JP3005418B2

JP3005418B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3005418B2
Application number: JP6104044A
Authority: JP
Inventors: 徳夫小間
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JP3081607B2; JP3049065B2; JP2000066209A; JPH07311383A; JP2000075297A; JP2000075296A; JP3081608B2; JP3011720B1; JP2000075295A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に、液晶ダイレクターの配向を制御することにより、広
視野角特性と高表示品位を達成した液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は小型、薄型、低消費電力
などの利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野でデ
ィスプレイ装置として実用化が進んでいる。液晶表示装
置は、ガラスなどの透明基板上に所定パターンの透明電
極が設けられた２枚の基板が、厚さ数μｍの液晶層を挟
んで貼り合わされ、更にこれを、偏光軸が互いに直交す
る２枚の偏光板で挟み込むことによって構成される。特
に、走査電極群とデータ電極群を交差配置した交点を任
意に選択して表示画素容量に電圧を印加することによ
り、液晶を駆動するマトリクス型は、数万から数１０万
の画素の駆動が可能であり、大画面、高精細の表示ディ
スプレイ装置に適している。

【０００３】図２１にその一般的な平面構造を示す。走
査電極（Ｘ）とデータ電極（Ｙ）はいずれもＩＴＯなど
の透明導電膜からなる。これらはそれぞれ、液晶を挟ん
で上下に配置されたガラスなとの透明基板上に形成され
ており、両電極（Ｘ，Ｙ）の交差点が表示画素容量とな
っている。両電極（Ｘ，Ｙ）は時分割駆動により信号電
圧が印加される。選択点となる表示画素には閾値以上の
実効電圧が印加されて液晶を駆動することにより、透過
率の変化した表示点の集合が、文字や像などの表示画像
として視認される。

【０００４】図２２は選択用スイッチング素子としてＴ
ＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）を
用いたアクティブマトリクス型の平面構造である。アク
ティブマチリクス型では、走査信号用ゲートライン
（Ｇ）とデータ信号用ドレインライン（Ｄ）が同一基板
上に形成されている。両ライン（Ｇ，Ｄ）の交点には、
活性層としてａ−Ｓｉやｐ−Ｓｉなどの非単結晶半導体
層を用いたＴＦＴが形成され、表示電極（Ｐ）に接続し
ている。対向電極は液晶層を挟んで対向配置されたもう
一方の基板上に全面形成されており、表示電極（Ｐ）と
の各対向部分が表示画素容量となっている。表示電極
（Ｐ）及び対向電極はＩＴＯなどの透明導電膜からな
る。ゲートライン（Ｇ）は線順次に走査選択されて、同
一走査線上のＴＦＴを全てＯＮとし、これと同期したデ
ータ信号をドレインライン（Ｄ）を介して各表示電極
（Ｐ）に供給する。対向電極もまた、ゲートライン
（Ｇ）の走査に同期して電圧が設定され、対向する各表
示電極（Ｐ）との電圧差で液晶を駆動し、非選択中はＴ
ＦＴのＯＦＦ抵抗により、表示画素容量に印加された電
圧が保持され、液晶の駆動状態が継続される。

【０００５】図２３はこのような液晶表示装置のセル構
造を示した断面図である。透明基板（２００，２１０）
上には、それぞれ、走査電極や表示電極、及び、データ
電極または対向電極となる透明電極（２０１，２１１）
が形成されており、液晶層（２２０）を挟んだ上下に位
置している。また、透明電極（２０１，２１１）上には
ポリイミドなどの高分子膜からなる配向膜（２３０，２
４０）が被覆され、ラビング処理を施すことにより表面
配向が制御されている。更に、図示は省略したが、両基
板（２００，２１０）の外側には、互いに偏光軸方向が
直交するように偏光板が設けられている。

【０００６】液晶層（２２０）は、カイラル材を混入し
て、ねじれ方向の指向性を与えたネマチック液晶であ
る。正の誘電率異方性を有した液晶は、このように基板
表面に平行に配向するが、ラビング方向に沿って、わず
かの初期傾斜（プレチルト）角を有した初期配向状態と
なる。ラビングは両基板（２００，２１０）について互
いに直交する方向に行われ、液晶は上下両基板間で９０
°にねじれ配置されている。図２４は、この様子を模式
的に示した斜視図である。上下両基板はそれぞれ矢印で
示す方向にラビング処理されている。接触面で、液晶ダ
イレクター（２２１）はラビング方向へプレチルト分立
ち上げられ、これに従って、下から上へ時計回りにねじ
れ配列されている。このようなタイプの液晶表示装置は
ＴＮ（Twisted Nematic：ねじれネマチック）方式と呼
ばれている。ＴＮ方式では、液晶層（２２０）へ電圧を
印加してねじれ状態を解消することにより透過光を制御
して明暗（白黒）を得ている。

【０００７】図２５は液晶層（２５０）として負の誘電
率異方性を有した液晶を用いたセルである。電極配置は
図２３で示したＴＮ方式と変わり無いが、垂直配向用に
成膜された配向膜（２６０，２７０）の排除体積効果に
より、液晶を基板の垂直方向に初期配向させたセルであ
る。これは、液晶ダイレクター（２５１）が、基板に対
して垂直方向に成長された配向膜（２６０，２７０）の
高分子成分に対して平行に配列することにより、高分子
の占有体積と液晶分子の占有体積の接触によって生じる
相互的な排除体積が最小になるようにされたものであ
る。このようなタイプとして、例えば、電場印加により
液晶の配向を初期状態から変化させ、入射光に複屈折変
化を与えることにより明暗やカラーを得るＥＣＢ（Elec
trically Controlled Birefringence）方式がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】続いて、従来の液晶表
示装置の問題点について説明する。図２６は、ＴＮセル
を上から見た場合、液晶ダイレクターの方向を平面的に
射影した図である。点線矢印は下側のラビング方向であ
り、実線矢印は上側のラビング方向である。図２４を参
照しても分かるように、液晶ダイレクター（２２１）
は、下側では点線矢印で示す方向を上へ向けて立ち上が
り、上側では実線矢印で示す方向を下へ向けて立ち上が
る。配向ベクトルの向きを液晶の長軸方向の上向きへ取
ると、セル内の液晶ダイレクターは全て２重矢印で示し
た角度範囲内の配向ベクトルを有する。中間調における
液晶の中間層では、液晶ダイレクターは太矢印で示した
配向ベクトルで表され、全階調及び全液晶層中でも平均
的にこの配向ベクトルの状態にあると見なされる。視角
の変化によって光路に対する液晶の配向状態も相対的に
変化するので、真正面からの視認に比較して、紙面の右
側からの視認では階調が白に近づき、左側からの視認で
は黒に近づき、左右方向の視角依存性が高かった。

【０００９】図２７は，従来の垂直配向型ＥＣＢ方式の
液晶表示装置の駆動時の光の透過状態を示した平面図で
ある。上の説明では省略したが、通常、対向基板側には
メタルなどの遮光膜が設けられており、マトリクス配置
された画素に対応する開口部（３００）を除いて、光の
透過を遮断している。この遮光領域（３０１）では、画
素間の光漏れが防止されて黒色となり、表示のコントラ
スト比を向上するものである。各開口部（３００）では
光の透過率が制御されて、所望の表示が得られることに
なるが、この開口部（３００）においても、ディスクリ
ネーション（３０２）と呼ばれる黒領域が生じる。ディ
スクリネーションとは、液晶の配向ベクトルが互いに異
なる領域が複数存在するとき、その境界線上で、液晶ダ
イレクターの配向がが乱れ、他の領域とは異なる透過率
を示す領域である。

【００１０】ネマチック相の液晶ダイレクターは、電圧
印加時の配向ベクトルが電界方向に対する角度のみで束
縛され、電界方向を軸とした方位角は解放されている。
そのため、基板表面には電極による凹凸が有り表面配向
処理が不均一になっていることや、セル内の電極間の電
位差による横方向の電界が存在していることなどの原因
により配向ベクトルが互いに異なった領域が生じる。部
分的にも配向ベクトルの異常が存在すると、液晶の連続
体性のために、これに従うような方位角を有する配向ベ
クトルがある領域に渡って広がる。このようなことがセ
ルの複数個所で起きれば、電界方向とのなす角が同じで
ありながら、方位角が異った配向ベクトルを有する領域
が複数生じる。これらの領域の境界線は透過率が他と異
なっており、ディスクリネーションとなる。画素ごとに
異なる形状のディスクリネーションが多発すると、画面
にざらつきが生じたり、期待のカラー表示が得られない
などの問題が招かれる。

【００１１】また、各領域の配向ベクトルが、表示領域
中で不規則になると視角依存性が高まる問題がある。更
に、ラビング時に生ずる静電気が、ＴＦＴの閾値や、相
互コンダクタンスの変化を招く、いわゆる静電破壊の問
題もある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題に鑑
みて成され、第１に、対向表面側に透明な電極を有した
２枚の基板が液晶層を挟んで上下に貼り合わされ、両電
極の対向部で形成された表示画素がマトリクス状に配置
されてなる液晶表示装置において、前記電極の少なくと
も一方の前記表示画素の周縁または／および領域内には
前記液晶層との接触表面を部分的に隆起または陥没させ
ることにより形成された配向制御傾斜部が設けられ、該
配向制御傾斜部により液晶の配向を制御した構成であ
る。

【００１３】第２に、前記第１の構成において、前記配
向制御傾斜部は、前記電極の下部に設けられた配向制御
断層により、前記電極が部分的に隆起されることにより
形成された構成である。第３に、前記第１の構成におい
て、前記配向制御傾斜部は、前記表示画素の領域内に設
けられて、前記表示画素を複数部分に分割し、分割され
た前記表示画素の各部分の液晶の配向を異ならせた構成
である。

【００１４】第４に、前記第１の構成において、前記電
極の少なくとも一方の前記表示画素の領域内には、電極
の不在により形成された配向制御窓が設けられ、前記配
向制御傾斜部により制御された液晶の配向を更に制御し
た構成である。

【００１５】

【作用】前記第１の構成で、基板表面を隆起または陥没
させて形成した傾斜部では、正または負の誘電率異方性
を有する液晶ダイレクターは、それぞれ初期配向方向が
傾斜面に対して平行または垂直に制御され、電界方向と
は所定の角度を持った状態にある。このため、電圧印加
により最短でエネルギー的に安定な状態へ傾斜するよう
に傾斜方向が束縛され、誘電率異方性に基づく電界効果
と合わせて、配向ベクトルが決定される。

【００１６】このように、配向ベクトルが配向制御傾斜
部により決定されると、液晶の連続体性により、同じ配
向ベクトルを有した領域が、電極や他の配向制御傾斜部
など、他の何らかの作用を受けた部分に制限されるまで
広がる。このため、配向制御傾斜部を表示画素領域の周
辺及び領域中に所定の形状で配置することにより、これ
らの作用により規定されたゾーン内では配向ベクトルが
均一に揃えられ、表示特性が向上する。

【００１７】前記第２の構成で、電極の下部に配向制御
断層を層間配置することにより、電極が部分的に隆起さ
れ、液晶層との接触表面が隆起または陥没された配向制
御傾斜部が形成される。前記第３の構成で、表示画素の
領域内に設けられた配向制御傾斜部により複数に分割さ
れた表示画素領域内の各ゾーンは、互いに異なる優先視
角方向を持つため、一つの表示画素について優先視角方
向が広がり、視角依存性を低減することができる。

【００１８】前記第４の構成で、表示画素の領域内に電
極の不在部分である配向制御窓を設けたことにより、こ
れに対応する液晶層中では電界が弱く液晶駆動の閾値以
下であるため、液晶ダイレクターは初期配向状態に保持
される。配向制御傾斜部によりそれぞれ異なる配向状態
に制御された液晶層の各ゾーンの境界は配向制御窓によ
り一定に固定され、配向が安定し、更に表示特性が向上
する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。まず、第１の実施例を図１及び図２を参照しなが
ら説明する。図１は本実施例に係るＴＮ液晶セルの断面
図である。液晶層（３０）を挟んで上下に貼り合わされ
た２枚の透明な基板（１０，２０）上にはＩＴＯからな
る透明電極（１１，２１）が設けられている。下側の透
明電極（１１）の下部には絶縁物が介在されて配向制御
断層（１２Ｓ）として、表示画素部の両端で透明電極
（１１）を隆起させている。一方、上側の透明電極（２
１）の下部にも絶縁物が介在されて配向制御断層（２２
Ｓ）として、表示画素部の領域内部で透明電極（２１）
を隆起させている。配向制御断層（１２，２２）はいず
れもＳｉＮ_XやＳｉＯ₂などをエッチングすることにより
形成される。透明電極（１１，２１）上にはそれぞれＳ
ｉＯの斜方蒸着膜やＬＢ膜（ラングミュア・ブロジェッ
ト膜）が全面に被覆されて配向膜（４０，５０）となっ
ている。この配向膜（４０，５０）によりプレチルト角
０°の平行配向構造が実現される。ＳｉＯの斜方蒸着で
は、基板の法線から６０°の角度で蒸着することによ
り、蒸着方向に直角な方向でプレチルト角０°の平行配
向が得られる。また、ＬＢ膜は、水面上に吸着した単分
子膜を基板表面に累積させた膜であり、配向膜として
は、基板を水面を横切って鉛直方向に上下させることに
より、上下に動かした方向にプレチルト角０°の平行配
向膜が得られる。液晶層（３０）は正の誘電率異方性を
有するネマチック液晶であり、カイラル材を混入するこ
とにより液晶ダイレクター（３１）のねじれ易さを付与
し、接触面で配向膜（４０，５０）の制御を受けて両基
板間で９０°にねじれ配列されている。配向膜（４０，
５０）は、配向制御断層（１２Ｓ，２２Ｓ）により隆起
された部分の斜面が、液晶層（３０）との接触表面が傾
斜された配向制御傾斜部（１３Ｌ，１３Ｒ，２３Ｌ，２
３Ｒ）となっている。

【００２０】この構造のセルを駆動すると、液晶ダイレ
クター（３１）は、下側電極（１１）の両端部の配向制
御傾斜部（１３Ｌ，１３Ｒ）に従って、それぞれ左右両
側の領域で互いに反対側から立ち上げられる。また、上
側電極（２１）の中央部でも配向制御傾斜部（２３Ｌ，
２３Ｒ）によってそれぞれ反対側が立ち上がる。即ち、
液晶の連続体性のために、図の左側のゾーンでは、液晶
層（３０）を挟んだ上下の配向制御傾斜部（１３Ｌ，２
３Ｌ）の作用により、液晶ダイレクター（３１）は全て
左側から立ち上げられるとともに、右側のゾーンでは配
向制御傾斜部（１３Ｒ，２３Ｒ）の作用により、液晶ダ
イレクター（３１）は全て右側から立ち上げられる。こ
のように配向制御傾斜部（１３Ｌ，１３Ｒ，２３Ｌ，２
３Ｒ）を配置することにより、表示画素が配向ベクトル
の異なる２つのゾーンに分割されるとともに、それぞれ
のゾーンで均一な配向状態となる。

【００２１】図２は表示画素部の平面図であり、上下両
電極（１０，２０）の対向部分を上から見た構造を示し
ている。左右両端の辺に沿って下側の配向制御傾斜部
（１３Ｌ，１３Ｒ）の帯状領域があり、これと平行した
中央部は上側の配向制御傾斜部（２３Ｌ，２３Ｒ）の帯
状領域となっている。点線は下側基板（１０）の配向方
向であり、実線は上側基板（２０）の配向方向である。
液晶ダイレクターはこれに従って、下側から上側へ時計
回りに９０°回転している。太矢印は中間調及び液晶の
中間層での配向ベクトルの平面への射影である。図から
明らかな如く、左右に分割された２つのゾーン（Ｌ，
Ｒ）では、配向ベクトルは互いに逆方向へ向けられてい
る。即ち、液晶ダイレクターは同じ平行配向方向に沿っ
た初期状態から、左右のゾーン（Ｌ，Ｒ）で反対側が立
ち上げられる。また、上下基板に関しても、反対側が立
ち上げられて液晶ダイレクターの連続性が滑らかになる
ようにされている。太矢印で示される配向ベクトルは、
液晶ダイレクターが全階調、及び、そのゾーンにおける
全液晶層についても平均的にこの状態にあると見なせる
ものである。

【００２２】このようなセル構造により、例えば紙面の
左方向からの視認については、ゾーン（Ｌ）の階調が正
面からの視認より黒に近づくとともに、ゾーン（Ｒ）の
階調が白に近づくため、両ゾーン（Ｌ，Ｒ）の平均調が
正面からの視認に近づく。右方向からの視認についても
同様の平均化作用があるので左右方向の視角依存性が低
減される。

【００２３】以下、第１の実施例と同様、液晶層として
正の誘電率異方性を有したネマチック液晶にカイラル材
を混入したものを用い、プレチルト角を持たない平行配
向構造のＴＮ液晶セルについて、配向制御傾斜部によっ
て液晶ダイレクターの配向を制御し、表示画素を複数に
分割して視角依存性を低減した本発明の第２から第５の
実施例を説明する。

【００２４】（第２の実施例）本実施例は第１の実施例
に類似するので詳細な説明は省略する。図３はセル構造
の断面図である。図１に示された第１の実施例と異なる
のは、上側基板（２０）に配向制御傾斜部の代わりに、
透明電極（２１）の中央部に電極不在部分である配向制
御窓（２４）が形成されている点である。配向制御窓
（２４）はＩＴＯの成膜後にエッチングなどにより透明
電極（２１）中に開口される。配向制御窓（２４）に対
応する領域では、液晶層（３０）に電界が生じないか、
または、微弱で液晶の駆動閾値以下であるため、液晶ダ
イレクター（３１）は初期の配向状態に固定されてい
る。そのため、下側基板（１０）の配向制御傾斜部（１
３Ｌ，１３Ｒ）により表示画素部の両側から制御された
配向状態は、液晶の連続体性により、配向ベクトルの異
なる２つのゾーンの境界が配向制御窓（２４）により固
定されて分割される。

【００２５】尚、配向制御窓（２４）は電極が不在であ
るが、これに対向する下側の透明電極（１１）の領域に
は電極が存在している。このため、配向制御窓（２４）
に対応する液晶層（３０）中には、図３の点線で示すよ
うな形状で斜め方向に電界が生じる。正の誘電率異方性
を有する液晶ダイレクター（３１）は電界方向へ配向す
るが、初期配向状態から最短で電界方向へ向くように傾
斜を起こす。即ち、配向制御窓（２４）の左側のエッジ
に対応する領域では液晶ダイレクター（３１）は左側か
ら立ち上げられ、配向制御窓（２４）の右側のエッジに
対応する領域では液晶ダイレクター（３１）は右側から
立ち上げられる。従ってこのように、上側基板（２０）
に配向制御窓（２４）を設けることにより、配向制御窓
（２４）より左側のゾーンでは配向制御傾斜部（１３
Ｌ）の作用と合わせて液晶ダイレクター（３１）は全て
左側から立ち上げられるとともに、配向制御窓（２４）
より右側のゾーンでは配向制御傾斜部（１３Ｒ）の作用
と合わせて液晶ダイレクター（３１）は全て右側から立
ち上げられる。

【００２６】図４に平面図を示す。配向制御窓（２４）
により仕切られた２つのゾーン（Ｌ，Ｒ）では、図２で
示した第１の実施例と同様、液晶ダイレクターは同じ平
行配向方向に沿った初期状態から、それぞれ反対側が立
ち上げられる。そのため、左右方向からの視認は、両ゾ
ーン（Ｌ，Ｒ）の平均調により認識されるので、視角依
存性が低減される。

【００２７】（第３の実施例）図５にセルの断面構造を
示す。液晶層（３０）を挟んで上下に貼り合わされた２
枚の透明基板（１０，２０）上にはＩＴＯからなる透明
電極（１１，２１）が設けられている。下側の透明電極
（１１）の下部には、表示画素部の大部分に形成された
配向制御断層（１２Ｌ）、及び、配向制御断層（１２
Ｌ）上の表示画素部の内部に形成された第２の配向制御
断層（１５）が設けられている。両透明電極（１１，２
１）上には、それぞれＳｉＯの斜方蒸着膜やＬＢ膜から
なる配向膜（４０，５０）が全面に被覆されている。配
向制御断層（１２Ｌ）は、全体的に透明電極（１１）を
せり上げるとともに、配向制御断層（１２Ｌ）が不在の
表示画素部の両端は、相対的に透明電極（１１）が陥没
されて配向膜（４０）に斜面が生じ、配向制御傾斜部
（１４Ｌ，１４Ｒ）となっている。また、第２の配向制
御断層（１５）は透明電極（１１）を一部隆起させ、こ
の部分でも配向膜（４０）の斜面が配向制御傾斜部（１
６Ｌ，１６Ｒ）となっている。

【００２８】表示画素領域は、配向制御傾斜部（１４
Ｌ，１６Ｌ）により規定された左側のゾーンと、配向制
御傾斜部（１４Ｒ，１６Ｒ）により規定された右側のゾ
ーンに分割される。即ち、左側のゾーンでは配向制御傾
斜部（１４Ｌ，１６Ｌ）に従って液晶ダイレクター（３
１）は全て右側から立ち上げられ、右側のゾーンでは液
晶ダイレクター（３１）は全て左側から立ち上げられ
る。

【００２９】図６に表示画素部の平面図を示す。表示画
素の左右両端の辺に沿って配向制御傾斜部（１４Ｌ，１
４Ｒ）の帯状領域があり、これと平行に表示画素の中央
には配向制御傾斜部（１６Ｌ，１６Ｒ）の帯状領域があ
る。このように左右に分割された２つのゾーン（Ｌ，
Ｒ）では、同じ平行配向状態から、それぞれ、液晶ダイ
レクターが反対側を立ち上げられ、太矢印で表される平
均的配向ベクトルの平面射影は逆方向を向いている。

【００３０】このようなセル構造により、例えば紙面の
左方向からの視認については、ゾーン（Ｌ）の階調が正
面からの視認より白に近づくとともに、ゾーン（Ｒ）の
階調が黒に近づくために、ゾーン（Ｌ，Ｒ）の平均調が
正面からの視認に近づく。右方向からの視認についても
同様の作用があるので左右方向の視角依存性が低減され
る。

【００３１】（第４の実施例）本実施例が第３の実施例
と異なるのは、図７に示すように、表示画素の分割手段
として、上側基板（２０）に配向制御傾斜部（２５Ｌ，
２５Ｒ）が設けられている点である。下側の透明電極
（１１）の下部には、表示画素部の大部分に形成された
配向制御断層（１２Ｌ）が介在し、左右両端部では配向
膜（４０）の斜面が配向制御傾斜部（１４Ｌ，１４Ｒ）
となっている。上側の透明電極（２１）の下部には表示
画素部の大部分に配向制御断層（２２Ｌ）が設けられ、
エッチングなどで表示画素の中央部を縦断して不在部分
が形成されている。この不在部分では透明電極（２１）
が陥没され、これにより配向膜（５０）に斜面ができて
配向制御傾斜部（２５Ｌ，２５Ｒ）となっている。配向
制御傾斜部（１４Ｌ，２５Ｌ）により規定された左側の
ゾーンでは液晶ダイレクター（３１）は全て右側から立
ち上げられ、配向制御傾斜部（１４Ｒ，２５Ｒ）により
規定された右側のゾーンでは液晶ダイレクター（３１）
は全て左側から立ち上げられる。

【００３２】図８に表示画素部の平面図を示す。表示画
素の左右両端の辺に沿って配向制御傾斜部（１４Ｌ，１
４Ｒ）の帯状領域があり、これと平行に表示画素の中央
には配向制御傾斜部（２５Ｌ，２５Ｒ）の帯状領域があ
る。このように、左右に分割された２つのゾーン（Ｌ，
Ｒ）では、第３の実施例と同様に、配向ベクトルの平面
射影は逆方向を向いた状態にあり、両ゾーン（Ｌ，Ｒ）
の平均調により左右方向の視角依存性が低減されてい
る。

【００３３】（第５の実施例）本実施例では表示画素領
域の分割手段として、図９に示すように、下側基板（１
０）に、第２の実施例で説明した配向制御窓（１７）を
形成している。即ち、下側基板（１０）で配向制御傾斜
部（１４Ｌ，１４Ｒ）を形成するとともに、下側の透明
電極（１１）中にエッチングで電極不在部分を形成して
配向制御窓（１７）が開口されている。これにより、表
示画素の両側で配向制御傾斜部（１４Ｌ，１４Ｒ）によ
り別々に制御された配向状態は、その境界が配向制御窓
（１７）によって固定される。

【００３４】配向制御窓（１７）に対応する領域では液
晶層（３０）中に図の点線で示されるような斜めの電界
が生じるので、配向制御傾斜部（１４Ｌ，１４Ｒ）の作
用と合わせて、左のゾーンでは液晶ダイレクター（３
１）は全て右側から立ち上げられ、右のゾーンでは全て
左側から立ち上げられる。図１０に表示画素部の平面図
を示す。表示画素の左右両端の辺に沿って配向制御傾斜
部（１４Ｌ，１４Ｒ）の帯状領域があり、これと平行に
表示画素の中央には配向制御窓（１７）の帯状領域があ
る。配向制御窓（１７）により左右に分割された２つの
ゾーン（Ｌ，Ｒ）では、第３、第４の実施例と同様に、
配向ベクトルの平面射影は逆方向を向いた状態にあり、
両ゾーン（Ｌ，Ｒ）の平均調により左右方向の視角依存
性が低減される。

【００３５】次に、本発明の第６の実施例を図１１及び
図１２を参照しながら説明する。図１１は本実施例に係
る垂直配向ＥＣＢ方式の液晶セルの断面図である。液晶
層（１２０）を挟んで上下に貼り合わされた２枚の透明
な基板（１００，１１０）上にはＩＴＯの透明電極（１
０１，１１１）が設けられている。下側の透明電極（１
００）の下部には絶縁物が介在されて配向制御断層（１
０２Ｓ）として、表示画素を囲う周縁部で透明電極（１
０１）を隆起させている。一方、上側の透明電極（１１
１）の下部にも絶縁物が介在されて配向制御断層（１１
２Ｓ）として、表示画素の対角線に沿った部分で透明電
極（１１１）を隆起させている。配向制御断層（１０２
Ｓ，１１２Ｓ）はいずれもＳｉＮ_XやＳｉＯ₂などをエッ
チングすることにより形成される。透明電極（１０１，
１１１）上にはＳｉＯの垂直蒸着膜やポリイミド膜が全
面に被覆されて配向膜（１３０，１４０）となってい
る。液晶層（１２０）は負の誘電率異方性を有したネマ
チック液晶であり、配向膜（１３０，１４０）の排除体
積効果により、液晶ダイレクター（１２１）の初期配向
を接触表面に対して垂直方向に制御している。配向膜
（１３０，１４０）は、配向制御断層（１０２Ｓ，１１
２Ｓ）により隆起された部分の斜面が、液晶層（１２
０）との接触表面が傾斜された配向制御傾斜部（１０
３，１１３Ｌ，１１３Ｒ，１１３Ｕ，１１３Ｄ）となっ
ている（図１２参照）。

【００３６】この構造のセルを駆動すると、液晶ダイレ
クター（１２１）は、下側電極（１０１）の周縁部で配
向制御傾斜部（１０３）に従って、左右両側の領域で互
いに反対側へ傾けられる。また、上側電極（１１１）の
中央部でも配向制御傾斜部（１１３Ｌ，１１３Ｒ）によ
ってそれぞれ反対側へ傾けられる。即ち、液晶の連続体
性のために、図１１の左側のゾーンでは、液晶層（１２
０）を挟んだ上下の配向制御傾斜部（１１３Ｌ，１０
３）の作用により、液晶ダイレクター（１２１）は全て
右側へ傾けられるとともに、右側のゾーンでは配向制御
傾斜部（１１３Ｒ，１０３）の作用により、液晶ダイレ
クター（１２１）は全て左側へ傾けられる。このように
配向制御傾斜部（１０３，１１３Ｌ，１１３Ｒ）を配置
することにより、表示画素が配向ベクトルの異なる複数
のゾーンに分割されるとともに、それぞれのゾーンで均
一な配向状態となる。

【００３７】図１２は表示画素部の平面図であり、上下
両電極（１０１，１１１）の対向部分を上から見た構造
を示している。表示画素の周縁を囲って下側の配向制御
傾斜部（１０３）の帯状領域があり、内部には表示画素
の対角線に沿って上側に形成された配向制御傾斜部（１
１３Ｌ，１１３Ｒ，１１３Ｕ，１１３Ｄ）のＸ字型の領
域がある。太矢印は中間調での配向ベクトルの平面射影
であり、液晶ダイレクーは全階調について平均的にこの
状態にあると見なされる。尚、矢印方向は、液晶ダイレ
クターが、その上側を傾ける方向を表している。図から
明らかな如く、配向制御傾斜部（１１３Ｌ，１１３Ｒ，
１１３Ｕ，１１３Ｄ）により上下左右に分割された４つ
のゾーン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）では、配向ベクトルはそれ
ぞれの４つの方向へ向けられる。即ち、液晶ダイレクタ
ーは同じ初期垂直配向状態から、上下左右のゾーン
（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）で、４つのそれぞれの方向へ傾けら
れる。尚、上で図１１を用いて説明した作用は、図１２
においてＬ−Ｒ領域の断面に関するものであったが、Ｕ
−Ｄ領域の断面についても全く同じ作用があることは言
うまでもない。

【００３８】このようなセル構造により、例えば紙面の
左方向からの視認については、ゾーン（Ｌ）の階調が正
面からの視認より白に近づくとともに、ゾーン（Ｒ）の
階調が黒に近づくため、両ゾーン（Ｌ，Ｒ）の平均調と
上下ゾーン（Ｕ，Ｄ）の合成光が正面からの視認に近づ
く。他の方角からの視認についても同様の平均化作用が
あるので全ての方角について視角依存性が低減される。

【００３９】また、このように液晶ダイレクターの配向
状態を制御することにより、互いに異なる配向ベクトル
を有する領域の境界線、即ちディスクリネーションは、
全ての画素について配向制御傾斜部（１１３Ｌ，１１３
Ｒ，１１３Ｕ，１１３Ｄ）のＸ字型の領域に固定され、
画素ごとのばらつきが抑えられる。以下、第６の実施例
と同様、液晶層として負の誘電率異方性を有したネマチ
ック液晶を用いた垂直配向構造のＥＣＢ液晶セルについ
て、配向制御傾斜部によって液晶ダイレクターの配向を
制御し、表示画素を複数に分割して視角依存性を低減し
た本発明の第７から第１０の実施例を説明する。

【００４０】（第７の実施例）本実施例は第６の実施例
に類似するので詳細な説明は省略する。図１３はセル構
造の断面図である。図１１に示された第６の実施例と異
なるのは、上側基板（１１０）に配向制御傾斜部の代わ
りに、表示画素の対角線に沿って透明電極（１１１）中
に電極不在部分である配向制御窓（１１４）が形成され
ている点である。配向制御窓（１１４）はＩＴＯの成膜
後にエッチングなどにより開口される。配向制御窓（１
１４）に対応する領域では、液晶層（１２０）に電界が
生じないか、または、微弱で液晶の駆動閾値以下である
ため、液晶ダイレクター（１２１）は初期の配向状態に
固定されている。そのため、配向制御傾斜部（１０３）
により表示画素部の周縁から制御された配向状態は、液
晶の連続体性により、配向ベクトルの異なる両ゾーンの
境界が配向制御窓（１１４）により固定されて分割され
る。

【００４１】尚、配向制御窓（１１４）は電極が不在で
あるが、これに対向する下側の透明電極（１０１）の領
域には電極が存在している。このため、配向制御窓（１
１４）に対応する液晶層（１２０）中には、図１３の点
線で示すような形状で斜め方向に電界が生じる。負の誘
電率異方性を有する液晶ダイレクター（１２１）は電界
方向に直角な方向へ配向するが、初期配向状態から最短
で電界に直角な方向へ向くように傾斜を起こす。即ち、
配向制御窓（１１４）の左側のエッジに対応する領域で
は液晶ダイレクター（１２１）は右側へ傾けられ、配向
制御窓（１１４）の右側のエッジに対応する領域では液
晶ダイレクター（１２１）は左側へ傾けられる。従って
このように、上側基板（１１０）に配向制御窓（１１
４）を設けることにより、配向制御窓（１１４）より左
側のゾーンでは配向制御傾斜部（１０３）の作用と合わ
せて液晶ダイレクター（１２１）は全て右側へ傾けられ
るとともに、配向制御窓（１１４）より右側のゾーンで
は配向制御傾斜部（１０３）の作用と合わせて液晶ダイ
レクター（１２１）は全て左側へ傾けられる。

【００４２】図１４に平面図を示す。Ｘ字型に形成され
た配向制御窓（１１４）により４つに分割された各ゾー
ン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）では、図１２で示した第６の実施
例と同様、液晶ダイレクターは同じ初期垂直配向状態か
ら、４つのそれぞれ方向へ傾けられる。そのため、全て
の方角からの視認に対して、各ゾーン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，
Ｒ）の平均調により認識されるので、視角依存性が低減
され、また、ディスクリネーションのばらつきが抑えら
れて表示品位が向上する。

【００４３】（第８の実施例）図１５にセルの断面構造
を示す。液晶層（１２０）を挟んで上下に貼り合わされ
た２枚の透明な基板（１００，１１０）上にはＩＴＯの
透明電極（１０１，１１１）が設けられている。下側の
透明電極（１０１）の下部には、表示画素部の大部分に
形成された配向制御断層（１０２Ｌ）、及び、配向制御
断層（１０２Ｌ）上の表示画素部の対角線に沿って形成
された第２の配向制御断層（１０５）が設けられてい
る。両透明電極（１０１，１１１）上には、ＳｉＯの垂
直蒸着膜やポリミド膜からなる垂直配向膜（１３０，１
４０）が全面に被覆されている。配向制御断層（１０２
Ｌ）は、全体的に透明電極（１０１）をせり上げるとと
もに、表示画素を囲む周縁部で配向制御断層（１０２
Ｌ）が不在の部分は、相対的に透明電極（１１１）が陥
没され、配向膜（１３０）に斜面が生じ、配向制御傾斜
部（１０４）となっている。第２の配向制御断層（１０
５）は透明電極（１１１）を一部隆起させ、配向制御傾
斜部（１０６Ｌ，１０６Ｒ，１０６Ｕ，１０６Ｄ）が形
成されている（図１６参照）。

【００４４】表示画素領域は、配向制御傾斜部（１０
４，１０６Ｌ）により規定された左側のゾーンと、配向
制御傾斜部（１０４，１０６Ｒ）により規定された右側
のゾーンに分割される。即ち、左側のゾーンでは配向制
御傾斜部（１０４，１０６Ｌ）に従って液晶ダイレクタ
ー（１２１）は全て左側へ傾けられ、右側のゾーンでは
液晶ダイレクター（１２１）は全て右側へ傾けられる。

【００４５】図１６に表示画素部の平面図を示す。表示
画素の周縁部に配向制御傾斜部（１０４）の帯状領域が
あり、内部には表示画素の対角線に沿って形成された配
向制御傾斜部（１０６Ｌ，１０６Ｒ，１０６Ｕ，１０６
Ｄ）のＸ字型の領域がある。このように４つに分割され
た各ゾーン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）では、液晶ダイレクター
は同じ初期垂直配向状態から、４つのそれぞれの方向へ
傾けられ、太矢印で表される平均的配向ベクトルの平面
射影は４方向を向いている。

【００４６】このようなセル構造により、例えば紙面の
左方向からの視認については、ゾーン（Ｌ）の階調が正
面からの視認より黒に近づくとともに、ゾーン（Ｒ）の
階調が白に近づくために、ゾーン（Ｌ，Ｒ）の平均調と
上下ゾーン（Ｕ，Ｄ）の合成光が正面からの視認に近づ
く。他の方角からの視認についても同様の平均化作用が
あるので全ての方角について視角依存性が低減される。

【００４７】また、このように液晶ダイレクターの配向
状態を制御することにより、互いに異なる配向ベクトル
を有する領域の境界線、即ちディスクリネーションは、
全ての画素について配向制御傾斜部（１０６Ｌ，１０６
Ｒ，１０６Ｕ，１０６Ｄ）のＸ字型の領域に固定され、
画素ごとのばらつきが抑えられる。（第９の実施例）本実施例が第８の実施例と異なるの
は、図１７に示すように、表示画素の分割手段として、
上側基板（１１０）に配向制御傾斜部（１１５Ｌ，１１
５Ｒ）が設けられている点である。下側の透明電極（１
０１）の下部には、表示画素部の大部分に形成された配
向制御断層（１０２Ｌ）が介在し、周縁部は配向制御傾
斜部（１０４）となっている。上側の透明電極（１１
１）の下部には、全面に配向制御断層（１１２Ｌ）が設
けられ、エッチングなどで表示画素の対角線に沿って不
在部分が形成されている。この不在部分では、透明電極
（１１１）が陥没されて配向膜（１３０）に斜面が生
じ、配向制御傾斜部（１１５Ｌ，１１５Ｒ，１１５Ｕ，
１１５Ｄ）となっている。配向制御傾斜部（１０４，１
１５Ｌ）によって規定された左側のゾーンでは、液晶ダ
イレクター（１２１）は全て左側へ傾けられ、配向制御
傾斜部（１０４，１１５Ｒ）によって規定された右側の
ゾーンでは、液晶ダイレクター（１２１）は全て右側へ
傾けられる。

【００４８】図１８に表示画素部の平面図を示す。表示
画素の周縁を囲って配向制御傾斜部（１０４）の帯状領
域があり、内部には表示画素の対角線に沿って形成され
た配向制御傾斜部（１１５Ｌ，１１５Ｒ，１１５Ｕ，１
１５Ｄ）のＸ字型の領域がある。このように４つに分割
された各ゾーン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）では、第８の実施例
と同様に、配向ベクトルの平面射影は４つのそれぞれの
方向を向いた状態にあり、各ゾーン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）
の平均調により全方角について視角依存性が低減される
とともに、ディスクリネーションのばらつきが抑えられ
る。

【００４９】（第１０の実施例）本実施例では表示画素
領域の分割手段として、図１９に示すように、下側基板
（１００）に、第７の実施例で説明した配向制御窓（１
０７）を形成している。即ち、下側基板（１００）に配
向制御傾斜部（１０４）を形成するとともに、下側の透
明電極（１０１）中にエッチングで電極不在部分を形成
している。これにより、表示画素の両側で配向制御溝
（１０３）により別々に制御された配向状態は、その境
界が配向制御窓（１０７）によって固定されることにな
る。

【００５０】配向制御窓（１０７）に対応する領域では
液晶層（１２０）中に図の点線で示されるような斜めの
電界が生じるので、配向制御傾斜部（１０４）の作用と
合わせて、左のゾーンでは液晶ダイレクター（１２１）
は全て左側へ傾けられ、右のゾーンでは全て右側へ傾け
られる。図２０に表示画素部の平面図を示す。表示画素
の周縁を囲って配向制御傾斜部（１０４）の帯状領域が
あり、内部には表示画素の対角線に沿って形成された配
向制御窓（１０７）のＸ字型の領域がある。配向制御窓
（１０７）によって４つに分割された各ゾーン（Ｕ，
Ｄ，Ｌ，Ｒ）では、第８、第９の実施例と同様に、配向
ベクトルの平面射影は４つのそれぞれの方向を向いた状
態にあり、各ゾーン（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）の平均調により
全方角について視角依存性が低減され、また、ディスク
リネーションのばらつきが抑えられる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、配向制
御傾斜部をセルの所定の部分に配置したことにより、表
示画素を、それぞれ異なる優先視角方向を有する複数の
ゾーンに分割することができた。そのため、ＴＮセルで
は表示画素を左右に分割することにより、左右方向に高
かった視角依存性を低くして、広視野角の表示が実現で
きた。また、垂直配向ＥＣＢセルでは、上下左右に分割
することにより、広視野角が実現されるとともに、画素
ごとに異なる不均一なディスクリネーションの出現が防
止され、画面のざらつきがなくなり、表示品位が向上し
た。更に、プレチルト角が不要となるため、配向膜のラ
ビング工程が削減され、製造コストが低減されるととも
に、ラビング時に生ずる静電気がなくなり、ＴＦＴの静
電破壊が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の断
面図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の平
面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の断
面図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の平
面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の断
面図である。

【図６】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の平
面図である。

【図７】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の断
面図である。

【図８】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の平
面図である。

【図９】本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置の断
面図である。

【図１０】本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置の
平面図である。

【図１１】本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置の
断面図である。

【図１２】本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置の
平面図である。

【図１３】本発明の第７の実施例に係る液晶表示装置の
断面図である。

【図１４】本発明の第７の実施例に係る液晶表示装置の
平面図である。

【図１５】本発明の第８の実施例に係る液晶表示装置の
断面図である。

【図１６】本発明の第８の実施例に係る液晶表示装置の
平面図である。

【図１７】本発明の第９の実施例に係る液晶表示装置の
断面図である。

【図１８】本発明の第９の実施例に係る液晶表示装置の
平面図である。

【図１９】本発明の第１０の実施例に係る液晶表示装置
の断面図である。

【図２０】本発明の第１０の実施例に係る液晶表示装置
の平面図である。

【図２１】マトリクス型液晶表示装置の平面図である。

【図２２】ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶
表示装置の平面図である。

【図２３】従来のＴＮ方式の液晶表示装置の断面図であ
る。

【図２４】従来のＴＮ方式の液晶表示装置の斜視図であ
る。

【図２５】従来のＥＣＢ方式の液晶表示装置の断面図で
ある。

【図２６】従来のＴＮ方式の液晶表示装置の問題点を説
明する図である。

【図２７】従来のＥＣＢ方式の液晶表示装置の問題点を
説明する図である。

【符号の説明】

１０，２０，１００，１１０透明基板１１，２１，１０１，１１１透明電極１２，１５，２２，１０２，１０５，１１２配向制御
断層１３，１４，１６，２３，２５，１０３，１０４，１０
６，１１３，１１５配向制御傾斜部１７，２４，１０７，１１４配向制御窓３０，１２０液晶層３１，１２１液晶ダイレクター４０，５０，１３０，１４０配向膜Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ表示ゾーンＸ走査電極Ｙデータ電極ＧゲートラインＤドレインラインＰ表示電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/1333 G02F 1/13 101 G02F 1/1343 G09F 9/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向表面側に電極を有した２枚の基板
が、負の誘電率異方性を有する液晶よりなる液晶層を挟
んで上下に貼り合わされ、これら両電極の対向部分にお
いて形成された表示画素が複数配置されてなる液晶表示
装置において、前記基板の液晶層との接触表面には、液
晶の初期配向を垂直にする垂直配向膜が形成されてお
り、前記基板の前記表示画素内には、前記液晶層との接触表
面が隆起または陥没されてなる配向制御傾斜部が設けら
れ、該配向制御傾斜部により液晶の配向方向を制御した
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記配向制御傾斜部は、前記電極の少な
くとも一方の前記表示画素の周辺または／および領域内
に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。
【請求項３】前記配向制御傾斜部は、前記垂直配向膜
の下部に設けられた配向制御断層により、前記垂直配向
膜が隆起されることにより形成されていることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記配向制御傾斜部は、前記表示画素の
領域内に設けられて、前記表示画素を複数部分に分割
し、分割された前記表示画素の各部分の液晶の配向を異
ならせたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
の液晶表示装置。
【請求項５】前記電極の少なくとも一方の前記表示画
素の領域内には、電極不在により形成された配向制御窓
が設けられ、前記配向制御傾斜部により制御された液晶
の配向を更に制御したことを特徴とする請求項１から請
求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記配向制御傾斜部により区画される凸
部及び凹部は、前記２枚の基板間で相対向することを特
徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶
表示装置。