JP3916722B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置、特に直視型液晶ディスプレイの視角特性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、能動素子を用いた液晶パネルにおいては、誘電率異方性が正の液晶を基板面に対しほぼ水平に配向させ、かつ対向する基板間で液晶分子の配向方向を９０°ツイストさせた、ＴＮ（Twisted Nematic ）モードが主流である。しかし、このＴＮモードには視野角が狭いという欠点がある。そこで、このＴＮモードに置き替わる広視野角液晶パネルの候補の一つとして、誘電率異方性が負の液晶を基板面に対しほぼ垂直に配向させる方式をとるＶＡ（Vertical alignment）型の液晶表示装置が検討されている。
【０００３】
図５は、従来例に係るＶＡ型の液晶表示装置について説明する図である。図５（ｂ）はＶＡ型液晶表示装置の構造を示す上面図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
この液晶表示装置は、図５（ｂ）に示すように、直交して配置されたゲートバスライン９，ドレインバスライン１０に接続された画素電極３がマトリクス状に配置されている。 また、図５（ａ）に示すように、上面に画素電極３，第１の配向膜５が順次形成された第１の透明基板１と、上面に対向電極４，第２の配向膜６が順次形成された第２の透明基板２とが対向配置され、それらの間に液晶７が封入されてなる。
【０００４】
第１の配向膜５の表面に形成された第１の配向分子５Ａと第２の配向膜６の表面に形成された第２の配向分子５Ｂとはともに基板面とほぼ垂直方向に配向しており、これに規制されて液晶７の液晶分子７Ａもまた基板面とほぼ垂直に配向している。
この装置によれば、画素電極３と対向電極４との間に電圧を印加すると、電圧無印加時には基板面とほぼ垂直方向に配向していた液晶分子の配向方向が変化することにより、遮光／透光するシャッターとして機能するので、所定の画像処理をすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなＶＡ型液晶表示装置は視野角、コントラスト共にかなり改善されてはいるが配向分割なしでは輝度反転の生じる方向が存在する。そこでＶＡモードの装置においても配向分割をすることが提案されているが、これを実現するにはプロセス的に複雑になるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて提案されたものであり、ＶＡ型液晶表示装置において容易に配向分割をすることを可能にすることで、より一層の視角特性の向上を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第１の配向膜と、第２の透明基板と、前記第２の透明基板の上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第２の配向膜と、誘電率異方性が負の液晶と、前記画素電極内の配向を少なくとも二通り以上に分割するように、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方に設けられたストライプ状の突起とを有し、前記画素電極はストライプ状でかつジグザグ状の画素電極部が、一定間隙をおいて複数本配列されることで構成され、前記突起は、複数本の前記画素電極部のジグザグに折れ曲がる部分を横切るように配置され、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とが対向するように前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板が配置され、前記液晶が前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板間に封入されたことを特徴とする液晶表示装置により解決する。
上記した課題は、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第１の配向膜と、第２の透明基板と、前記第２の透明基板の上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第２の配向膜と、誘電率異方性が負の液晶と、前記画素電極内の配向を少なくとも二通り以上に分割するように、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方に設けられたストライプ状の突起とを有し、前記画素電極はジグザグに折れ曲がる間隙を有し、前記突起は前記間隙のジグザグに折れ曲がる箇所に配置され、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とが対向するように前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板が配置され、前記液晶が前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板間に封入されたことを特徴とする液晶表示装置により解決する。
【０００８】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明によれば、配向膜の表面に画素電極内の配向を複数に分割するように、第１の透明基板及び第２の透明基板の少なくとも一方に突起を設ける。この突起の表面は、配向膜で覆われる。突起の側部では、液晶分子が突起面に垂直な方向に配向し、基板面から傾くので、この傾いた液晶分子によって突起の近くの領域の液晶分子もまた若干傾いて配向することになる。
【０００９】
これにより、突起を挟んで配向分子の傾く方向は互いに反対方向を向くので、突起を挟んで液晶分子の配向状態を異ならせることを、単に突起を第１の配向膜に形成することで容易に実現することができ、従来困難であった配向分割型のＶＡ型液晶表示装置を得ることが可能になる。
従って、より一層視角特性の改善された液晶表示装置を得ることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、画素電極はジグザグに折れ曲がったストライプ状の透明電極が、一定間隙をおいて複数本配列されることで構成されているので、電極の間隙において生じる電界のエッジ効果などによって電界が歪み、その電界の規制力によってジグザグに折れ曲がる箇所を挟んだ画素電極上の二領域で液晶分子の配向方向を異ならせることが可能になる。
【００１１】
従って、単に電極のパターニングを変えることにより、容易に配向分割型のＶＡ型液晶表示装置を得ることが可能になる。
なお、本発明によれば画素電極を二分するように、第１の配向膜又は第２の配向膜に突起が設けられてなるため、電界の規制力によっては液晶分子の配向状態が不安定な場合に、より安定な配向分割状態を得ることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施形態
以下で、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るＶＡ型の液晶表示装置を説明する断面図であり、図２は本実施形態に係る液晶表示装置の構造を説明する上面図である。
【００１３】
この液晶表示装置は、図１に示すように第１の透明基板１１，第２の透明基板１２を有する。第１の透明基板１１上には画素電極１３，第１の配向膜１５が順次形成されている。第１の配向膜１５の表面には配向分子１５Ａがその表面に垂直に配向するように形成されている。更に第１の配向膜１５の下層には、画素電極１３を二分するように、レジスト膜などで形成された突起１８が形成されている。
【００１４】
また、第２の透明基板１２上には対向電極１４が形成され、その上には第２の配向膜１６が形成されている。第２の配向膜１６の表面にはその表面に垂直に配向するように形成された配向分子１５Ｂが形成されている。
これら第１，第２の透明基板１１，１２はともにガラスより形成されている。また、画素電極１３及び対向電極１４はともにＩＴＯ膜からなる。
【００１５】
この装置は、第１の透明基板１１と第２の透明基板１２が、画素電極及び対向電極とが対向するように配置され、これらの間に液晶１７が封入されることで構成される。
さらに、図２（ａ）に示すように、直交して配置されたゲートバスライン１９，ドレインバスライン２０に接続された画素電極１３がマトリクス状に配置されている。
【００１６】
画素電極１３は図２（ａ）に示すように、突起１８を挟んで第１の画素領域１３Ａ、第２の画素領域１３Ｂに分割され、この領域で各々液晶分子の配向状態が異なるようにしている。
上記装置の材料などは次の通りである。突起１８はネガ型レジストCFPR CL-016S（東京応化工業社製）を用いて幅６μｍ、厚さ２μｍで形成した。また、液晶セルのセル厚は３．５μｍである。また、液晶材料にはMJ-95875（メルク社製）を、配向膜にはRN-783（日産化学社製）をそれぞれ用いた。
【００１７】
本実施形態の液晶表示装置によれば、図１に示すように画素電極１３を二分するように突起１８が設けられている。
このため、突起１８によってその上に形成された第１の配向膜１５は隆起し、その部分の配向分子１５Ａ，１５Ｂは基板面に対して角度を有し、かつ突起１８を挟んだ配向分子１５Ａ、１５Ｂの配向方向は互いに異なっている。
【００１８】
これにより、突起近くにある液晶分子１７Ａ，１７Ｂの配向方向は、これらの近くにある配向分子１５Ａ，１５Ｂの配向方向に規制されるので、図１や図２（ｂ）に示すように互いに異なる方向を向き（図２（ｂ）における「ダイレクタ方向」）、これに規制されて周辺の液晶分子も突起を挟んで多少傾くように配向することになる。
【００１９】
従って、このように単に画素電極を二分するような突起１８を配向膜の下に形成することで簡単にＶＡ型の配向分割型の液晶表示装置を得ることができ、広視野角、高コントラストの液晶パネルを容易に実現することが可能になる。
本実施形態の条件では、全方位極角７０°以上輝度反転のない液晶表示装置が実現できた。
【００２０】
なお、本実施形態では画素電極１３側すなわち第１の配向膜１５の下層に突起を形成しているが、本発明はこれに限らず、対向電極１４側の配向膜すなわち第２の配向膜１６の下層に突起を形成してもよい。
（２）第２の実施形態
以下で本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１の実施形態と共通する事項については、重複を避ける為説明を省略する。
【００２１】
図３は、第２の実施形態に係るＶＡ型液晶表示装置の画素の一部を説明する上面図である。
本実施形態に係る液晶表示装置は、断面構造は従来の図５（ａ）に示す構造と同様であるが、図３（ａ）に示すように、ジグザグのストライプ状の画素電極２１，画素電極２２が間隙をおいて配置されており、一画素は複数本の画素電極２１，２２によって構成されている。
【００２２】
このため、画素電極２１，２２の間隙などにおいて生じる電界のエッジ効果などによって電界が歪み、その電界の規制力によってジグザグに折れ曲がる箇所を挟んだ二領域（図３（ａ）の第１，第２の画素領域２１Ａ，２１Ｂや、第３，第４の画素領域２２Ａ，２２Ｂ）で液晶分子の配向方向（図３中では「ダイレクタ方向」と記している）が異なると考えられる。
【００２３】
さらに、図３（ｂ）に示すように、ジグザグに折れ曲がる箇所における配向膜の下層に突起２２を設けてもよい。同図（ａ）の場合には、電界による規制力のみで液晶分子の配向方向を規定しているので配向分割の状態が不安定になりがちであるが、図３（ｂ）に示す構造においては、第１の実施形態で説明した効果を奏する突起２２を配向膜の下に設けているので、配向状態が安定になる。なおこの場合には断面図は図１に示す装置と同様の構造になる。
【００２４】
図４に、本実施形態で説明したパネルの上面から配向状態を実際に撮影した状態を示す。図４（ａ）は図３（ａ）で説明した装置の配向状態を上面から撮影した拡大写真であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）で説明した装置の配向状態を上面から撮影した拡大写真である。
これらをみると、図４（ａ）に示すように配向膜の下層に突起を設けていない場合においても配向分割の境界がはっきりと現れており、単に画素電極を図３（ａ）に示すようにパターニングしただけでも配向分割が可能になることが確認できる。
【００２５】
また、図４（ａ）では、配向分割の境界が場所によっては直線状になっておらず、全体として均一性に乏しいが、図４（ｂ）のように突起を設けた場合には配向分割の境界がはっきりと直線状になっており、均一になっていることがわかる。これにより、図４（ｂ）に示す構造のほうが、より一層配向分割の安定度が高く、画像の表示特性も優れているということが確認できた。
【００２６】
以上のようにして、図３のように単に画素電極のパターンをジグザグ状に変えることにより、容易にＶＡ型液晶表示装置においても配向分割を可能にすることができるので、より一層視角特性の改善された液晶表示装置を得ることが可能になる。
なお、上記の実施形態においては、各材料は上記のものに限られるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の配向膜の下層に、画素電極を二分するように長方形状に設けられた突起を有することにより、突起を挟んで液晶分子の配向状態を異ならせることを、単に突起を第１の配向膜の下層に形成することで容易にすることができ、従来困難であった配向分割型のＶＡ型液晶表示装置を得ることが可能になり、より一層視角特性の改善された液晶表示装置を得ることができる。
【００２８】
また、本発明に係る別の液晶表示装置によれば、画素電極はジグザグに折れ曲がったストライプ状の透明電極が、一定間隙をおいて複数本配列されることで構成されているので、電極の間隙において生じる電界のエッジ効果などによって電界が歪み、その電界の規制力によってジグザグに折れ曲がる箇所を挟んだ二領域で液晶分子の配向方向を異ならせることが可能になる。従って、単に電極のパターニングを変えることにより、容易に配向分割型のＶＡ型液晶表示装置を得ることが可能になる。
【００２９】
なお、本発明に係る別の液晶表示装置によれば、画素電極を二分するように、第１の配向膜又は第２の配向膜の下層に長方形状に突起が設けられてなるため、電界の規制力によっては液晶分子の配向状態が不安定な場合に、より安定な配向分割状態を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構造を説明する断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構造を説明する上面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構造を説明する上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の効果を説明する図である。
【図５】従来の液晶表示装置の構造を説明する図である。
【符号の説明】
１１ 第１の透明基板
１２ 第２の透明基板
１３ 画素電極
１３Ａ 第１の画素領域
１３Ｂ 第２の画素領域
１４ 対向電極
１５ 第１の配向膜
１５Ａ 配向分子
１５Ｂ 配向分子
１６ 第２の配向膜
１７ 液晶
１７Ａ 第１の液晶分子
１７Ｂ 第２の液晶分子
１８ 突起
１９ ゲートバスライン
２０ ドレインバスライン
２１，２２画素電極
２１Ａ 第１の画素領域
２１Ｂ 第２の画素領域
２２Ａ 第３の画素領域
２２Ｂ 第４の画素領域
Claims (4)
- 第１の透明基板と、
前記第１の透明基板上に形成された画素電極と、
前記画素電極上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第１の配向膜と、
第２の透明基板と、
前記第２の透明基板の上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第２の配向膜と、
誘電率異方性が負の液晶と、
前記画素電極内の配向を少なくとも二通り以上に分割するように、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方に設けられたストライプ状の突起とを有し、
前記画素電極はストライプ状でかつジグザグ状の画素電極部が、一定間隙をおいて複数本配列されることで構成され、
前記突起は、複数本の前記画素電極部のジグザグに折れ曲がる部分を横切るように配置され、
前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とが対向するように前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板が配置され、前記液晶が前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板間に封入されたことを特徴とする液晶表示装置。 - 第１の透明基板と、
前記第１の透明基板上に形成された画素電極と、
前記画素電極上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第１の配向膜と、
第２の透明基板と、
前記第２の透明基板の上に形成され、液晶分子を略垂直方向に配向させる第２の配向膜と、
誘電率異方性が負の液晶と、
前記画素電極内の配向を少なくとも二通り以上に分割するように、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方に設けられたストライプ状の突起とを有し、
前記画素電極はジグザグに折れ曲がる間隙を有し、
前記突起は前記間隙のジグザグに折れ曲がる箇所に配置され、
前記第１の配向膜と前記第２の配向膜とが対向するように前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板が配置され、前記液晶が前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板間に封入されたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶は、前記液晶分子が電圧無印加時に、前記第１の基板及び前記第２の透明基板の基板面にほぼ垂直に配向することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
- 前記突起はレジスト膜からなり、前記画素電極上に設けられていることを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３記載の液晶表示装置。
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