JP5041629B2

JP5041629B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP5041629B2
Application number: JP2001170369A
Authority: JP
Inventors: 務山田
Original assignee: Chimei Innolux Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: JP2002372715A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）に関し、より詳細には、特定の突起やスリットパタ−ンを設けることにより、過度にディスクリネーションが発生するのを防止することができるＴＦＴ基板を含む垂直配向（ＶＡ）型ＬＣＤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
垂直配向（ＶＡ）型ＬＣＤは、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、垂直配向膜とを使用したモードである。したがって、電圧を印加しない場合には、液晶分子が垂直方向に配列するため、黒色画面が得られることになる。一方、所定の値の電圧を印加した場合には、液晶分子が水平方向に配列するため、白色画面が得られることになる。この垂直配向（ＶＡ）型ＬＣＤは、ねじれネマチック液晶（ＴＮ）型液晶と比べた場合、より高いコントラストと、より早い応答スピードと、優れた視野角が、白色画面でも黒色画面でも得られるという特徴を有している。しかしながら、ＶＡ型ＬＣＤは、いまだ視野角が狭いという重大な問題点を有していた。したがって、ＶＡ型ＬＣＤの用途が制限されるという問題が見られた。
【０００３】
また、ＶＡ型ＬＣＤにおける視野角特性は、ピクセル内側において、互いに異なる複数の方向に対する液晶分子の配向を一方向に制御することで、向上させられることが知られている。例えば、欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６−Ａ２には、電圧が印加された場合に、液晶分子が傾いて配列し、その配向方向が、各ピクセル内での複数の方向を含むように、液晶分子における配向方向を規制するためのドメイン規制手段を有するＶＡ型ＬＣＤが開示されている。
【０００４】
具体的に、図１（ａ）〜（ｃ）において示されるように、ドメイン規制手段として、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）基板上のピクセル電極１２にはスリットが設けてあり、ＣＦ（カラフィルター）上の共通電極１３に突起２０が設けてある。そして、図１（ａ）に示されるように、電圧が印加されていない状態では、液晶分子が基板に対して垂直方向に配列することになる。
また、図１（ｂ）に示されるように、中間的電位が印加されると、基板の表面に対して傾いた電界が電極のスリット付近（電極の端部）に形成されることになる。さらに、突起２０の周辺の液晶分子は、電圧が印加されない状態であってもわずかに傾くことになる。
したがって、突起２０における傾斜面および傾いた状態の電界によって、基板間における液晶分子が傾く方向が決定つけられることになる。この液晶分子の配向に関し、各対になる突起２０と、各スリットの中心部とから規定される面に沿って、二つの異なる方向に分けられることにより、視野角特性が向上することになる。
また、図２は、他のドメインを規制手段の例を示しており、電極１２および１３の上に、交互に突起２０を設けるとともに、その上に垂直配向膜２２を被覆した例である。電圧を印加しない場合には、液晶分子は、実施的に基板表面に対して、垂直方向に配列することになる。
しかしながら、傾斜面を有する突起上では、液晶分子はわずかに傾いた状態で配列することになる。一方、図２に示すように、電圧を印加すると、液晶分子は突起に対して、異なる方向に配列することになる。
【０００５】
また、図３は、欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６に開示された他の好ましい実施形態におけるピクセル部分を示す平面図である。図示するように、突起２０Ａおよび２０Ｂは、ＴＦＴ基板およびＣＦ用基板の上に、ジグザグ状に、それぞれ交互に設けてある。
この場合、画像表示するピクセルの一部が暗化して、黒色化することが知られている。そして、ピクセルにおける黒色部分が発生する領域において、電圧を印加した際の液晶分子の配向変化が大変遅いことが原因であることが見出されている。
したがって、コントラストが低下したり、応答スピードが低下したりすると、表示装置としての品質特性が低下することになる。
【０００６】
また、図４は、図３に示されるＡ−Ａ´線に沿って切断した場合の断面図である。図示されるように、電界方向が、ピクセル電極１２の端部付近で、変化して、傾いていることが理解される。そして、端部付近での液晶分子は、この電界方向に対して垂直方向に傾いている。
したがって、ピクセル電極１２の端部付近において、傾いた電界により液晶分子が傾く方向は、突起２０Ａによって傾く方向とはかなり異なることになる。このことは、ピクセル電極１２の端部によって形成されるドメインと、突起２０Ａによって形成されるドメインとの間の境界に生じるディスクリネーション（ディスクリネーション線）の発生原因となる。したがって、暗化したブラック領域が、ピクセル電極の端部付近に生じることになる。
【０００７】
また、欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６は、上述した問題を解決するために、さらに、特定の突起の配列パターンを開示している。図５に図示されるように、突起の翼部５２が、ブラック領域の近傍に形成されている。この突起の翼部５２は、ＣＦ基板上に形成された突起の配列２０Ｂに、連結されているとともに、これと一体的に形成されている。
また、図６は、図５に示されるＢ−Ｂ´線に沿って切断した場合の断面図である。図示されるように、ピクセル電極１２の端部付近に設けてある突起の翼部５２によって傾いた液晶分子の方向は、突起２０Ａによって傾く方向と一致している。したがって、ピクセル電極の端部付近に生じるブラック領域が観察されないことになる。
しかしながら、突起の翼部５２がＣＦ基板に設けられると、黒色画像の際にもブラック突起間のギャップに液晶分子が存在するため、追加的な光が、突起の翼部５２の近傍の液晶から外部に漏れることになる。すなわち、黒色画像における密度が、コントラストとともに低下することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、上述した従来技術における問題点を少なくとも低減することができるＶＡ型ＬＣＤを提供することを課題とする。
【０００９】
すなわち、発明者は、上述した従来技術に記載されたジグザグ型の突起を利用したＶＡ型ＬＣＤにおいて生じる問題に関して、ディスクリネーションが生じる機構を検討した結果、ピクセル電極と、突起またはスリットとの間の角度を少なくとも１３５°に保持することにより、ディスクリネーションの発生を著しく低減できることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１０】
よって、本発明の主目的は、従来技術の制限や不利に伴う一つ以上の問題点を実質的に解消すべく、特定の突起またはスリットパターンを含むＴＦＴ基板を有するＶＡ型ＬＣＤを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解決するために、本発明では、垂直配向のために設けられた第１の基板および第２の基板と、負の誘電率異方性を有し、第１の基板および第２の基板の間に挟まれた液晶と、第１の基板上に設けられた第１の突起物からなる配列であって、ジグザク状に曲げられている第１の突起物からなる配列と、第２の基板上に設けられた複数のピクセル電極と、それぞれが一つの方向に伸びているピクセル電極上に設けられた第２の突起またはスリットの列であって、互いに平行状態に配列された第２の突起またはスリットの列と、を含む液晶表示装置が提供される。
そして、ピクセル電極の端部と、第２の突起の方向またはスリットを延長した方向とのなす角度を少なくとも１３５°とすることを特徴とする液晶表示装置である。
また、第１の突起の延長した方向と、前記第２の突起またはスリットの延長した方向との間でなす角度、および第１の突起の延長した方向と、ピクセル電極の端部との間でなす角度を、それぞれ最大で４５°とすることを特徴としている。
このように構成することにより、ピクセル電極の端部に形成されたドメインと、第２の突起またはスリットによって形成されたドメインとの間の境界で生じるディスクリネーションの発生を防止することができる。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置において、各ピクセル電極が、第１の突起の屈曲部分と対応して形成された三角形の窪みを有するとともに、各第２の突起またはスリットが、三角形の窪みの頂点と、第１の突起の屈曲部分との間に設けてあることが好ましい。
特に好ましい態様においては、隣接する第１の突起間の所定ピッチが、ピクセル電極のピッチの配列と一致していることである。そして、ジグザグの第１の突起が、実質的にピクセル電極に対応した第１の基板の内側領域に設けてあることが好ましい。
【００１３】
また、本発明における液晶表示装置は、特定の突起またはスリットパターンを含むように設計されており、ピクセル電極の端部と、第２の突起の方向またはスリットを延長した方向とのなす角度を少なくとも１３５°とすることを特徴とする液晶表示装置である。
また、第１の突起の延長した方向と、前記第２の突起またはスリットの延長した方向と、の間でなす角度、および第１の突起の延長した方向と、ピクセル電極の端部と、の間でなす角度を、それぞれ最大で４５°とすることを特徴としている。
したがって、ディスクリネーションの発生に起因した液晶表示装置の特性劣化を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の他の目的、利点、新規な特徴は、次に記載する記載および添付する図面から明らかになる。
【００１５】
まず、図７は、本発明の好ましい態様における特定の突起またはスリットパターンを示すＶＡ型ＬＣＤのピクセル部分での平面図である。本発明の液晶表示装置は、主として第１の基材と、第２の基材とを含んでいる。
これらの基材の表面は、垂直配向に適しているように加工されている。負の誘電率異方性を有する液晶が、これらの基板間に挟持されることになる。
そして、図示したように、本発明のＶＡ型ＬＣＤは、第１の基板上に、第１の突起の配列１１０を有しており、第２の基板上には、複数のピクセル電極１２０を有しており、ピクセル電極１２０上に、スリット１３０の配列を有することを特徴としている。
ここで、第１の突起１１０は、ジグザグ状に曲げられている（屈曲している）とともに、隣接する第１の突起同士、所定ピッチを保持した状態で、平行に設けてある。スリットの全てが、同一方向に伸びているとともに、隣接するスリット同士が、平行に設けてある。各ピクセル電極１２０は、第１の突起１１０の屈曲部分に対応して形成された三角形の窪み１２０ａを有しており、各スリット１３０は、三角形の窪み１２０ａの頂点と、対応する第１の突起の屈曲部分との間に設けてある。
そして、ピクセル電極の端部と、スリット１３０の延長方向とのなす角度は約１３５°である。また、好ましくは、各ピクセル電極１２０は、第１の突起１１０と平行の切断面を有する角部を有することである。
なお、スリット１３０は、ピクセル電極１２０に形成された誘電材料からなる突起（図示せず。）によって、置き換えることも可能である。
【００１６】
また、好ましくは、本発明のＶＡ型ＬＣＤは、ＴＦＴ型のＬＣＤである。
そして、図８に示すように、第１の基板１０２には、複数のカラーフィルタ−１０２ａと、共通電極１０２ｂとが設けてあることが好ましい。
また、第２の基板１０４には、相互に平行の走査用のバスラインと、走査用のバスラインに対して垂直方向であって、相互に平行の複数のデータ用バスラインと、走査用のバスラインとデータ用のバスラインの間に組み込まれ、マトリクス状としてあるＴＦＴおよびピクセル電極１２０と、が設けてある。
また、基板の表面は、垂直配向が容易となるように処理してあることが好ましい。そして、負の誘電率異方性を有する液晶を二つの基板間に密封することになる。典型的には、第１の基板１０２は、カラーフィルー（ＣＦ）を形成するための基板として使用することができ、一方で、第２の基板１０４は、ＴＦＴ基板として、使用することができる。また、通常は、スペーサー（図示せず。）が、基板間の距離を一定に保つために、基板上に形成されることになる。
【００１７】
また、図９は、電圧を印加した場合の、ピクセル部分での液晶（ＬＣ）分子の配列を示す図である。
図示されるように、内部領域２１０のＬＣ分子は、三角形の窪みにおける端部１２０ａおよびスリット１３０のために、二つの異なる方向に配置されることになる。
ここで、本発明の明細書において使用される「方向」という言葉は、ＬＣ分子の長軸が向いている平均方向を意味している。そして、内部領域２１０の周辺のＬＣ分子の異なる「方向」間の相違を、ピクセル電極１２０の三角形の窪み１２０ａにおける端部と、スリット１３０とがなす角度を少なくとも１３５°に保持することにより、最大で４５°まで顕著に低下させることができる。
したがって、このように構成することにより、三角形の窪み１２０ａの端部によって形成されるドメインと、スリットによって形成されるドメインとの間の境界に発生するディスクリネーションについても、著しく低下させられる。
また、内部領域２２０の周辺のＬＣ分子についても、第１の基板上の突起１１０、および第２の基板のスリット１３０のために、二つの異なる方向に配置されることになる。そして、内部領域２２０の周辺のＬＣ分子の異なる「方向」間の相違を、第１の突起１１０と、スリット１３０とがなす角度を最大４５°に保持することにより、最大で４５°まで顕著に低下させることができる。
したがって、このように構成することにより、突起１１０によって形成されるドメインと、スリットによって形成されるドメインとの間の境界に発生するディスクリネーションについても、著しく低下させられることになる。
すなわち、ピクセル電極１２０の端部とスリット１３０との間のなす角度（Ａ）を少なくとも１３５°に保持するとともに、突起１１０およびスリット１３０との間の角度、および突起１１０と、ピクセル電極１２０との間の角度の両方の角度（Ｂ）を最大４５°に保持することにより、全ての内部領域２１０、２２０、２３０、２４０におけるＬＣ分子の異なる「方向」間の相違を、最大４５°とすることが可能である。よって、境界に発生するディスクリネーションについても、著しく低下させられることになる。
次いで、誘電材料の突起を形成するプロセスについて説明する。突起１１０をＣＦ基材上に設ける場合、フォトレジストを表面に塗布し、所定のパターン（図７中は、ジグザグパターンである。）を転写した後、突起１１０を形成するように現像するものである。このプロセスは、従来の公知技術を用いて容易に実施することが可能である。
また、ピクセル電極１３０上に、図７に示されるようにスリット１３０の配列を形成する場合であっても、上述したプロセスとほぼ同様の内容とすることが可能である。しかしながら、この場合には、ＴＦＴ基板に突起のパターンを形成するという別のステップが必要である。また、従来のピクセル形成技術を利用して、スリット１３０は、ピクセル電極１２０と複合的に形成することが可能であるため、ＴＦＴ基板上へ突起を設けるかわりに、スリットを設けることが好ましい。そして、ピクセル電極をスリットする場合、図７に示すようなスリットされたピクセル電極パターンを、ピクセル電極の形成工程において作ることになる。
【００１８】
以上の通り、本発明を好ましい態様に基づいて説明したが、本願発明の主旨、および後述する特許請求の範囲で規定される発明範囲から逸脱しない限り、他の多数の可能性がある変形や変更が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、特定の突起やスリットパタ−ンを設け、ピクセル電極の端部と、第２の突起の方向またはスリットを延長した方向とのなす角度を所定範囲に制限することにより、ピクセル電極の端部に形成されたドメインと、第２の突起またはスリットによって形成されたドメインと、の間の境界で生じるディスクリネーションを防止することができるようになった。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６に開示された実施形態におけるドメイン規制手段を有する垂直配向（ＶＡ）型ＬＣＤのパネル構造、およびその動作を説明するために供する図である。
【図２】欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６に開示された他の実施形態におけるドメイン規制手段を有する垂直配向（ＶＡ）型ＬＣＤのパネル構造、およびその動作を説明するために供する図である。
【図３】欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６に開示された他の好ましい実施形態におけるピクセル部分を示す平面図である。
【図４】図３に示されるＡ−Ａ´線に沿って切断した場合の断面図であって、ピクセル電極の端部付近での、液晶分子の配列を示す断面図である。
【図５】欧州特許公開公報Ｎｏ．０８８４６２６特許公報に開示されたさらに好ましい他の実施形態における特定の突起部の配列パターンを示すピクセル部分での平面図である。
【図６】図５に示されるＢ−Ｂ´線に沿って切断した場合の断面図であって、ピクセル電極の端部付近での、液晶分子の配列を示す断面図である。
【図７】本発明の好ましい態様における特定の突起またはスリットパターンを示すＶＡ型ＬＣＤのピクセル部分での平面図である。
【図８】本発明の好ましい態様におけるＶＡ型ＬＣＤの部分を示す断面図である。
【図９】拡大平面図であって、図７に示すピクセル部分での液晶分子の配列を示す図である。
【００２１】
【符号の説明】
１００液晶表示装置
１０２第１の基板
１０２ａカラーフィルタ−
１０２ｂ共通電極
１０４第２の基板
１１０第１の突起（第１の突起の配列）
１２０ピクセル電極
１３０スリット（第２の突起）
２１０、２２０．２３０内部領域

Claims

垂直配向のために設けられた第１の基板および第２の基板と、負の誘電率異方性を有し、第１の基板および第２の基板の間に挟まれた液晶と、第１の基板上に設けられ、ジグザク状に曲げられている第１の突起物の配列と、第２の基板上に設けられた複数のピクセル電極と、それぞれが一つの方向に伸びているピクセル電極上に設けられた第２の突起またはスリットの列であって、互いに平行状態に配列された第２の突起またはスリットの列と、を含む液晶表示装置において、前記ピクセル電極の端部と、前記第２の突起の方向またはスリットを延長した方向とのなす角度を少なくとも１３５°とし、各ピクセル電極が、第１の突起の屈曲部分と対応して形成された三角形の窪みを有するとともに、各第２の突起またはスリットが、三角形の窪みの頂点と、第１の突起の屈曲部分との間に不連続で複数個設けてあることを特徴とする液晶表示装置。
前記第１の突起の延長した方向と、前記第２の突起またはスリットの延長した方向との間でなす角度、および前記第１の突起の延長した方向と、前記ピクセル電極の端部との間でなす角度を、それぞれ最大で４５°とすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１の突起における所定ピッチが、前記ピクセル電極のピッチの配列と一致していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記第１の突起が、前記ピクセル電極に対応する第１の基板の内側領域に設けてあることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
各ピクセル電極が、少なくとも角部を有しており、当該角部が、切り取り線が第１の突起と平行するように切り取られて形成さ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。