表示装置において、 1絵素内の液晶層が配向方向の異なる帯状部分を2以上
有し、かつ、各帯状部分及び隣合う帯状部分の境界が2
以上の絵素にわたって連続して存在する構成を有し、 前記境界が遮光膜で覆われ、 前記各絵素に非線型素子が接続され、該非線型素子を構
成する不透明層と同一材料で前記遮光膜が形成されてい
る 液晶表示装置。 - 【請求項2】 対向配設された一対の配線基板の間に液
晶層が挟持され、絵素がマトリクス状に設けられた液晶
表示装置において、 各絵素内の液晶層が配向方向の異なる部分を2以上有
し、隣合う各部分の境界が、該一対の配線基板の一方に
接している液晶の配向方向と平行に設けられ、 前記境界が遮光膜で覆われ、 前記各絵素に非線型素子が接続され、該非線型素子を構
成する不透明層と同一材料で前記遮光膜が形成されてい
る 液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記絵素のそれぞれの近傍を通って信号
線が配線されると共に、前記絵素と前記信号線との間が
該非線型素子を介して接続され、該非線型素子と前記境
界との間の法線距離が最も大きくなるように、該非線型
素子の位置または前記配向方向の異なる部分における配
向方向を規定している、請求項2に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項4】 対向配設された一対の配線基板の間に液
晶層が挟持され、絵素がマトリクス状に設けられた液晶
表示装置において、 各絵素内の液晶層が配向方向の異なる部分を2以上有
し、隣合う各部分の境界が遮光膜で覆われ、 前記各絵素に非線型素子が接続され、該非線型素子を構
成する不透明層と同一材料で前記遮光膜が形成されてい
る 液晶表示装置。
Priority Applications (22)
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EP94300657A EP0613037B1 (en) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | A liquid crystal display apparatus,a method for producing the same,and a substrate |
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Publications (2)
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