JP3267224B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス型液晶表示装置Info
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
- G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
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- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブマトリク
ス型液晶表示装置に係り、特に、広い視野角を得られる
アクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
ス型液晶表示装置に係り、特に、広い視野角を得られる
アクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置において、液晶に電界を印
加する方式の一つとして、各電極にそれぞれ定常的に一
定電圧信号を供給するスタティック駆動があるが大容量
の表示の場合、信号線数が膨大な数となる。
加する方式の一つとして、各電極にそれぞれ定常的に一
定電圧信号を供給するスタティック駆動があるが大容量
の表示の場合、信号線数が膨大な数となる。
【０００３】そこで、大容量の情報表示の際には時分割
して信号電圧を供給するマルチプレックス駆動が採用さ
れる。マルチプレヅクス駆動の中でも電極に与えた電荷
が次フレームにまで保持するアクティブマトリクス方式
が表示品位が高い。また、液晶に印加する電界の方向と
しては、液晶を挟むガラス基板に垂直に印加する方式と
平行に印加する方式（Ｉｎ‐Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈ
ｉｎｇ方式）があり、後者の方式は広い視野角が得られ
るため大型モニター用途に適している。
して信号電圧を供給するマルチプレックス駆動が採用さ
れる。マルチプレヅクス駆動の中でも電極に与えた電荷
が次フレームにまで保持するアクティブマトリクス方式
が表示品位が高い。また、液晶に印加する電界の方向と
しては、液晶を挟むガラス基板に垂直に印加する方式と
平行に印加する方式（Ｉｎ‐Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈ
ｉｎｇ方式）があり、後者の方式は広い視野角が得られ
るため大型モニター用途に適している。
【０００４】図１３は、後者の方式での各画素の電極構
造を示したもので、特公昭６３−２１９０７号公報に開
示してある。図１３に示す表示画素は、外部駆動回路と
接続される走査線１０８、信号線１０２、共通電極１０
３、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１０９お
よび櫛状の画素電極１０４から構成してある。
造を示したもので、特公昭６３−２１９０７号公報に開
示してある。図１３に示す表示画素は、外部駆動回路と
接続される走査線１０８、信号線１０２、共通電極１０
３、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１０９お
よび櫛状の画素電極１０４から構成してある。
【０００５】図１４は図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面図で
ある。図１４において、ＴＦＴ側ガラス基板１０１上に
は、共通電極１０３が形成してあり、その上に層間絶縁
膜１０５を介して画素電極１０４及び信号線ｌ０２が形
成してある。その際、画素電極１０４と共通電極１０３
は交互に配置してある。これら電極は保護絶縁膜１０６
で被覆してあり、、その上には液晶３０１を配向するの
に必要であるＴＦＴ側配向膜１０７が塗布してあり、ラ
ビング処理してある。このようにしてＴＦＴ側基板１０
０が作成してある。
ある。図１４において、ＴＦＴ側ガラス基板１０１上に
は、共通電極１０３が形成してあり、その上に層間絶縁
膜１０５を介して画素電極１０４及び信号線ｌ０２が形
成してある。その際、画素電極１０４と共通電極１０３
は交互に配置してある。これら電極は保護絶縁膜１０６
で被覆してあり、、その上には液晶３０１を配向するの
に必要であるＴＦＴ側配向膜１０７が塗布してあり、ラ
ビング処理してある。このようにしてＴＦＴ側基板１０
０が作成してある。
【０００６】対向側ガラス基板２０１上には遮光膜２０
３がマトリクス状に設けてあり、その上に色表示をする
ために必要な色層２０４が形成してある。さらに、その
上に対向基板上を平坦化させるに必要な平坦化膜２０２
が設けてあり、その上に液晶３０１を配向するのに必要
である対向側配向膜２０７が塗布してあって、ラビング
処理してある。ラビング方向はＴＦＴ側基板１００に施
した方向と逆方向である。このようにし、対向側基板２
００が作成してある。
３がマトリクス状に設けてあり、その上に色表示をする
ために必要な色層２０４が形成してある。さらに、その
上に対向基板上を平坦化させるに必要な平坦化膜２０２
が設けてあり、その上に液晶３０１を配向するのに必要
である対向側配向膜２０７が塗布してあって、ラビング
処理してある。ラビング方向はＴＦＴ側基板１００に施
した方向と逆方向である。このようにし、対向側基板２
００が作成してある。
【０００７】ＴＦＴ側基板１００と対向側基板２００の
間には、液晶３０１が封入してある。そして、ＴＦＴ側
ガラス基板１００の電極パターンを形成しない面にはＴ
ＦＴ側偏光板１１０がラビング方向に透過軸が直交する
よう貼りつけてあり、対向側ガラス基板２０１の各種パ
ターンが存在しない側には対向側偏光板２０５が、透過
軸がＴＦＴ側偏光板１１０の透過軸方向と直交するよう
に貼りつけてある。以上により、液晶表示パネル３００
が構成してある。
間には、液晶３０１が封入してある。そして、ＴＦＴ側
ガラス基板１００の電極パターンを形成しない面にはＴ
ＦＴ側偏光板１１０がラビング方向に透過軸が直交する
よう貼りつけてあり、対向側ガラス基板２０１の各種パ
ターンが存在しない側には対向側偏光板２０５が、透過
軸がＴＦＴ側偏光板１１０の透過軸方向と直交するよう
に貼りつけてある。以上により、液晶表示パネル３００
が構成してある。
【０００８】次に動作について説明する。図１４で共通
電極１０３と同層で設けられた走査線１０８のＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号により、薄膜トランジスタ１０９がスイッチン
グし、薄膜トランジスタ１０９がＯＮであるときは信号
線１０２から電荷が画素電極１０４に流れ込み、ＯＦＦ
した後は電荷を保持しある一定の電位を保つ。共通電極
１０３には常時一定の直流電庄が印加されており画素電
極１０４と共通電極１０３の電位差により、ガラス基板
１０１に平行な横電界が生じる。
電極１０３と同層で設けられた走査線１０８のＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号により、薄膜トランジスタ１０９がスイッチン
グし、薄膜トランジスタ１０９がＯＮであるときは信号
線１０２から電荷が画素電極１０４に流れ込み、ＯＦＦ
した後は電荷を保持しある一定の電位を保つ。共通電極
１０３には常時一定の直流電庄が印加されており画素電
極１０４と共通電極１０３の電位差により、ガラス基板
１０１に平行な横電界が生じる。
【０００９】それにより、図１５（図１３のＰ部拡大
図）に示すように液晶分子３０２は液晶のもつ誘電率異
方性と周囲電界との作用により回転することにより（図
１５は液晶の誘電率異方性が正の場合、負の場合は逆回
転）リターデーション変化が生じ、遮光膜２０３、画素
電極１０４、共通電極１０３、走査線１０８、薄膜トラ
ンジスタ１０９が設置されていない部位での光の透過量
が変化する。
図）に示すように液晶分子３０２は液晶のもつ誘電率異
方性と周囲電界との作用により回転することにより（図
１５は液晶の誘電率異方性が正の場合、負の場合は逆回
転）リターデーション変化が生じ、遮光膜２０３、画素
電極１０４、共通電極１０３、走査線１０８、薄膜トラ
ンジスタ１０９が設置されていない部位での光の透過量
が変化する。
【００１０】図１６に表示原理を示す。ここでは特に誘
電率異方性が正の液晶に関し説明する。電界を印加しな
い場合には、液晶分子３０２の初期配向方向はＴＦＴ側
基板１００のラビング方向により決まり、ＴＦＴ側偏光
板１１０の偏光軸方向に直交し整列されている。このと
きＴＦＴ側偏光板１１０により偏光となった入射光は液
晶３０１のリターデーションを受けないため対向側偏光
板２０５によりほぼ完全に遮られる。液晶表示装置とし
ての黒表示状態である。
電率異方性が正の液晶に関し説明する。電界を印加しな
い場合には、液晶分子３０２の初期配向方向はＴＦＴ側
基板１００のラビング方向により決まり、ＴＦＴ側偏光
板１１０の偏光軸方向に直交し整列されている。このと
きＴＦＴ側偏光板１１０により偏光となった入射光は液
晶３０１のリターデーションを受けないため対向側偏光
板２０５によりほぼ完全に遮られる。液晶表示装置とし
ての黒表示状態である。
【００１１】この液晶分子３０２に画素電極１０４と共
通電極１０３間に発生する横方向電界が印加されると、
液晶分子３０２は、この液晶分子３０２のもつ誘電率異
方性と周囲電界の作用により回転をする。すると、パネ
ル入射光は液晶分子３０２の屈析率の異方性によりリタ
ーデーションを受け、対向側偏光板２０５を透過する直
前では一般的に楕円偏光となる。この楕円偏光の対向側
偏光板２０５の透過軸方向成分が液晶表示パネル３００
から出射し、出射光強度の時間平均を人間の目が感じ
る。楕円偏光の形状は、図１６で液晶分子３０２の配向
方向と初期配向方向とのなす角ψにより変化し、そのと
きの規格化した液晶表示パネルの透過率Ｔ／Ｔ0は〔数
１〕に示す（１）式のように近似できる。
通電極１０３間に発生する横方向電界が印加されると、
液晶分子３０２は、この液晶分子３０２のもつ誘電率異
方性と周囲電界の作用により回転をする。すると、パネ
ル入射光は液晶分子３０２の屈析率の異方性によりリタ
ーデーションを受け、対向側偏光板２０５を透過する直
前では一般的に楕円偏光となる。この楕円偏光の対向側
偏光板２０５の透過軸方向成分が液晶表示パネル３００
から出射し、出射光強度の時間平均を人間の目が感じ
る。楕円偏光の形状は、図１６で液晶分子３０２の配向
方向と初期配向方向とのなす角ψにより変化し、そのと
きの規格化した液晶表示パネルの透過率Ｔ／Ｔ0は〔数
１〕に示す（１）式のように近似できる。
【００１２】
【数１】
【００１３】（１）式より分かるように、ψ＝０゜のと
きに透過率が最小、ψ＝４５゜のときに透過率が最大に
なる。
きに透過率が最小、ψ＝４５゜のときに透過率が最大に
なる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、比
敷的大きな見込角θで液晶表示を眺めると液晶分子３０
２の屈析率異方性により青色ついたり黄色ついたりする
（カラーティント）現象が見られる。図１７に示すよう
に、青色つくのは液晶分子３０２の長軸方向から眺めた
場合で黄色つくのは短軸方向から眺めた場合である。中
間調表示で、見込角θ＝６０゜、方位角φ＝０〜３６０
゜の方向からこの液晶表示装置を見込んだ場合のｘ・ｙ
色度変化を図１８に示す。また見込角θ、方位角φの定
義を図７に示す。矢印は正面から見たときの色度座標で
ある。斜め視野で見ると青色、黄色に大きくシフトする
のが読み取れる。
た従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、比
敷的大きな見込角θで液晶表示を眺めると液晶分子３０
２の屈析率異方性により青色ついたり黄色ついたりする
（カラーティント）現象が見られる。図１７に示すよう
に、青色つくのは液晶分子３０２の長軸方向から眺めた
場合で黄色つくのは短軸方向から眺めた場合である。中
間調表示で、見込角θ＝６０゜、方位角φ＝０〜３６０
゜の方向からこの液晶表示装置を見込んだ場合のｘ・ｙ
色度変化を図１８に示す。また見込角θ、方位角φの定
義を図７に示す。矢印は正面から見たときの色度座標で
ある。斜め視野で見ると青色、黄色に大きくシフトする
のが読み取れる。
【００１５】以下にこの現象の発生のメカニズムを示
す。液晶分子３０２を見込角θで長軸方向、短軸方向か
ら眺めた場合の実効的な屈析率異方性△ｎ’、実効的な
セル厚ｄ’の理論式を〔表１〕に示す。
す。液晶分子３０２を見込角θで長軸方向、短軸方向か
ら眺めた場合の実効的な屈析率異方性△ｎ’、実効的な
セル厚ｄ’の理論式を〔表１〕に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】ここで、各パラメータに代表的な特性値を
代入し、長軸、短軸各方向から眺めた場合のリターデー
ション（△ｎ’・ｄ’）の見込み角θ依存性を図１９に
示す。（１）式より、あるリターデーション△ｎ0・ｄ0
とその時の最大透過光波長λ開係は〔数２〕に示す
（２）式で与えられる。
代入し、長軸、短軸各方向から眺めた場合のリターデー
ション（△ｎ’・ｄ’）の見込み角θ依存性を図１９に
示す。（１）式より、あるリターデーション△ｎ0・ｄ0
とその時の最大透過光波長λ開係は〔数２〕に示す
（２）式で与えられる。
【００１８】
【数２】
【００１９】すなわちリタデーションと最大透過光波長
の関係は正比例する。図１９および（２）式より、図１
７に示すように液晶分子３０２の長軸方向から眺めると
青つき、短軸方向から眺めると黄色つく現象ができる。
の関係は正比例する。図１９および（２）式より、図１
７に示すように液晶分子３０２の長軸方向から眺めると
青つき、短軸方向から眺めると黄色つく現象ができる。
【００２０】（ａ）黒（ｂ）中間調（ｃ）白表示での、
セル厚方向の液晶配向の模式図を図２０に示す。基板表
面の束縛力があるため、黒に近づくほど液晶分子３０２
の方向は一方向に揃う。この点において、カラーティン
トは液晶分子３０２が揃う黒に近い程大きい。ただし、
ある程度の明るさがないと目立たないため、中問調付近
が最もカラーテイントが目立つことになる。
セル厚方向の液晶配向の模式図を図２０に示す。基板表
面の束縛力があるため、黒に近づくほど液晶分子３０２
の方向は一方向に揃う。この点において、カラーティン
トは液晶分子３０２が揃う黒に近い程大きい。ただし、
ある程度の明るさがないと目立たないため、中問調付近
が最もカラーテイントが目立つことになる。
【００２１】このカラーティントの改善策としては図２
１に示すように、共通電極１０３、画素電極１０４を斜
めに設置し、液晶分子３０２を双方向に回転させる方式
が特開平９−１０５９０８公報に開示してある。この方
式てはカラーティントの低減という点では著しい効果が
あるが、電極を斜めに形成することで開口率が低下する
という欠点を伴うし、また、双方が回転する境界領域で
はリバースツイスト系のディスクリネーションが生じて
いるため残像感として目に映るという問題点があった。
１に示すように、共通電極１０３、画素電極１０４を斜
めに設置し、液晶分子３０２を双方向に回転させる方式
が特開平９−１０５９０８公報に開示してある。この方
式てはカラーティントの低減という点では著しい効果が
あるが、電極を斜めに形成することで開口率が低下する
という欠点を伴うし、また、双方が回転する境界領域で
はリバースツイスト系のディスクリネーションが生じて
いるため残像感として目に映るという問題点があった。
【００２２】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その目的とするところは、従来技術の
開口率を維持しつつ、厳しい視野角でのカラーティント
を低減させるアクティブマトリクス型液晶表示装置を提
供することにある。
たものであって、その目的とするところは、従来技術の
開口率を維持しつつ、厳しい視野角でのカラーティント
を低減させるアクティブマトリクス型液晶表示装置を提
供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明に係るアクティブマトリックス型液
晶表示装置は、一対の透明基板と、前記一対の透明基板
間に挟持される液晶層と、前記一方の透明基板上に形成
される複数の信号線と、前記一方の透明基板上に形成さ
れ且つ前記信号線と交差する複数の走査線と、前記複数
の信号線と前記複数の走査線との交差領域内にマトリク
ス状に形成される複数の表示画素とを有し、前記表示画
素が、前記一方の透明基板上に形成されるアクティブ素
子と、前記アクティブ素子に接続される画素電極と、前
記画素電極との間で透明基板に略平行な電界を液晶層に
印加する共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との
間の絶縁膜層とを有していて、前記表示画素が、表示パ
ターンに応じて印加電界を任意に制御できる外部の制御
手段に接続されており、前記液晶層の配向状態により透
明基板入射偏光の偏光状態を変化させる手段を備えたア
クティブマトリクス型液晶表示装置であって、前記表示
画素内で電圧無印加時の液晶の配向方向が前記絶縁膜層
上に形成される画素電極、及び前記一方の透明基板上に
形成される共通電極に対し平行であり、電圧印加時には
液晶分子の回転方向が時計回り、反時計回りの双方向と
なるよう、前記表示画素の局所領域内で前記画素電極、
前記共通電極の法線方向に対し０゜より大きく４５゜よ
り小さくなるような傾斜電界を印加できる画素形状を備
え、前記傾斜電界を形成する手段として、前記共通電極
と前記画素電極との間の絶縁膜層電極方向に対しある角
度をなし傾斜した絶縁膜スリットを有することを特徴と
する。
に、請求項１の発明に係るアクティブマトリックス型液
晶表示装置は、一対の透明基板と、前記一対の透明基板
間に挟持される液晶層と、前記一方の透明基板上に形成
される複数の信号線と、前記一方の透明基板上に形成さ
れ且つ前記信号線と交差する複数の走査線と、前記複数
の信号線と前記複数の走査線との交差領域内にマトリク
ス状に形成される複数の表示画素とを有し、前記表示画
素が、前記一方の透明基板上に形成されるアクティブ素
子と、前記アクティブ素子に接続される画素電極と、前
記画素電極との間で透明基板に略平行な電界を液晶層に
印加する共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との
間の絶縁膜層とを有していて、前記表示画素が、表示パ
ターンに応じて印加電界を任意に制御できる外部の制御
手段に接続されており、前記液晶層の配向状態により透
明基板入射偏光の偏光状態を変化させる手段を備えたア
クティブマトリクス型液晶表示装置であって、前記表示
画素内で電圧無印加時の液晶の配向方向が前記絶縁膜層
上に形成される画素電極、及び前記一方の透明基板上に
形成される共通電極に対し平行であり、電圧印加時には
液晶分子の回転方向が時計回り、反時計回りの双方向と
なるよう、前記表示画素の局所領域内で前記画素電極、
前記共通電極の法線方向に対し０゜より大きく４５゜よ
り小さくなるような傾斜電界を印加できる画素形状を備
え、前記傾斜電界を形成する手段として、前記共通電極
と前記画素電極との間の絶縁膜層電極方向に対しある角
度をなし傾斜した絶縁膜スリットを有することを特徴と
する。
【００２４】また、上記の目的を達成するために、請求
項２の発明に係るアクティブマトリックス型液晶表示装
置は、請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表
示装置において、前記絶縁膜リット界面での前記絶縁膜
に対する電界の角度をθ1、前記液晶に対する電界の角
度をθ2とすると、前記絶縁膜スリット内で配向してい
る誘電率異方性をもつ１軸性液晶分子に対し、絶縁膜ス
リット界面での角度θ1、θ2の関係は、εe：液晶の長
軸方向の誘電率、εo：液晶の短軸方向の誘電率、ε：
絶縁膜の誘電率とした場合に、εo＜ε＜εeの関係を有
し、 ε（ｔａｎθ2／ｔａｎθ1）＝（εeｓｉｎ2θ1＋εoｃｏｓ2θ1）＋（εe− εo）ｓｉｎθ1ｃｏｓθ1ｔａｎθ2 であることを特徴とする。
項２の発明に係るアクティブマトリックス型液晶表示装
置は、請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表
示装置において、前記絶縁膜リット界面での前記絶縁膜
に対する電界の角度をθ1、前記液晶に対する電界の角
度をθ2とすると、前記絶縁膜スリット内で配向してい
る誘電率異方性をもつ１軸性液晶分子に対し、絶縁膜ス
リット界面での角度θ1、θ2の関係は、εe：液晶の長
軸方向の誘電率、εo：液晶の短軸方向の誘電率、ε：
絶縁膜の誘電率とした場合に、εo＜ε＜εeの関係を有
し、 ε（ｔａｎθ2／ｔａｎθ1）＝（εeｓｉｎ2θ1＋εoｃｏｓ2θ1）＋（εe− εo）ｓｉｎθ1ｃｏｓθ1ｔａｎθ2 であることを特徴とする。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】かかる構成により、表示画素内、電極形状
を屈曲させずに双方向に液晶分子を回転させ、液晶表示
装置を見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を同時に
見ることができることにより、従来のIn-Plane Switchi
ng方式の液晶表示装置の開口率を維持しつつ、残像感な
しに厳しい視野角でのカラーティントを低減させること
ができる。
を屈曲させずに双方向に液晶分子を回転させ、液晶表示
装置を見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を同時に
見ることができることにより、従来のIn-Plane Switchi
ng方式の液晶表示装置の開口率を維持しつつ、残像感な
しに厳しい視野角でのカラーティントを低減させること
ができる。
【００２９】また、角状の突起形状（初期回転方向決定
用突起）を共通電極及び画素電極に付加することによ
り、液晶に対する電界の進入角度が共通電極、画素電極
の電極間毎に異なるため、液晶分子の回転する方向も双
方向にすることができる。このために、液晶表示装置を
見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を同時に見るこ
とができることにより、従来のIn-Plane Switching方式
の液晶表示装置の開口率を維持しつつ、残像感なしに厳
しい視野角でのカラーティントを低減させることができ
る。
用突起）を共通電極及び画素電極に付加することによ
り、液晶に対する電界の進入角度が共通電極、画素電極
の電極間毎に異なるため、液晶分子の回転する方向も双
方向にすることができる。このために、液晶表示装置を
見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を同時に見るこ
とができることにより、従来のIn-Plane Switching方式
の液晶表示装置の開口率を維持しつつ、残像感なしに厳
しい視野角でのカラーティントを低減させることができ
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００３１】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態を図１乃至図に示す。図１は本発明に係るアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置（第１の実施の形態）に
おける単位画素の平面図、図２は図１のＡ一Ａ線に沿う
断面図である。
の形態を図１乃至図に示す。図１は本発明に係るアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置（第１の実施の形態）に
おける単位画素の平面図、図２は図１のＡ一Ａ線に沿う
断面図である。
【００３２】本発明に係るアクティブマトリクス型液晶
表示装置は、ＴＦＴ側基板１００と、対向側基板２００
と、これら両基板１００、２００間に介装される液晶３
０１とで構成してある。
表示装置は、ＴＦＴ側基板１００と、対向側基板２００
と、これら両基板１００、２００間に介装される液晶３
０１とで構成してある。
【００３３】そして、ＴＦＴ側基板１００はＴＦＴ側ガ
ラス基板１０１を有しており、このＴＦＴ側ガラス基板
１０１上には共通電極１０３が形成してあり、その上に
層間絶縁膜１０５を介し画素電極１０４、信号線ｌ０２
が形成してある。その際、画素電極１０４と共通電極１
０３は交互に配置してある。これら画素電極１０４と共
通電極１０３は保護絶縁膜１０６で被覆してあり、その
上にＴＦＴ側配向膜１０７が塗布してあって、ラビング
処理がしてある。
ラス基板１０１を有しており、このＴＦＴ側ガラス基板
１０１上には共通電極１０３が形成してあり、その上に
層間絶縁膜１０５を介し画素電極１０４、信号線ｌ０２
が形成してある。その際、画素電極１０４と共通電極１
０３は交互に配置してある。これら画素電極１０４と共
通電極１０３は保護絶縁膜１０６で被覆してあり、その
上にＴＦＴ側配向膜１０７が塗布してあって、ラビング
処理がしてある。
【００３４】そして、画素電極ｌ０４、共通電極１０３
で形成される複数の電極対間の保護絶縁膜１０６および
層間絶縁膜１０５には、画素電極１０４、共通電極１０
３の長手方向に対しある角度だけ傾斜させた絶縁膜スリ
ット４０１が形成してある。この角度に関しては後述す
る。ラビングの方向は画素電極１０４、共通電極１０３
の長手方向に平行である。
で形成される複数の電極対間の保護絶縁膜１０６および
層間絶縁膜１０５には、画素電極１０４、共通電極１０
３の長手方向に対しある角度だけ傾斜させた絶縁膜スリ
ット４０１が形成してある。この角度に関しては後述す
る。ラビングの方向は画素電極１０４、共通電極１０３
の長手方向に平行である。
【００３５】ＴＦＴ側ガラス基板１０１は対向側ガラス
基板２０１を有しており、対向側ガラス基板２０１上に
は遮光膜２０３がマトリクス状に設けてあり、その上に
色表示をするために必要な色層２０４が形成してある。
さらに、その上に対向側ガラス基板２０１上を平坦化さ
せるに必要な平坦化膜２０２が設けてあり、その上に液
晶３０１を配向させるのに必要である対向側配向膜２０
７が塗布してあって、ラビング処理してある。ラビング
方向はＴＦＴ側基板１００に施した方向と逆方向であ
る。
基板２０１を有しており、対向側ガラス基板２０１上に
は遮光膜２０３がマトリクス状に設けてあり、その上に
色表示をするために必要な色層２０４が形成してある。
さらに、その上に対向側ガラス基板２０１上を平坦化さ
せるに必要な平坦化膜２０２が設けてあり、その上に液
晶３０１を配向させるのに必要である対向側配向膜２０
７が塗布してあって、ラビング処理してある。ラビング
方向はＴＦＴ側基板１００に施した方向と逆方向であ
る。
【００３６】そして、ＴＦＴ側基板１００と対向側基板
２００の間には液晶３０１が封入してあり、ＴＦＴ側ガ
ラス基板１００の電極パターンを形成しない面にはＴＦ
Ｔ側偏光板１１０がラビング方向に透過軸が直交するよ
う貼りつけてあり、対向側ガラス基板２０１の各種パタ
ーンが存在しない側には対向側偏光板２０５が、透過軸
がＴＦＴ側偏光板１１０の透過軸方向と直交するように
貼りつけてあって、液晶表示パネル３００が構成してあ
る。
２００の間には液晶３０１が封入してあり、ＴＦＴ側ガ
ラス基板１００の電極パターンを形成しない面にはＴＦ
Ｔ側偏光板１１０がラビング方向に透過軸が直交するよ
う貼りつけてあり、対向側ガラス基板２０１の各種パタ
ーンが存在しない側には対向側偏光板２０５が、透過軸
がＴＦＴ側偏光板１１０の透過軸方向と直交するように
貼りつけてあって、液晶表示パネル３００が構成してあ
る。
【００３７】次に、図３に基づいて動作を説明する。な
お、以下は液晶の誘電率異方性が特に正である場合につ
いて説明をする。ＴＦＴ側基板１００表面では、共通電
極１０３または画素電極１０４から発した電界は、斜め
に形成された絶縁膜スリット４０１の界面で、Ｍａｘｗ
ｅｌｌ方程式の要請により（３）、（４）式を同時に満
たすように方向を変える。ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ絶縁膜
スリット４０１の界面の法線方向、接線方向にとってあ
る。
お、以下は液晶の誘電率異方性が特に正である場合につ
いて説明をする。ＴＦＴ側基板１００表面では、共通電
極１０３または画素電極１０４から発した電界は、斜め
に形成された絶縁膜スリット４０１の界面で、Ｍａｘｗ
ｅｌｌ方程式の要請により（３）、（４）式を同時に満
たすように方向を変える。ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ絶縁膜
スリット４０１の界面の法線方向、接線方向にとってあ
る。
【００３８】Ｄ1ｘ＝Ｄ2ｘ・・・（３） Ｅ1ｙ＝Ｅ2ｙ・・・（４）
【００３９】 Ｄ1ｘ：絶縁膜中の電束密度のｘ成分 Ｄ2ｘ：液晶中の電束密度のｘ成分 Ｅ1ｙ：絶縁膜中の電束密度のｙ成分 Ｅ2ｙ：液晶中の電束密度のｙ成分
【００４０】そのために、共通電極１０３または画素電
極１０４から発した電極に垂直な電界は絶縁膜スリット
４０１界面で方向を変え、絶縁膜スリット４０１内では
電極法線方向に対し傾くことになる。すると、絶縁膜ス
リット４０１内では液晶分子３０２は電界によりトルク
を受けて図３中矢印イの方向に回転する。すると、ネマ
ティック液晶の性質により、絶縁膜スリット４０１内で
回転する液晶分子３０２を起点とし近傍の液晶分子３０
２は同方向に回転を始める。
極１０４から発した電極に垂直な電界は絶縁膜スリット
４０１界面で方向を変え、絶縁膜スリット４０１内では
電極法線方向に対し傾くことになる。すると、絶縁膜ス
リット４０１内では液晶分子３０２は電界によりトルク
を受けて図３中矢印イの方向に回転する。すると、ネマ
ティック液晶の性質により、絶縁膜スリット４０１内で
回転する液晶分子３０２を起点とし近傍の液晶分子３０
２は同方向に回転を始める。
【００４１】図１、図２に示すように層間絶縁膜１０
５、保護絶縁膜１０６に各電極間毎に方向を違えた斜め
形状の絶縁膜スリット４０１を設けると、ＴＦＴ基板１
００表面、絶縁膜スリット４０１内では、共通電極１０
３、画素電極１０３の間毎に電界の方向が異なり、すな
わち液晶分子３０２の回転方向も逆方向になる。その際
に絶縁膜スリット４０１の傾斜角度によって回転方向
（時計回り、反時計回り）、回転時に電界より受けるト
ルクの大きさは異なる。電界方向と液晶分子３０２のな
す角θと電界により発生する回転トルクＮの関係を図４
に示す。
５、保護絶縁膜１０６に各電極間毎に方向を違えた斜め
形状の絶縁膜スリット４０１を設けると、ＴＦＴ基板１
００表面、絶縁膜スリット４０１内では、共通電極１０
３、画素電極１０３の間毎に電界の方向が異なり、すな
わち液晶分子３０２の回転方向も逆方向になる。その際
に絶縁膜スリット４０１の傾斜角度によって回転方向
（時計回り、反時計回り）、回転時に電界より受けるト
ルクの大きさは異なる。電界方向と液晶分子３０２のな
す角θと電界により発生する回転トルクＮの関係を図４
に示す。
【００４２】角度θ1とθ2の関係について以下考察をす
すめる。図３のように絶縁膜スリット４０１内で配向し
ている誘電率異方性をもつ１軸性液晶分子３０２に対
し、絶縁膜スリット４０１界面で（３）、（４）式の境
界条件を適用すると角度θ1、θ2の開係は〔数５〕に示
す（５）式のように表せる。また、角度θ1、θ2の関係
を図５に示す。
すめる。図３のように絶縁膜スリット４０１内で配向し
ている誘電率異方性をもつ１軸性液晶分子３０２に対
し、絶縁膜スリット４０１界面で（３）、（４）式の境
界条件を適用すると角度θ1、θ2の開係は〔数５〕に示
す（５）式のように表せる。また、角度θ1、θ2の関係
を図５に示す。
【００４３】
【数５】
【００４４】また、等ポテンシャル分布のシミュレーシ
ョン結果を図６に示す。計算に使用した材料の物性定数
を〔表２〕に示す。
ョン結果を図６に示す。計算に使用した材料の物性定数
を〔表２〕に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置で中間調表示をし、見込み角＝６０゜、方位角＝０
゜〜３６０゜（用語の定義については図７参照）の視野
角で眺めたときの色度変化を図８に示す。従来技術と比
較し色度変化量が約１／６に改善された。体感的には、
どの角度から見ても色つきのない表示が得られる。
装置で中間調表示をし、見込み角＝６０゜、方位角＝０
゜〜３６０゜（用語の定義については図７参照）の視野
角で眺めたときの色度変化を図８に示す。従来技術と比
較し色度変化量が約１／６に改善された。体感的には、
どの角度から見ても色つきのない表示が得られる。
【００４７】これは、図９に示すように表示画素内に双
方向に回転する液晶分子３０２が存在するために、本発
明のアクティブマトリクス型液晶表示装置を見る人は液
晶分子３０２の長軸方向、短軸方向を同時に見ることに
起因する。この時、図９で回転方向が異なる２つの領域
の境界は液晶分子３０２が回転することができないため
光を透過することかできないが、本発明の場合、この境
界面は電極上にするためパネル透過率を低下させること
はない。また、この電界が開口部にないことにより残像
感の減少、表示均一性が実現できた。
方向に回転する液晶分子３０２が存在するために、本発
明のアクティブマトリクス型液晶表示装置を見る人は液
晶分子３０２の長軸方向、短軸方向を同時に見ることに
起因する。この時、図９で回転方向が異なる２つの領域
の境界は液晶分子３０２が回転することができないため
光を透過することかできないが、本発明の場合、この境
界面は電極上にするためパネル透過率を低下させること
はない。また、この電界が開口部にないことにより残像
感の減少、表示均一性が実現できた。
【００４８】以上は、特に正の誘電率異方性をもつ液晶
を使用したアクティブマトリクス型透過型液晶表示装置
を例にとり説明したが、負の誘電率異方性をもつ液晶を
使用した場合、反射型の液晶表示装置に対しても同様の
効果が得られる。
を使用したアクティブマトリクス型透過型液晶表示装置
を例にとり説明したが、負の誘電率異方性をもつ液晶を
使用した場合、反射型の液晶表示装置に対しても同様の
効果が得られる。
【００４９】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図１０乃至図１２に示す。図１０は本発明に係
るアクティブマトリクス型液晶表示装置（第２の実施の
形態）における単位画素の平面図、図１１は同アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置（第２の実施の形態）の動
作原理を示す説明図、図１２は同アクティブマトリクス
型液晶表示装置（第２の実施の形態）の等ポテンシャル
曲線のシュミレーション結果を示す線図である。
の形態を図１０乃至図１２に示す。図１０は本発明に係
るアクティブマトリクス型液晶表示装置（第２の実施の
形態）における単位画素の平面図、図１１は同アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置（第２の実施の形態）の動
作原理を示す説明図、図１２は同アクティブマトリクス
型液晶表示装置（第２の実施の形態）の等ポテンシャル
曲線のシュミレーション結果を示す線図である。
【００５０】本発明に係るアクティブマトリクス型液晶
表示装置の第２の実施の形態は、上記した本発明に係る
アクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の実施の形
態に構成において、前記絶縁膜スリット４０１の形成を
行うことなく、共通電極１０３、画素電極１０４に角状
の初期回転方向決定用突起４０２を形成したものであっ
て、他の構成は、上記した第１の実施の形態の構成と同
じであるために、同じ符号を付して説明を省略する。
表示装置の第２の実施の形態は、上記した本発明に係る
アクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の実施の形
態に構成において、前記絶縁膜スリット４０１の形成を
行うことなく、共通電極１０３、画素電極１０４に角状
の初期回転方向決定用突起４０２を形成したものであっ
て、他の構成は、上記した第１の実施の形態の構成と同
じであるために、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５１】次に、動作を図１１に基づいて説明する。
共通電極１０３、画素電極１０４に電位差が生じると、
共通電極１０３、画素電極１０４に垂直な電界成分の他
に、初期回転方向決定用突起４０２による斜め電界が生
じる。等ポテンシャル分布のシミュレーション結果を図
１２に示す。
共通電極１０３、画素電極１０４に電位差が生じると、
共通電極１０３、画素電極１０４に垂直な電界成分の他
に、初期回転方向決定用突起４０２による斜め電界が生
じる。等ポテンシャル分布のシミュレーション結果を図
１２に示す。
【００５２】図１０のような角状の形状で初期回転方向
決定用突起４０２を共通電極１０３及び画素電極１０４
に付加すると、液晶に対する電界の進入角度が共通電極
１０３、画素電極１０４の電極間毎に異なるため、液晶
分子３０２の回転する方向も双方向になる。このとき、
液晶分子３０２が双方向に回転する構造条件は、図１０
に示すように、共通電極１０３に付加した初期回転方向
決定用突起４０２−１と画素電極１０４に付加した初期
回転方向決定用突起４０２−２間の距離をＬ、共通電極
１０３と画素電極１０４との電極間距離をｓとすると、
Ｌ＜ｓである。
決定用突起４０２を共通電極１０３及び画素電極１０４
に付加すると、液晶に対する電界の進入角度が共通電極
１０３、画素電極１０４の電極間毎に異なるため、液晶
分子３０２の回転する方向も双方向になる。このとき、
液晶分子３０２が双方向に回転する構造条件は、図１０
に示すように、共通電極１０３に付加した初期回転方向
決定用突起４０２−１と画素電極１０４に付加した初期
回転方向決定用突起４０２−２間の距離をＬ、共通電極
１０３と画素電極１０４との電極間距離をｓとすると、
Ｌ＜ｓである。
【００５３】上記した第２の実施の形態によれば、上記
した第１の実施の形態と同様に液晶分子３０２の長軸と
短軸を同時に見込むため白色の色度変化は小さくなる。
また、回転が逆方向となる領域の境界は第１の実施の形
態同様に電極上に存在するためパネル透過率の低下、残
像感はない。また、表示均一性も維持できる。
した第１の実施の形態と同様に液晶分子３０２の長軸と
短軸を同時に見込むため白色の色度変化は小さくなる。
また、回転が逆方向となる領域の境界は第１の実施の形
態同様に電極上に存在するためパネル透過率の低下、残
像感はない。また、表示均一性も維持できる。
【００５４】なお、上記した第２の実施の形態では、第
１の実施の形態と同様に、特に正の誘電率異方性をもつ
液晶を使用した透過型液品表示装置を例にとり説明した
が、負の誘電率異方性をもつ液晶を使用した場合、反射
型の液晶表示装置に対しても同様の効果が得られる。
１の実施の形態と同様に、特に正の誘電率異方性をもつ
液晶を使用した透過型液品表示装置を例にとり説明した
が、負の誘電率異方性をもつ液晶を使用した場合、反射
型の液晶表示装置に対しても同様の効果が得られる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置によれば、表示画素内、電
極形状を屈曲させずに双方向に液晶分子を回転させ、液
晶表示装置を見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を
同時に見ることができることにより、従来のIn-Plane S
witching方式の液晶表示装置の開ロ率を維持しつつ、残
像感なしに厳しい視野角でのカラーティントを低減させ
ることができる。
ブマトリクス型液晶表示装置によれば、表示画素内、電
極形状を屈曲させずに双方向に液晶分子を回転させ、液
晶表示装置を見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を
同時に見ることができることにより、従来のIn-Plane S
witching方式の液晶表示装置の開ロ率を維持しつつ、残
像感なしに厳しい視野角でのカラーティントを低減させ
ることができる。
【００５６】また、角状の突起形状（初期回転方向決定
用突起）を共通電極及び画素電極に付加することによ
り、液晶に対する電界の進入角度が共通電極、画素電極
の電極間毎に異なるため、液晶分子の回転する方向も双
方向にすることができる。このために、液晶表示装置を
見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を同時に見るこ
とができることにより、従来のIn-Plane Switching方式
の液晶表示装置の開口率を維持しつつ、残像感なしに厳
しい視野角でのカラーティントを低減させることができ
る。
用突起）を共通電極及び画素電極に付加することによ
り、液晶に対する電界の進入角度が共通電極、画素電極
の電極間毎に異なるため、液晶分子の回転する方向も双
方向にすることができる。このために、液晶表示装置を
見る人は液晶分子の長軸方向、短軸方向を同時に見るこ
とができることにより、従来のIn-Plane Switching方式
の液晶表示装置の開口率を維持しつつ、残像感なしに厳
しい視野角でのカラーティントを低減させることができ
る。
【図１】本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表示
装置（第１の実施の形態）における単位画素の平面図で
ある。
装置（第１の実施の形態）における単位画素の平面図で
ある。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】同アクティブマトリクス型液晶表示装置（第１
の実施の形態）の動作原理を示す説明図である。
の実施の形態）の動作原理を示す説明図である。
【図４】（ａ）は液晶分子と電界のなす角度と液晶分子
に作用するトルクの大きさの計算結果を示す線図であ
る。（ｂ）は液晶分子と電界のなす角度の説明図であ
る。
に作用するトルクの大きさの計算結果を示す線図であ
る。（ｂ）は液晶分子と電界のなす角度の説明図であ
る。
【図５】同アクティブマトリクス型液晶表示装置（第１
の実施の形態）の絶縁膜スリット界面での電界方向変化
の計算結果を示す線図である。
の実施の形態）の絶縁膜スリット界面での電界方向変化
の計算結果を示す線図である。
【図６】同アクティブマトリクス型液晶表示装置（第１
の実施の形態）の等ポテンシャル曲線のシュミレーショ
ン結果を示す線図である。
の実施の形態）の等ポテンシャル曲線のシュミレーショ
ン結果を示す線図である。
【図７】方位角、見込角の定義図である。
【図８】本発明の実施結果を示すｘ−ｙ座標計色度図で
ある。
ある。
【図９】本発明によりカラーティントが低減する原理を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図１０】本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表
示装置（第２の実施の形態）における単位画素の平面図
である。
示装置（第２の実施の形態）における単位画素の平面図
である。
【図１１】同アクティブマトリクス型液晶表示装置（第
２の実施の形態）の動作原理を示す説明図である。
２の実施の形態）の動作原理を示す説明図である。
【図１２】同アクティブマトリクス型液晶表示装置（第
２の実施の形態）の等ポテンシャル曲線のシュミレーシ
ョン結果を示す線図である。
２の実施の形態）の等ポテンシャル曲線のシュミレーシ
ョン結果を示す線図である。
【図１３】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
における単位画素の平面図である。
における単位画素の平面図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１５】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の動作原理を示す説明図である。
の動作原理を示す説明図である。
【図１６】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の表示のメカニズムを示す説明図である。
の表示のメカニズムを示す説明図である。
【図１７】カラーティント現象を示す説明図である。
【図１８】従来のカラーティントの程度を示すｘ−ｙ座
標計色度図である。
標計色度図である。
【図１９】実効的リターデーションの見込角依存性を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２０】黒、中間調、白表示の液晶配向の模式図であ
る。
る。
【図２１】カラーティント低減方式の公知技術の説明図
である。
である。
１００ ＴＦＴ側基板 １０１ ＴＦＴ側ガラス基板 １０２ 信号線 １０３ 共通電極 １０４ 画素電極 １０５ 層間絶縁膜 １０６ 保護絶縁膜 １０７ ＴＦＴ側配向膜 １０８ 走査線 １０９ 薄膜トランジスタ １１０ ＴＦＴ側偏光板 １１１ 絶縁膜スリット １１３ 電界遮断画素電極 ２００ 対向側基板 ２０１ 対向側ガラス基板 ２０２ 平坦化膜 ２０３ 遮光膜 ２０４ 色層 ２０５ 対向側偏光板 ３００ 液晶パネル ３０１ 液晶 ３０２ 液晶分子
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 G02F 1/1337 500
Claims (2)
- 【請求項１】 一対の透明基板と、前記一対の透明基板
間に挟持される液晶層と、前記一方の透明基板上に形成
される複数の信号線と、前記一方の透明基板上に形成さ
れ且つ前記信号線と交差する複数の走査線と、前記複数
の信号線と前記複数の走査線との交差領域内にマトリク
ス状に形成される複数の表示画素とを有し、前記表示画
素が、前記一方の透明基板上に形成されるアクティブ素
子と、前記アクティブ素子に接続される画素電極と、前
記画素電極との間で透明基板に略平行な電界を液晶層に
印加する共通電極と、前記共通電極と前記画素電極との
間の絶縁膜層とを有していて、前記表示画素が、表示パ
ターンに応じて印加電界を任意に制御できる外部の制御
手段に接続されており、前記液晶層の配向状態により透
明基板入射偏光の偏光状態を変化させる手段を備えたア
クティブマトリクス型液晶表示装置であって、 前記表示画素内で電圧無印加時の液晶の配向方向が前記
絶縁膜層上に形成される画素電極、及び前記一方の透明
基板上に形成される共通電極に対し平行であり、電圧印
加時には液晶分子の回転方向が時計回り、反時計回りの
双方向となるよう、前記表示画素の局所領域内で前記画
素電極、前記共通電極の法線方向に対し０゜より大きく
４５゜より小さくなるような傾斜電界を印加できる画素
形状を備え、前記傾斜電界を形成する手段として、前記
共通電極と前記画素電極との間の絶縁膜層電極方向に対
しある角度をなし傾斜した絶縁膜スリットを有すること
を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記絶縁膜リット界面での前記絶縁膜に
対する電界の角度をθ1、前記液晶に対する電界の角度
をθ2とすると、前記絶縁膜スリット内で配向している
誘電率異方性をもつ１軸性液晶分子に対し、絶縁膜スリ
ット界面での角度θ1、θ2の関係は、εe：液晶の長軸
方向の誘電率、εo：液晶の短軸方向の誘電率、ε：絶
縁膜の誘電率とした場合に、εo＜ε＜εeの関係を有
し、 ε（ｔａｎθ2／ｔａｎθ1）＝（εeｓｉｎ2θ1＋εoｃｏｓ2θ1）＋（εe− εo）ｓｉｎθ1ｃｏｓθ1ｔａｎθ2 であることを特徴とする請求項１に 記載のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置。
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