JP3509875B2

JP3509875B2 - 狭額縁に適した液晶表示装置

Info

Publication number: JP3509875B2
Application number: JP50288697A
Authority: JP
Inventors: 浩二早川; 正芳藤枝; 登星野; 義之今坂
Original assignee: 株式会社日立製作所; 日立デバイスエンジニアリング株式会社
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2019-03-22
Also published as: WO1997000462A1; KR19990022983A; US6172732B1; KR100299390B1

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、単純マトリクス方式またはアクティブ・マ
トリクス方式の液晶表示装置に係り、特に、液晶表示素
子の電極を駆動素子と接続するための引き出し配線を有
する液晶表示装置に関する。

〔背景技術〕

液晶表示装置は、例えば、表示用透明画素電極と配向
膜等をそれぞれ積層した面が対向するように所定の間隙
を隔てて２枚の透明ガラスからなる絶縁基板（電極基板
と称す）を重ね合せ、該両基板間の縁周囲部に枠状に設
けたシール材により、両基板を貼り合せると共に、シー
ル材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材
の内側に液晶を封入、封止し、さらに両基板の外側に偏
光板を設けてなる液晶表示素子（すなわち、液晶表示
部；液晶表示パネル;LCD:リキッドクリスタルディスプ
レイ）と、液晶表示素子の下に配置され、液晶表示素子
に光を供給するバックライトと、液晶表示素子の外周部
の外側に配置された液晶表示素子の駆動用回路基板と、
これらの各部材を保持するモールド成形品である枠状体
と、これらの各部材を収納し、液晶表示窓があけられた
金属製フレーム等を含んで構成されている。

なお、液晶表示素子と駆動用回路基板とは、例えば、
液晶表示素子駆動用の半導体集積回路チップを搭載した
テープキャリアパッケージ（以下、TCPと記す）により
電気的に接続されている。さらに詳しくいうと、回路基
板の多数の出力端子とTCPの多数の入力端子（入力側ア
ウターリード）とは半田付けにより接続され、TCPの多
数の出力端子（出力側アウターリード）と表示用電極に
接続される液晶表示素子の多数の入力端子（液晶表示素
子を構成する一方の透明ガラス基板すなわち電極基板面
上の端部に配列形成されている）とは異方性導電膜によ
り接続されている。また、TCPに搭載された半導体集積
回路チップの多数の入力端子は、TCPの多数の出力側イ
ンナーリードと接続され、他方、半導体集積回路チップ
の多数の出力端子は、TCPの多数の入力側インナーリー
ドと接続されている。

なお、このような液晶表示装置が記載された文献とし
ては、例えば特開昭61−214548号、実開平２−13765号
公報等が挙げられる。

Fig.24は、従来の液晶表示素子を構成する電極基板上
に形成された配線の一部、すなわち、表示用電極と、TC
Pの電極との接続用端子、および両者をつなぐ引き出し
配線を示す要部概略平面図である。

液晶表示素子（ここでは図示せず。Fig.13の符号18参
照）を構成する一方の透明ガラスからなる絶縁基板で構
成される電極基板（311あるいは312）の面上に形成され
ているのが、透明導電膜からなる平行に配線された画素
を構成する表示用電極46である。41は駆動素子であるTC
P（ここでは図示せず。Fig.13の74あるいは77図参照）
の電極（前記出力側アウタリード）と接続される端子
（接続用電極である。尚、45は表示用電極46と端子41と
を接続する端子引き出し配線である斜め直線配線であ
る。また、40は電極基板311あるいは312に実装される１
個のTCPに対応する端子群の中心線、44はシール材が設
けられる部分である。

従来においては、液晶表示素子を構成する電極基板
（311、312）では、平行に配線された表示用電極46の配
列ピッチよりも、TCPの電極の配列ピッチの方が通常狭
く、すなわち、そのTCPの電極と接続される端子41のピ
ッチの方が狭く形成されている。したがって、表示用電
極46と端子41とを接続する引き出し配線は、斜め直線配
線45となる。Fig.24に示すように、従来の引き出し配線
では、斜め直線配線45の（表示用電極46または端子41に
対する）角度と、斜め直線配線45の幅両者を調整して、
引き出し配線の配線抵抗がそれぞれ等しくなるようにそ
ろえていた。このような引き出し配線は、放射状配線と
称される。

このような従来技術では、以下のような問題がある。

すなわち、電極基板12における引き出し配線の面積使
用効率（配線効率）が低く、引き出し配線の長さが長く
なり、配線抵抗が大きくなるという問題があった。引き
出し配線を短くしようとすると、引き出し配線のクリア
ランス（間隔）を取るために、引き出し配線の幅を狭く
しなければならないため、配線抵抗が大きくなるという
問題がある。なお、現状では、引き出し配線の配線抵抗
は、例えば500〜1kΩとなっている。駆動用半導体ICチ
ップの出力抵抗の500〜700Ωに比較すると大きい。

また、電極基板の端部上に１列に並んで複数個設置さ
れるTCPの端子（電極）と接続される端子41群の間の間
隔が空いているため、例えばITO（インジウム−チン−
オキサイド；ネサ）膜からなる端子の膜厚により、端子
のある部分とない部分とで高さの差ができる。ITOの膜
厚は0.2〜0.3μｍと厚い。これにより、液晶表示素子の
量産時に、表示用電極上に形成する配向膜に配向処理
（ラビング）を行うラビングローラにこの形状が転写さ
れ、このラビングローラを用いて配向処理を行うと、配
向膜にラビング筋むらが生じてしまい、この結果、表示
品質が低下するという問題がある。

また、引き出し配線の斜め直線配線45を放射線状に配
線するため、Fig.24に示すように、斜め直線配線45間の
間隔が表示用電極46から端子41に向かって狭くなるとい
う不均一が生じる。この結果、完成した液晶表示素子の
シール材44の内側（液晶が介在する側）で、表示部（点
灯部）の外側の非点灯部である、いわゆる額縁部と称さ
れる部分の本来、均一な黒となるべきところに、不均一
な濃淡むらができてしまうという問題がある。

さらに、表示部の複数本の表示用電極46は等間隔で平
行に配線されているため、配線密度が均一であるのに対
して、上述したように放射線状の斜め直線配線45は配線
密度が均一ではないため、特に、STN（スーパーツイス
テッドネマチック）−LCDのように、両電極基板間の高
精度のギャップ（±0.1μｍ）が必要な液晶表示装置で
は、そのギャップを出すためのスペーサが機能する有効
密度が大きく影響する。

したがって、従来の放射線状の斜め直線配線１では、
一般に配線密度が表示部より低いので、前記額縁部のギ
ャップ変動に起因する色むらが生じる。すなわち、既述
のように透明電極は、通常、その膜厚が0.2〜0.3μｍと
厚いITO膜からなる。上下電極基板のITO膜からなる表示
用電極46および斜め直線配線45がスペーサを支えるた
め、電極がない部分のスペーサはフリーとなり、ギャッ
プ制御が効かないという問題がある。

なお、このような技術が記載された文献としては、例
えば特開平３−289626号、特開平４−70627号、特開平
４−170522号、特開平４−369622号、特開平５−127181
号公報等が挙げられる。

また、公知例ではないが、引き出し配線の面積使用効
率が高く、かつ、短くて低抵抗での引き出し配線を有す
る液晶表示装置に関しては、同一出願人ではあるが、藤
井氏等発明の先願がある（特開平６−214785号）。

そこで、本発明の第１の目的は、各TCPの中心部と端
部とのシール部下のITOの面積占有率を最適化すること
により、額縁部において不均一な濃淡むらがなく、均一
な黒の非点灯領域を有する狭額縁に適した液晶表示装置
を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、額縁近辺のギャップの
均一化と各ITOの抵抗の均一化とを総合的に勘案し、狭
額縁に適した液晶表示装置を提供することにある。

〔発明の開示〕

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置
は、狭額縁に適した液晶表示装置であって、液晶を介し
てシール材で対向配置させた一対の液晶表示素子基板
と、各液晶表示素子基板上の配線に接続されて上記液晶
を駆動するための複数の液晶駆動素子とから構成され、
上記各液晶表示素子基板には、平行に配線された複数本
の表示電極と、該液晶表示素子基板の端部まで引き出さ
れ、かつ、上記各液晶駆動素子に接続される平行な複数
本の端子電極と、上記各表示電極と上記各端子電極とを
接続するためのほぼ相互に平行な斜め直線配線電極と、
上記各液晶駆動回路の少なくとも中央部の上記端子電極
の間に該端子電極とほぼ平行な複数本のダミー電極が配
設され、上記各液晶駆動回路の中央部と端部との配線抵
抗のばらつきと、上記シール材の下に配置される配線の
単位面積あたりの面積占有率のばらつきとがそれぞれ所
定の許容値より小さいように、上記各配線電極を形成し
たことを特徴とする。

また、特に、上記シール材の下に配置される配線の単
位面積あたりの面積占有率のばらつきが、３％以下にな
るようにすることが重要である。

更に、上記各液晶駆動回路の中央部と端部との配線抵
抗のばらつきが、4.5％以下にすることも重要である。

また、本発明は、上記シール部の外側近傍から点灯領
域の画素までの距離が、ほぼ2.75mm程度以下の狭額縁な
液晶表示装置にもっとも効果的である。

尚、通常、シール材の内側には、ギャップの均一化の
ための電圧が印加されない外側の領域にも数画素分のダ
ミーのカラーフィルタ層が設けられるが、上記点灯領域
の画素とは、そのようなダミーカラーフィルタの内側の
画素のことである。

〔図面の簡単な説明〕

Fig.1は、本発明による液晶表示装置の配線パターン
を説明するための図である。

Fig.2は、本発明による液晶表示装置の中央部の２本
の表示電極と端子電極と斜め配線電極との接続関係の概
念を説明するための図である。

Fig.3は、本発明による液晶表示装置の任意の２本の
表示電極と端子電極と斜め配線電極との接続関係の概念
を説明するための図である。

Fig.4は、Fig.1に示した配線パターンのTCP2つ分の配
置を説明するための図である。

Fig.5Aは、本発明による液晶表示装置の走査電極基板
（上基板）の配線パターンを示す平面図であり、Fig.5B
は、本発明による液晶表示装置の信号電極基板（下基
板）の配線パターンを示す平面図である。

Fig.6は、Fig.5Aに示した配線パターンの端部拡大図
である。

Fig.7は、Fig.5Bに示した配線パターンの端部拡大図
である。

Fig.8は、ダミー電極を含めて電極の面積占有率の均
一化を計算するための概念説明図である。

Fig.9は、カラーフィルタ層と走査電極及び信号電極
の延在方向との関係を示す平面図である。

Fig.10Aは、Fig.9のＡ−A'の断面図であり、Fig.10B
は、Fig.9のＢ−B'の断面図である。

Fig.11は、従来の液晶表示素子におけるTCPの中央部
と端部におけるシール材内部の額縁領域近傍のギャップ
差を説明するための図である。

Fig.12は、本発明による液晶表示素子におけるTCPの
中央部と端部におけるシール材内部の額縁領域近傍のギ
ャップ差を説明するための図である。

Fig.13は、本発明が適用可能な液晶表示装置の一例の
分解斜視図である。

Fig.14は、本発明が適用される液晶表示装置における
液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の
軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係の第１説明図
である Fig.15は、本発明が適用される液晶表示装置の構成材
の積層関係を説明する要部斜視図である。

Fig.16は、本発明が適用される液晶表示装置における
液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の
軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係の第２説明図
である。

Fig.17は、本発明が適用される液晶表示装置における
コントラスト、透過光色−交角α特性の説明図である。

Fig.18は、本発明が適用される液晶表示装置における
液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の
軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係の第３説明図
である。

Fig.19A及び19Bは、本発明による液晶表示装置におけ
る交角α，β，γの測り方の説明図である。

Fig.20は、本発明による液晶表示装置における走査電
極基板部の構成を説明する一部切欠き斜視図である。

Fig.21は、本発明による液晶表示装置をラップトップ
パソコンの表示部に使用した場合の機能ブロック図であ
る。

Fig.22は、本発明による液晶表示装置における信号電
極基板部の構成を説明するための斜視図である。

Fig.23は、本発明による液晶表示装置をラップトップ
パソコンの表示部に使用した場合の外観図である。

Fig.24は、従来における電極パターンを説明するため
の図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

Fig.1は、本発明の液晶表示素子を構成する電極基板
の部分平面図であり、本発明による最適アルゴリズムに
よって作製した電極基板に実装される１個のTCPに対応
する端子群の中心線から右側の引き出し配線の一部を示
す概略平面図である。

なお、駆動素子である１個のTCP（テープキャリアパ
ッケージ）の電極数は、通常、80〜160本程度あるが、
実施例では10本に図示省略した。本数は異なっても、本
発明による引き出し配線の構成はそのまま適用すること
ができる。また、Fig.4にFig.1の約４倍の範囲の平面図
を示す。

液晶表示素子を構成する一方の透明ガラスからなる絶
縁基板で構成される電極基板には、透明導電膜からな
り、平行に配線されて画素を構成する表示用電極46−１
〜46−10と、TCPの電極（出力側アウタリード）と接続
される端子電極41−１〜41−10（接続用電極、すなわ
ち、入力端子）と、表示用電極46−ｎと端子電極41−ｎ
とを接続する端子引き出し配線の一部である斜め直線配
線電極45−ｎとが配置される。

尚、72は電極基板に実装される１個のTCPに対応する
端子群の中心線であり、44はシール材が設けられる部分
である。

電極基板上にそれぞれ平行に配線された複数本の表示
用電極46−１〜46−10のピッチよりも、電極基板の端部
に引き出され、TCPに接続される各表示用電極の端子電
極41−１〜41−10のピッチの方が狭い。したがって、両
者を接続する引き出し配線45−１〜45−10が必要とな
る。引き出し配線は、表示用電極からそのまま延長した
部分と、端子電極からそのまま延長した部分と、この２
つの延長した部分をそれぞれ接続し、表示用電極46−１
〜46−10、端子電極41〜１−41−10に対する角度θが等
しい、すなわち、それぞれ平行な斜め直線配線45−１〜
45−10とからなり、この引き出し配線の配線抵抗が所定
の範囲までそれぞれ等しく、かつ、Fig.8にて後述する
面積占有率のばらつきが所定の範囲になるようになるよ
うに、２つの延長した部分の長さと、斜め直線配線の幅
とを形成する。

配線を行うための基本的な条件は、以下の４つであ
る。

すべての斜め直線配線45−１〜45−10は、角度θ（中
心線40より左側は−θ）の平行線とする。中心線40に対
して線対称である。角度θは、例えば25〜50゜である。

斜め直線配線45−１〜45−10間の距離は、すべて配線
ルールdLCDとする。余裕は取らない。

端子電極41−ｎは延長部を含めて全長にわたり幅が等
しい。端子電極41−ｎと表示用電極46−ｎとは平行（液
晶表示素子の電極基板のその端子引き出し端部に対して
垂直）である。端子間の距離は、TCP圧着ルールd TCPと
する。

表示用電極46−ｎは延長部を含めて全長にわたり幅が
等しい。表示用電極46−ｎ間の距離は、TCP圧着ルールd
LCDとする。

以下、Fig.2とFig.3を用いて、引き出し配線45−ｎの
構成について詳細に説明する。

配線のアルゴリズムは、以下の手順である。

（１）まず、中心線40から右側１本目の引き出し配線
は、表示用電極46−１と端子電極41−１とをそのまま直
線状に接続する。

（２）表示用電極46−１の端子C1を起点にして任意の角
度θの線を引く。

（３）C1からの角度θの延長線と端子電極41−１の延長
線との交点をB1とする。

（４）端子電極41−２の延長線と、線分B1−C1との距離
がd LCDとなるA2を求める。

（５）A2を起点にして角度θの線（線分B1−C1と平行な
線）を引き、表示用電極46−２との延長線との交点をD2
とする。

（６）斜め直線配線45−１の幅w1を任意に決める。

（７）線分A2−D2との距離がw2となる（線分A2−D2と平
行な）線を引き、その線と端子電極41−２の延長線との
交点をB2とし、表示用電極46−２の延長線との交点をC2
とする。

（８）線分A1−B1の中点をE1、線分D1−C1の中点をF1、
線分A2−B2の中点をE2、線分D2−C2の中点をF2とし、E1
とE2とのｙ軸上の距離をl1、線分E1−F1の長さをm1、同
様に線分E2−F2の長さをm2、F2のｙ軸成分をP2とする。

（９）所定の条件で、引き出し配線の斜め直線配線45−
２の幅w2を求める。つまり、１本目と２本目の引き出し
配線の配線抵抗が等しくなるような条件でw2を決める。
ＷTCPはTCPの電極の幅に対応して決定される端子電極41
−ｎの幅、ＷLCDは表示用電極46−ｎの幅である。

尚、具体的な数式は、先願（特願平６−214785号）に
記載しているので詳細は省略し、コンセプトのみ記載す
る。

（10）上述の手法によって求めたw2で決まる、B2とC2と
を最終的な座標とする。

（11）以上で、１本目と２本目の引き出し配線が決定し
た。

（12）次に、３本目の引き出し配線を決めるにあたって
は、前記（２）から（10）と同様に行えばよい。ただ
し、斜め直線配線45−３の幅w3を求める計算式は、上記
先願開示の計算式を使う。

（13）以下、これを繰り返し、順次ｎ本目の引き出し配
線まで求める。斜め直線配線45−ｎの幅ｗnを求めるに
は、上記先願開示の計算式を使う。

（14）最後のｎ本目の引き出し配線までの座標An、Bn、
En、Dnが決まると、所定のの計算式から、ｎ本目の引き
出し配線の配線抵抗Ｒを求められる。

尚、Rsqは、電極配線材料のシート抵抗（Ω／□）で
ある。

ちなみに、本発明では、左式と右式とは完全な等号で
はなく、最も高い抵抗となるRsq（max）ともっとも低い
抵抗となるRsq（min）との差が、Rsq（min）と比較して
4.5％以下となる範囲までは許容する点が特徴である。

（15）ｎ本目の引き出し配線の座標Bnが全体の斜め直線
配線パターンのｙ軸高さを決める。すなわち、１本目〜
ｎ−１本目までの引き出し配線においては、Bnに合せて
端子電極41−１〜341−ｎ−１を延長する。そうする
と、１本目〜ｎ本目までの引き出し配線の配線抵抗はす
べて等しくＲとなる。

（16）最後に、角度θを変数として数値計算を行い、配
線抵抗Ｒを最小とする角度θを求める。このときの１本
目〜ｎ本目までの引き出し配線の座標A1、B1、E1、D1〜
An、Bn、En、Dnまでを図形化する。

上記のようにして形成した引き出し配線では、引き出
し配線の面積使用効率（配線効率）を向上することがで
きるので、引き出し配線の長さを短くすることができる
ため、従来500〜1kΩあった配線抵抗を30〜40％低減す
ることができる。また、その低減分を駆動用半導体ICチ
ップのオン抵抗の余裕としてもたせることができるの
で、半導体ICチップの寸法を縮小することができる。ま
た、引き出し配線の長さを従来より短くすることができ
るので、液晶表示素子の寸法を小さくすることができ
る。この結果、製造コストを低減することができる。さ
らに、配線抵抗の低減により、液晶を駆動する波形のな
まりやクロストークの歪みを低減することができるた
め、シャドウイング（輝度むら）を低減することがで
き、表示品質を向上することができる。

また、42は複数個設置されるTCP（Fig.4参照）との接
続用の端子電極群（図７（Ｂ）の符号30参照）に対応す
る端子３群間のスペースに設けられた、ダミー電極であ
る。このダミー電極42は、前記スペースを埋めるような
図示のような形状、すなわち、端子電極41−ｎと等しい
ピッチで等しい幅の平行電極と、斜め直線電極とにより
構成してある。斜め直線電極は、端子電極41−ｎの最も
外側の隣り合う各端子41−ｎの斜め直線配線45−ｎの間
に、該斜め直線配線45−ｎと等しい角度、等しいピッチ
で設けてある。なお、本実施例では、ダミー電極42はIT
O膜からなり、フローティングである。

従来は、複数個設置されるTCPと接続される端子電極4
1−ｎ群の間の間隔が空いているため、例えば0.2〜0.3
μｍと厚いITO膜からなる端子電極41−ｎの膜厚によ
り、端子41−ｎのある部分とない部分とで高さの差がで
きる。そこで、液晶表示素子の量産時に、表示用電極46
−ｎ上に形成する配向膜に配向処理（ラビング）を行う
ラビングローラにこの形状が転写され、このラビングロ
ーラを用いて配向処理を行うと、配向膜にラビング筋む
らが生じてしまい、表示品質が低下するという問題があ
ったが、本実施例では、TCP間（端子41−ｎ群間）のス
ペースをダミー電極42で埋めることによって、該スペー
スをその両側と等しい凹凸条件、すなわち、ラビング条
件とすることができるので、従来のように配向膜にラビ
ング筋むらが生じず、表示品質を向上することができ
る。

また、TCP間のスペースにダミー電極42を設けること
により、TCP間の約0.2μｍの凹部をなくすことができる
ので、上下両基板間のギャップを均一にすることができ
る。したがって、額縁部において不均一な濃淡むらがな
く、均一な黒の非点灯領域を実現することができ、両基
板間のギャップを良好に制御することができるので、色
むらが生じるのを防止することができるため、表示品質
を向上することができる。

また、Fig.1に示すように、液晶表示素子のシール材4
4の領域で、上下電極基板の各電極が交差する部分であ
る表示部（点灯部）の外側の非点灯部であるいわゆる額
縁部における端子41−ｎどうしの間のスペースに、ダミ
ー電極43が設けてある。なお、ダミー電極43のピッチは
等しく、また、ダミー電極43とその両側の端子41−ｎと
の距離（両者の間隔の長さ）はそれぞれ等しく、本実施
例では、隣り合う斜め直線配線45−ｎ間の距離と等し
い。また、本実施例では、ダミー電極43はITO膜からな
り、電気的には上記端子電極のシール材44の外側端部で
接続されているが、フローティングでも構わない。

本実施例では、額縁部を含む部分の各端子41−ｎ間の
すき間にダミー電極43を設けたので、額縁部の各端子41
−ｎ間のすき間から光漏れが生じるのを防止することが
できる。また、端子41−ｎと該端子41−ｎをそのまま延
長した部分の面内密度が均一となり、上下両基板間のギ
ャップを均一にすることができる。

従来は、Fig.24に示したように、引き出し配線の斜め
直線配線45が放射線状なので、斜め直線配線45間の間隔
が表示用電極２から端子３に向かって狭くなるという不
均一が生じ、この結果、額縁部の本来、均一な黒となる
べきところに、不均一な濃淡むらができてしまうという
問題があったが、本実施例では、ダミー電極42と43を設
けたので、額縁部におけるギャップを均一にすることが
でき、この問題を解決し、額縁部を均一な黒にすること
ができ、表示品質を向上することができる。

さらに、従来の液晶表示素子では、上下電極基板の0.
2〜0.3μｍと厚いITO膜からなる表示用電極46および斜
め直線配線45がスペーサを支えるため、電極がない部分
のスペーサはフリーとなり、ギャップ制御が効かず、ま
た、従来の放射線状の斜め直線配線45は前述のように配
線密度が均一ではないため、額縁部のギャップ変動に起
因する色むらが生じるという問題があった。

特に、両電極基板間の高精度のギャップ（±0.1μ
ｍ）が必要なSTN−LCDでは、そのギャップを出すための
スペーサが存在する有効密度が大きく影響する。

本実施例では、ダミー電極42と43を設けたので、額縁
部におけるギャップを均一にすることができるので、こ
の問題を解決し、額縁部のギャップ変動に起因する色む
らが生じず、表示品質を向上することができる。

Fig.5A及び5Bは、本発明の引き出し配線とダミー電極
とを含んでなる電極を上電極基板と下電極基板とに適用
し、両基板を重ね合せて組み立てた後、さらに同一の形
状のダミー電極が対向するように、複製したダミー電極
パターンを設けた上電極（Fig.5A）と下電極（Fig.5B）
を示す概略平面図である。

このように、２枚の電極基板311、312のうち、一方の
電極基板311、312の端部に形成した端子と引き出し配線
とダミー電極47および48を、他方の電極基板312、311の
対向する面に形成したことにより、両電極基板311、12
間のギャップを均一にすることができるので、額縁部を
均一な黒にすることができるとともに、額縁部のギャッ
プ変動に起因する色むらが生じず、表示品質を向上する
ことができる。

Fig.6はFig.5Aの詳細拡大図、Fig.7はFig.Fig.5Bの詳
細拡大図である。

本実施例では、有効表示領域（両基板311、312の面か
ら垂直な方向から見た場合、上電極311と下電極312の交
差する部分により構成される）の外側の、上電極411、
下電極412の一部と、その端子の一部と、両者を接続す
る引き出し配線部（３者を端子部と総称する）と、およ
び端子群間に設けたダミー電極43と、端子間に設けたダ
ミー電極42の少なくとも一部を、対向する基板の端部の
対向する面に複製してある。複製する電極パターンは、
完成した液晶表示素子の両基板面と垂直な方向から見た
場合、全く重くなるような同一のパターンに複製してあ
る。複製した端子部を符号47、48で示す。

複製した端子部（信号駆動素子電極の対向ダミー電
極）47は、上電極基板311の端部の面上に複製され、そ
れと対向する下電極基板312の端部の面上の下電極412の
端子部の一部を同一パターン、同一材料で複写したもの
である。

複製した端子部（走査駆動素子電極の対向ダミー電
極）48は、下電極基板312の端部の面上に複製され、そ
れと対向する上電極基板311の端部の面上の上電極411の
端子部の一部を同一パターン、同一材料で複写したもの
である。

複製した端子部47、48は、その複製した端子部と、こ
れらに対向する端子部との間の液晶を点灯させないよう
にするため、電気的にはフローティングにしてある。な
お、端子部において、ダミー電極42、43どうしが対向す
る場合も、両者の間の液晶を点灯させないようにするた
め、電気的にフローティングにしてもよい。これによ
り、静電気等によりダミー電極42等に電荷が蓄積されて
も、液晶の高抵抗リークにより放電し、点灯を防止する
ことができる。

Fig.8は、透明電極のシール材下の面積占有率を説明
するための図である。

図に示すように、任意の単位幅（49、50）をとり、面
積占有率を次のように、計算する。

（１）まず、ダミー電極43が延在する部分（49）の面積
占有率Sq1を計算する。この場合、その面積占有率は、
ダミー端子配線43−ｎの幅をW_DMとし、端子電極41−ｎ
の幅をW_TCPとし、端子電極41−ｎのピッチをPT_TCPと
し、表示電極46−ｎのピッチをPT_LCDとし、表示電極46
−ｎの幅をW_LCDとすると、次のようになる。

Sq1＝（W_DM＋W_TCP）/PT_TCP （２）次に、斜め配線電極45−ｎの部分（50）の面積占
有率Sq2を求める。

Sq2＝W_LCD/PT_LCD （３）上で求めた面積占有率が任意のｎで、常に、Sq2−Sq1≦0.03となるようにするとよい。

Fig.9は本発明が適用可能な液晶表示素子の要部平面
図であり、Fig.10A及び10Bは、それぞれＡ−A'及びＢ−
B'線での対応する要部断面図である。

Fig.9に示すように、各画素は格子形状のブラックマ
トリックス53で囲まれ、方向51には走査電極が延在し、
方向52には信号電極が延在する。

Fig.10Aにおいて、31は上偏光板、33は位相差板、311
は上電極基板、333はカラーフィルタ、53はブラックマ
トリクス、323は平坦化膜、331は走査電極、321は上配
向膜、350は液晶層、54はスペーサギャップ材、322は下
配向膜、55は絶縁膜、332は信号電極、312は下電極基
板、32は下偏光板である。

符号については、Fig.10Bにおいても同様なため、説
明は省略する。

Fig.11は従来におけるシール材内側から点灯領域の５
ドット目近傍前後のギャップのばらつきを説明するため
の図である。

図において、◆は最も面積占有率が低い部分のギャッ
プの測定値であり、■は最も面積占有率が高い部分のャ
ップの測定値である。

測定値を考察すると、従来の方法では点灯表示域にお
いても0.5μｍ以上のギャップむらが生じていることが
わかる。

Fig.12は本発明におけるシール材内側から点灯領域の
５ドット目近傍前後のギャップのばらつきを説明するた
めの図である。

測定値を考察すると、本発明では点灯表示域において
もほとんどギャップむらが生じないことがわかる。

以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。例えば、前記実施例では、単純マトリクス
方式の液晶表示装置に適用した例を示したが、これに限
定されず、例えば薄膜トランジスタ等をスイッチング素
子とするアクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置に
も適用可能であることは言うまでもない。

アクティブ・マトリクス方式の液晶表示素子に適用す
る場合、Fig.1の表示用電極は、スイッチング素子を設
ける方の基板において、走査信号線（すなわち、ゲート
信号線あるいは水平信号線）または映像信号線（すなわ
ち、ドレイン信号線あるいは垂直信号線）である。

次に、Fig.13を参照して、本発明による液晶表示装置
の全体構成を説明する。

図に示すように、本発明を適用した液晶表示装置１
は、表示画面側の金属フレーム70と、プリント配線基板
75との接触防止を目的とした絶縁材からなる枠スペーサ
72と、シリコンスペーサ73と、その下に設けられた液晶
表示素子18と、導光板84と、中間モールドフレーム76
と、表示画面裏側の金属フレーム71等から構成される。

尚、STN液晶（スーパーツイステッドネマテック液
晶）においては信号電極駆動回路を搭載したテープキャ
リアパッケージあるいはTFT液晶（薄膜トランジスタ液
晶）においてはドレイン電極駆動回路を搭載したテープ
キャリアパッケージ74、、STN液晶（スーパーツイステ
ッドネマテック液晶）においては走査電極駆動回路を搭
載したテープキャリアパッケージあるいはTFT液晶（薄
膜トランジスタ）においてはゲート電極駆動回路を搭載
したテープキャリアパッケージ77が、上記液晶表示素子
18には搭載される。また、サイドエッジタイプのバック
ライトの光源部は、冷陰極線管蛍光灯80、ゴムブッシュ
81等から構成される。

Fig.14は、本発明による液晶表示素子18を上側からみ
た場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング方向）、
液晶分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収
軸）方向、および複屈折効果をもたらす部材の光学軸方
向を示し、Fig.15は本発明による液晶表示素子の要部斜
視図を示す。

液晶分子のねじれ方向310とねじれ角θは、走査電極
基板63上の配向膜312のラビング方向６と信号電極基板3
12上の配向膜322のラビング方向７及び走査電極基板63
と下電極基板312との間に挟持されるネマチック液晶層3
50に添加される旋光物質の種類とその量によって規定さ
れる。

Fig.15において、液晶層350を挟持する２枚の上，下
電極基板63,312間で液晶分子がねじれた螺旋構造をなす
ように配向させるには、上，下電極基板63,312上の、液
晶に接する、例えばポリイミドからなる有機高分子樹脂
からなる配向膜321,322の表面を、例えば布などで一方
向にこする方法、所謂ラビング法が採られている。

このときのこする方向、すなわちラビング方向、上電
極基板63においてはラビング方向6,下電極基板312にお
いてはラビング方向７が液晶分子の配列方向となる。

このようにして配向処理された２枚の上，下電極基板
63,312をそれぞれのラビング方向6,7が互いにほぼ180度
から360度で交叉するように間隙d1をもたせて対向さ
せ、２枚の電極基板63,312を液晶を注入するための封入
口351を備えた枠状のシール材62により接着し、その間
隙に正の誘電異方性をもち旋光物質を所定量添加したネ
マチック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間
で図中のねじれ角θの螺旋状構造の分子配列をする。な
お、331、332はそれぞれ上，下電極である。

このようにして構成された液晶セル18の上電極基板63
の上側に複屈折効果をもたらす部材（以下、複屈折部材
と称する）33が配設されており、さらにこの部材33およ
び液晶セルを挟んで上，下偏光板31,32が設けられる。

液晶層350における液晶分子のねじれ角θは好ましく
は200度から300度であるが、透過率−印加電圧カーブの
閾値近傍の点灯状態が光を散乱する配向となる現象を避
け、優れた時分割特性を維持するという実用的な観点か
らすれば、230度から270度の範囲がより好ましい。

この条件は、基本的には電圧に対する液晶分子の応答
をより敏感にし、優れた時分割特性を実現するように作
用する。また、優れた表示品質を得るためには、液晶層
350の屈折率異方性Δn1とその厚さd1との積Δn1・d1は
好ましくは0.5μｍから1.0μｍ、より好ましくは0.6μ
ｍから0.9μｍの範囲に設定するのが望ましい。

複屈折部材33は液晶セルを透過する光の偏光状態を変
調するように作用し、液晶セル単体で着色した表示しか
できなかったものを白黒の表示に変換するものである。
このためには、複屈折部材33の屈折率異方性Δn2とその
厚さd2の積Δn2・d2が極めて重要であり、好ましくは0.
4μｍから0.8μｍ、より好ましくは0.5μｍから0.7μｍ
の範囲に設定する。

さらに、本発明になる液晶表示素子は複屈折による楕
円偏光を利用しているので偏光板31,32の軸と、複屈折
部材33として一軸性の透明複屈折板を用いる場合はその
光学軸と、液晶表示素子電極基板63,312の液晶配列方向
6,7との関係が極めて重要である。

ここで、Fig.14により上記の関係の詳細について説明
する。

同図はFig.15の構成の液晶表示装置を上から見た場合
の偏光板の軸，一軸性の透明複屈折部材の光学軸，液晶
表示素子電極基板の液晶配列方向の関係を示したもので
ある。

Fig.14において、５は一軸性の透明複屈折部材33の光
学軸、６は複屈折部材33とこれに隣接する上電極基板63
の液晶配列方向、７は下電極基板312の液晶配列方向、
８は上偏光板31の吸収軸あるいは偏光軸であり、角度α
は上電極基板63の液晶配列方向６と一軸性の複屈折部材
33の光学軸５とのなす角度、角度βは上偏光板31の吸収
軸あるいは偏光軸８と一軸性の透明複屈折部材33の光学
軸５とのなす角度、角度γは下偏光板32の吸収軸あるい
は偏光軸９と下電極基板312の液晶配列方向７とのなす
角度である。

ここで、上記角度α，β，γの測り方を定義する。Fi
g.19A及びＢにおいて、複屈折部材33の光学軸５と上電
極基板63の液晶配列方向６との交角を例として説明す
る。

光学軸５と液晶配列方向６との交角はFig.19A及びＢ
に示したごとくψ１およびψ２で表すことができるが、
ここではψ1,ψ２のうち小さい方の角度を採用する。

すなわち、Fig.19Aにおいてはψ１＜ψ２であるか
ら、ψ１を光学軸５と液晶配列方向６との交角とし、Fi
g.19Bにおいてはψ１＞ψ２であるから、ψ２を光学軸
５と液晶配列方向６との交角とする。勿論ψ１＝ψ２の
場合はどちらを採ってもよい。

この種の液晶表示装置においては、角度α，β，γが
極めて重要である。角度αは好ましくは50度から90度、
より好ましくは70度から90度に、角度βは好ましくは20
度から70度、より好ましくは30度から60度に、角度γは
好ましくは０度から70度、より好ましくは０度から50度
に、それぞれ設定することが望ましい。

なお、液晶表示素子の液晶層350のねじれ角θが180度
から360度の範囲内にあれば、ねじれ方向310が時計回り
方向，反時計回り方向のいずれであっても上記角度α，
β，γは上記範囲内にあればよい。

Fig.15においては、複屈折部材33が上偏光板31と上電
極基板63の間に配設されているが、これに代えて下電極
基板312と下偏光板32との間に配設してもよい。この場
合はFig.15の構成全体を倒立させたものとなる。

次に、Fig.16を用いて他の詳細を説明するが、基本構
造はFig.14および15に示したものと同様である。

Fig.16において、液晶分子のねじれ角θは240度であ
り、一軸性の透明複屈折部材33としては平行配向（ホモ
ジェニアス配向）した、すなわちねじれ角が０度の液晶
セルを使用した。

ここで、液晶層の厚みｄ（μｍ）と旋光性物質が添加
された液晶材料のらせんピッチｐ（μｍ）の比d/pは約
0.53とした。配向膜321,322はポリイミド樹脂膜で形成
し、これをラビング処理したものを使用した。このラビ
ング処理を施した配向膜がこれに接する液晶分子を基板
面に対して傾斜配向させるチルト角（pretilt角）は約
４度である。上記一軸性透明複屈折部材33のΔn2・d2は
約0.6μｍである。一方、液晶分子が240度ねじれた構造
の液晶層350のΔn1・d1は約0.8μｍである。

このとき、角度αを約90度、角度βを約30度、角度γ
を約30度とすることにより、上，下電極63,332を介して
液晶層350に印加される電圧が閾値以下のときには光不
透過すなわち黒、電圧がある閾値以上になると光透過す
なわち白の白黒表示が実現できた。また、下偏光板32の
軸を上記位置より50度から90度回転した場合は、液晶層
350への印加電圧が閾値以下のときは白、電圧が閾値以
上になると黒の、前記と逆の白黒表示が実現できた。

Fig.17はFig.15の構成で角度αを変化させたときの1/
200デューティで時分割駆動時のコントラスト変化を示
したものである。角度αが90度近傍では極めて高いコン
トラストを示していたものが、この角度からずれるにつ
れて低下する。しかも、角度αが小さくなると点灯部，
非点灯部ともに青味がかり、角度αが大きくなると非点
灯部は紫，点灯部は黄色になり、いずれにしても白黒表
示は不可能となる。角度βおよび角度γについてもほぼ
同様の結果となるが、角度γの場合は前記したように50
度から90度近く回転すると逆の白黒表示となる。

次に、Fig.18を用いて他の詳細を説明する。基本構造
は上述の例と同様である。ただし、液晶層350の液晶分
子のねじれ角は260度，Δn1・d1は約0.65μｍ〜0.75μ
ｍである点が異なる。一軸性透明複屈折部材33として使
用している平行配向液晶層のΔn2・d2はFig.15で述べた
ものと同じ約0.58μｍである。

このとき、角度αを約100度，角度βを約35度，角度
γを約15度とすることにより、前述したものと同様の白
黒表示が実現できた。また、下偏光板の軸の位置を上記
値より50度から90度回転することにより逆転の白黒表示
が可能である点もFig.15で述べたものと同様である。角
度α，β，γのいずれに対する傾斜もFig.15で述べたも
のとほぼ同様である。

上記いずれの具体例においても、一軸性透明複屈折部
材33として、液晶分子のねじれのない平行配向液晶セル
を用いたが、むしろ20度ないし60度程度液晶分子がねじ
れた液晶層を用いた方が角度による色変化が少ない。こ
のねじれた液晶層は、前記の液晶層350と同様、配向処
理がなされた一対の透明基板の配向処理方向を所定のね
じれ角に交差するようにした基板間に液晶を挟持するこ
とによって形成される。この場合、液晶分子のねじれ構
造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分角の方向を
複屈折部材の光軸として取り扱えばよい。

また、複屈折部材33として透明な高分子フィルムを用
いてもよい（この際、一軸延伸のものが好ましい）。こ
の場合、高分子フィルムとしては、PET（ポリエチレン
テレフタレート），アクリル樹脂，ポリカーボネートが
有効である。

さらに、以上の具体例においては、複屈折部材は単一
であったが、Fig.15において、複屈折部材33に加えて、
下電極基板312と下偏光板32との間にもう一枚の複屈折
部材を挿入することもできる。この場合は、これらの複
屈折部材のΔn2・d2を再調整すればよい。

次に、走査電極基板63の構造を、Fig.22の斜視図を用
いて説明する。

基本構造はFig.15で述べたものと同様である。ただ
し、Fig.22に示すごとく、上電極基板311上に赤，緑，
青のカラーフィルタR,G,B、各フィルタ同志の間に光遮
光膜53を設けることにより多色表示が可能になる。Fig.
18に液晶分子の配列方向，液晶分子のねじれ方向，偏光
板の軸に方向および複屈折部材の光学軸の関係を示す
が、詳細については説明を省略する。

なお、Fig.20においては、各カラーフィルタR,G,B、
光遮光膜53の上に、これらの凹凸の影響を軽減させるた
めの絶縁物からなる平滑層323が形成された上に上電極4
11、配向膜321が形成されている。

また、Fig.22は、Fig.20に示した走査電極基板311と
対向配向される信号電極基板312の簡略斜視図である。

配向膜等は省略しているが、いわゆる上下画面分割駆
動するために、信号電極412が上信号電極と下信号電極
に分離している様子を示している。

Fig.21はFig.13に示した本発明による液晶表示装置１
をノートブックあるいはラップトップパソコンの表示部
に使用したブロックダイヤグラムを、Fig.23にノートブ
ックあるいはラップトップパソコン64に実装した状態を
示す。

Fig.21において、マイクロプロセッサ349で計算した
結果をコントロール用LSI348を介して駆動用IC334で液
晶表示モジュールを駆動するものである。

〔産業上の利用可能性〕

本発明は、上述したように単純マトリックス液晶の代
表であるSTN液晶等に適用され、液晶製造産業において
実用可能性がある。

フロントページの続き (72)発明者星野登千葉県茂原市下永吉2671−10 (72)発明者今坂義之千葉県茂原市猿袋816 (56)参考文献特開平４−355434（ＪＰ，Ａ) 特開平６−67191（ＪＰ，Ａ) 特開平５−297393（ＪＰ，Ａ) 特開平７−114036（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1345

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】狭額縁に適した液晶表示装置であって、液
晶を介してシール材で対向配置させた一対の液晶表示素
子基板と、各液晶表示素子基板上の配線に接続されて上
記液晶を駆動するための複数の液晶駆動素子とから構成
され、上記各液晶表示素子基板には、平行に配線された
複数本の表示電極と、該液晶表示素子基板の端部まで引
き出され、かつ、上記各液晶駆動素子に接続される平行
な複数本の端子電極と、上記各表示電極と上記各端子電
極とを接続するためのほぼ相互に平行な斜め直線配線電
極と、上記各液晶駆動回路の少なくとも中央部の上記端
子電極の間に該端子電極とほぼ平行な複数本のダミー電
極が配設され、上記各液晶駆動回路の中央部と端部との
配線抵抗のばらつきと、上記シール材の下に配置される
配線の単位面積あたりの面積占有率のばらつきとがそれ
ぞれ所定の許容値より小さいように、上記各配線電極を
形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記シール材の下に配置される配線の単位
面積あたりの面積占有率のばらつきが、３％以下になる
ようにしたことを特徴とする請求項第１項記載の液晶表
示装置。
【請求項３】前記各液晶駆動回路の中央部と端部との配
線抵抗のばらつきが、4.5％以下であることを特徴とす
る請求項第１項記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記シール部の外側近傍から点灯領域の画
素までの距離が、ほぼ2.75mm程度以下であることを特徴
とする請求項第１項記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記シール材の内側に数画素分のダミーの
カラーフィルタ層が設けられ、前記点灯領域の画素は、
上記ダミーカラーフィルタ層の内側の画素のであること
を特徴とする請求項第４項記載の液晶表示装置。