JP3228735B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents

液晶電気光学装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液晶電気光学装置に関し、特に金属電極を用
いた大型高精細液晶電気光学装置に関する。
[従来の技術] 従来の液晶電気光学装置において、画素間には必要に
応じて遮光層が設置されている。また、透明電極とては
ITOが用いられているが、大型高精細液晶ディスプレ
イ、特に強誘電性液晶を用いた大型高精細液晶ディスプ
レイでは、アルミニウムなどの金属電極を補助電極とし
て透明電極と並列に設置している。これらの理由は以下
のとおりである。
遮光層については、隣接する画素と画素の隙間からの
漏れ光によるコントラスト比の低下を防ぐとともに、場
所による背景のムラを抑止するためである。
金属電極については、配線抵抗を低くするためであ
る。液晶ディスプレイが大画面・高精細化されるにした
がって、透明電極が長く細くなり、一般的なITOを透明
電極として用いたのでは配線抵抗が高くなる。そのた
め、液晶電気光学装置の時定数が大きくなって、駆動電
圧波形が歪む。その歪みの大きさは電圧入力源からの距
離に依存するため、全面均一に表示できなくなってしま
う。したがって、大型高精細液晶電気光学装置では金属
電極を用いることが必要になる。
最近、メモリー効果を持ち高精細化に適している、と
いうことで強誘電性液晶が注目されている。しかし、十
分な表示特性を得るためには液晶層の厚さを非常に薄く
(約2μm、ネマティック液晶では約6μm)しなけれ
ばならず、しかも誘電率が大きいため液晶層の電気容量
が非常に大きくなり、駆動電圧波形の歪みが特に大きな
問題となる。さらに、メモリー効果(双安定性)を持っ
ているために、電圧を印加することができない画素間に
は、必然的に明暗状態が混在する。これは、コントラス
ト比の低下や、背景のムラによる見栄えの悪さの原因と
なる。このように、遮光層と金属電極を設置すること
は、強誘電性液晶を用いた場合、特に重要である。
ところで、金属電極は光を遮蔽するので、液晶電気光
学装置の構造・製造工程を簡単にするためには金属電極
を遮光層としても兼用することが望ましい。第5図と第
7図に示した金属電極の構造は、特開平1−280724に開
示されているものである。
[発明が解決しようとする課題及び目的] しかし、これらの構造には以下に述べるような課題を
持っている。
第5図に示した構造の金属電極兼遮光層は、あらかじ
めストライプ状の透明電極14が形成されている基板11の
全面に金属薄膜を蒸着・メッキなどの手段で形成し、そ
の後、金属薄膜をストライプ状にエッチングすることに
よって作成される。金属電極兼遮光層13は透明電極の長
辺方向のエッジ52からはみ出すように設けられている
が、隣の透明電極との距離h1を0にすることはできな
い。対向基板もこれと同じ構造をしているため、第6図
に示したように、幅がh1の格子状の透光部ができる。
h1の望ましい値は画素の大きさなどにもよるが、直視
型の表示装置として用いる場合はおよそ10μm以下が望
ましい。一方、例えば対角5インチ程度の液晶電気光学
装置を100インチ以上のスクリーンに拡大するような投
射型として用いる場合は、5μm以下が望ましい。とこ
ろが、ストライプ状の金属電極はエッチングによって作
成されるため、h1を小さくしようとすれば、フォトマス
クの位置合わせに高い位置精度が必要であり、h1が大き
すぎれば、透光部の影響によってコントラスト比が低下
したり背景にムラが生じる、という課題がある。さら
に、h1を可能な限り小さく(数μm)しても、透光部の
長さh2はh3(画素の大きさ)+h1であるため、全画素が
オンあるいはオフになっている時などは透光部の影響が
背景のムラとして感じとられる。
次に、第7図に示した構造では、隣接する透明電極と
金属電極との隙間h1を0にすることができるが、製造工
程は以下に述べるように複雑である。まず、ストライプ
状の透明電極14が形成されている基板11の全面に絶縁膜
16を蒸着などの手段で形成し、さらに全面にフォトレジ
スト膜を形成する。次にエッチングによってスルーホー
ル部71のフォトレジスト膜を除去した後、スルーホール
部の絶縁膜をエッチングして除去する。フォトレジスト
膜を除去した後、金属薄膜を蒸着などによって全面に形
成し、最後にエッチングによって金属薄膜をストライプ
状にすることによって完成する。
そこで本発明はこれらの問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、場所による表示むらや背景のム
ラがなく、コントラスト比が高く、しかも低コストの大
型高精細液晶電気光学装置を提供するところにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の液晶電気光学装置は、対向する一対の基板間
に液晶が挟持されてなる液晶電気光学装置において、前
記一対の基板のうち一方の基板上には、ストライプ状に
透明電極が設けられ、前記透明電極上には、画素間部と
前記透明電極の長手方向に延びる少なくとも一辺とを覆
うように金属電極が設けられ、前記一辺を覆う前記金属
電極は、前記透明電極からはみ出しており、前記画素間
部を覆う前記金属電極は、前記透明電極上の画素部の一
部を覆うとともに前記透明電極からはみ出しており、他
方の基板上には、ストライプ状に透明電極が設けられ、
前記他方の基板における前記透明電極上には、画素間部
と前記他方の基板における前記透明電極の長手方向に延
びる少なくとも一辺とを覆うように金属電極が設けら
れ、前記他方の基板における前記一辺を覆う前記金属電
極は、前記他方の基板における前記透明電極からはみ出
しており、前記他方の基板における前記画素間部を覆う
前記金属電極は、前記他方の基板における前記透明電極
上の画素部の一部を覆うとともに前記他方の基板におけ
る前記透明電極からはみ出していることを特徴とする。
また、前記金属電極がアルミニウムからなることを特徴
とする。
[実施例] (実施例1) 第1図(a)は本発明による液晶電気光学装置の平面
図であり、第1図(b)は第1図(a)のAA′断面図で
ある。ただし、第1図(a)では偏光板を省略してあ
る。幅(de)186μm、間隔(L)14μmのストライプ
状透明電極14が形成されている上基板12の上に厚さ4000
Åのアルミニウム薄膜を蒸着し、エッチングすることに
よってはしご状の金属電極兼遮光層13を形成した。はし
ごの横木の部分が第2の金属電極である。隣接する金属
電極兼遮光層間に存在する制御不能部(電圧を印加する
ことができない部分)15の幅(di)は4μm、第1の金
属電極の幅(d1)は10μm、第2の金属電極の幅(d2)
は20μmである。そして、さらに絶縁膜16(SiO2)と液
晶配向膜17(ポリイミド)を形成した。もう一枚の基板
はこれと同じ構成であるが、de=286μm、L=14μ
m、di=4μm、d1=10μm、d2=20μmとし、さらに
ラビング処理を施した。そして、マトリクス状に画素が
形成され、かつ図示したように一方の基板上の第2の金
属電極が、他方の基板上の制御不能部と重なり合うよう
に二枚の基板を重ね合わせた。有効表示面積は20×30cm
2、画素数は1000×1000、画素の大きさは176×276μm2
である。用いた液晶材料はチッソ社製の強誘電性液晶CS
−1013であり,液晶層の厚さは2μmである。
このようにして作成した液晶電気光学装置を直視型の
表示装置として使用した。第2図に示したように一辺の
長さdi′=4μmの透光部21があるものの、その大きさ
は画素22の面積約49000μm2に対してわずかな16μm2
ある。そのため、各透光部の液晶分子配向が各透光部毎
にランダムに異なっていても画素以外の部分はすべて暗
状態に見え、場所による表示むらや背景のむらは認めら
れなかった。
この実施例ではdi=4μmとしたが、その値は特に限
定されないけれども隣接する透明電極間の距離以下が望
ましい。
透明電極と金属電極兼遮光層の位置合わせの精度につ
いては、透明電極と第1の金属電極との重なり部の正規
の幅をddとすれば、±ddの精度でよい。なぜならば、第
3図に示したように、正規の位置(第3図31)からのず
れが±dd以下ならば、2本の第1の金属電極33,34は必
ず透明電極14と電気的に接続されるからである。したが
って、この実施例ではdd=5μmなので、要求される精
度は±5μmとなり、製造はそれほど困難ではない。二
枚の基板を重ね合わせるときの位置合わせの精度につい
ては、±(d2−di)/2でよい。この実施例ではd2=20μ
m,di=4μmなので、要求される精度は±8μmであ
る。
(実施例2) 第4図は本発明による液晶電気光学装置の2番目の例
を示す平面図である。ただし、液晶層の厚さを定めるた
めのスペーサー・基板のシール材・偏光板は省略してあ
る。実施例1と同様な工程によって櫛状の金属電極兼遮
光層13を形成した。櫛の歯の部分が第2の金属電極であ
る。
de=186μm、L=14μm、d1=14μm、d2=20μ
m、dk=182μmとしたことによって、制御不能部の幅d
i、di′はそれぞれ7μm、4μmとなった。さらに、
絶縁膜16(SiO2)と液晶配向膜17(ポリイミド)を形成
した。もう一枚の基板はこれと同じ構成であるが、de=
286μm、L=14μm、d1=14μm、d2=20μm、dk=2
82μmとして、さらにラビング処理を施した。そして、
マトリックス状に画素が形成され、かつ図示したように
一方の第2の金属電極が他方の基板上の制御不能部と重
なり合うように、二枚の基板を重ね合わせた。有効表示
面積は20×30cm2、画素数は1000×1000、画素の大きさ
は172.5×272.5μm2である。用いた液晶材料はチッソ社
製の強誘電性液晶CS−1013であり、液晶層の厚さは2μ
mである。
このようにして作成した液晶電気光学装置を直視型表
示装置として使用した。第2図に示したように一辺の長
さdi′=4μmの透光部があるものの、その大きさは画
素の面積約47000μm2に対してわずか16μm2である。そ
のため、各透光部の液晶分子配向が各透光部毎にランダ
ムに異なっていても画素以外の部分はすべて暗状態に見
え、場所による表示むらや背景のむらは認められなかっ
た。
この実施例ではdi′=4μmとなるように種々の値を
設定したが、その値は特に限定されない。
透明電極と金属電極兼遮光層の位置合わせの精度につ
いては、透明電極と第1の金属電極との重なり部の正規
の幅をddとすれば、±ddの精度でよい。したがって、こ
の実施例ではdd=7μmなので、要求される精度は±7
μmである。また、二枚の基板を重ね合わせるときの位
置合わせの精度については、±(d2−di)/2でよい。こ
の実施例ではd2=20μm,di=7μmなので、要求される
精度は±6.5μmである。
(実施例3) 本実施例では第1図に示した構造の金属電極を用い
た。有効表示面積を6×6cm2、de=66μm、di=2μm
としたこと以外は第1の実施例と同様である。
このようにして作成した液晶電気光学装置を投射型表
示装置として使用した。6×6cm2の大きさの画像を2×
2cm2の大きさに拡大して観察してみたが、ここでも画素
以外の部分はすべて暗状態に見え、場所による表示むら
や背景のむらは認められなかった。
いずれの実施例でも、金属電極と液晶の材料としてそ
れぞれアルミニウムとCS−1013(強誘電性液晶)を用い
たが、本発明はこれらの材料に限定されるものではな
い。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、透明電極に金属
電極が接続されていることにより配線抵抗を低くするこ
とができるとともに、画素間を遮光することができるこ
とによりコントラストを向上させることができる。ま
た、画素間を遮光する金属電極が画素部の一部を覆うと
ともに透明電極からはみ出しているので、一対の基板を
貼り合わせる際の位置合わせの許容範囲を大きくするこ
とができる。
本発明は直視型・投射型の大型高精細液晶ディスプレ
イだけでなく、光シャッターなどに広く応用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明による液晶電気光学装置の第1の
例を示す平面図、第1図(b)は第1図(a)のAA′断
面図、第2図は本発明による画素と透光部を示す図、第
3図は本発明における位置合わせ精度を説明する図、第
4図は本発明による液晶電気光学装置の第2の例を示す
平面図、第5図は従来技術において用いられる基板の断
面図、第6図は従来技術による画素と透光部を示す図、
第7図は従来技術において用いられる基板の断面図であ
る。 11……下基板、12……上基板、13……金属電極兼遮光
層、14……透明電極、15……制御不能部、16……絶縁
膜、17……液晶配向膜、18……偏光板、19……液晶層、
20……スペーサー、21……透光部、22……画素、33,34
……金属電極、52……透明電極の長辺方向のエッジ、71
……スルーホール部、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1343

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向する一対の基板間に液晶が挟持されて
    なる液晶電気光学装置において、前記一対の基板のうち
    一方の基板上には、ストライプ状に透明電極が設けら
    れ、前記透明電極上には、画素間部と前記透明電極の長
    手方向に延びる少なくとも一辺とを覆うように金属電極
    が設けられ、前記一辺を覆う前記金属電極は、前記透明
    電極からはみ出しており、前記画素間部を覆う前記金属
    電極は、前記透明電極上の画素部の一部を覆うとともに
    前記透明電極からはみ出しており、他方の基板上には、
    ストライプ状に透明電極が設けられ、前記他方の基板に
    おける前記透明電極上には、画素間部と前記他方の基板
    における前記透明電極の長手方向に延びる少なくとも一
    辺とを覆うように金属電極が設けられ、前記他方の基板
    における前記一辺を覆う前記金属電極は、前記他方の基
    板における前記透明電極からはみ出しており、前記他方
    の基板における前記画素間部を覆う前記金属電極は、前
    記他方の基板における前記透明電極上の画素部の一部を
    覆うとともに前記他方の基板における前記透明電極から
    はみ出していることを特徴とする液晶電気光学装置。
  2. 【請求項2】前記金属電極がアルミニウムからなること
    を特徴とする請求項1記載の液晶電気光学装置。
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