JPH01266512A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は液晶表示素子についてのものであり、特に、
アクティブマトリクス型液晶表示素子のブラックマトリ
クス及びアレイ構成に関する。

（従来の技術） 液晶を用いた表示素子は、テレビ表示やグラフイックデ
イスプレィ等を指向した大容ｄで高密度のアクティブマ
トリクス型表示素子の開発及び実用化が盛んである。こ
のような表示素子では、クロストークのない高コントラ
ストの表示が行えるように、各画素の駆動と制御を行う
手段として半導体スイッチが用いられる。その半導体ス
イッチとしては、透過型表示が可能でおり大面積化も容
易である等の理由から、透明絶縁基板上に形成された薄
膜トランジスタ（ＴＰＴ）やＭＩＭ素子等が、通常用い
られている。

そして一般に、アクティブマトリクス型の液晶表示素子
としては、ラビングによる一軸性の配向処理がそれぞれ
施された２枚の基板を、配向方向が互いに９０’をなす
ように平行に対向させて配置し、これらの間にネマチッ
クタイプの液晶組成物を挟持ざぜたツィステッドネマチ
ック（ＴＮ＞型のものが広く用いられている。

なお、この種の液晶表示素子では、液晶分子は通常、ラ
ビング方向と関連してプレチルト角を有しており、ポリ
イミドを用いた配向の場合にはプレチルト角は２°前後
である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の液晶表示素子のうち例えば個々の
画素を直接駆動するスイッチング素子としてＴＰＴを用
いたタイプでは、表示上で次のような点に問題があった
。即ち、例えばノーマリホワイト表示（２枚の基板に被
着した偏光板の透過軸を互いに直交させる）を行なった
ときには、黒レベルが充分に下がらず、コントラストの
低下につながる。また、ノーマリブラック表示（２枚の
基板に被着した偏光板の透過軸を互いに平行にする）を
行なったときでも、視角によって表示の見え方が異なっ
たりしていた。

この発明はこのような従来の事情に鑑みなされたもので
あり、優れた表示性能を有するアクティブマトリクス型
の液晶表示素子を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、一主面上に複数個の能動素子とこれに接続
された画素電極とがそれぞれ配設され且つ能動素子及び
画素電極の周りには配線が形成された能動素子基板と、
この能動素子基板と対向して配置された共通電極を一主
面上に有する対向基板と、能動素子基板と対向基板との
間に挟持された液晶組成物とを有し、能動素子基板と対
向基板の一主面上に互いの配向軸が概略９０’をなすよ
うなラビングによる配向処理がそれぞれ施された液晶表
示素子に関係してあり、更に、画素電極における能動素
子基板側のラビングの開始側に位置する角部を被覆する
ような遮光部を備えている。

また、この発明は前と同じく、一主面上に複数個の能動
素子とこれに接続された画素電極とがそれぞれ配設され
且つ能！Ｊ］素子及び画素電極の周りには配線が形成さ
れた能動素子基板と、この能動素子基板と対向して配置
された共通電極を一主面上に有する対向基板と、能動素
子基板と対向基板との間に挟持された液晶組成物とを有
し、能動素子基板と対向基板の一主面上に互いの配向軸
が概略９０”をなすようなラビングによる配向処理がそ
れぞれ施された液晶表示素子に関係しており、画素電極
における能動素子基板側のラビングの開始側に位置する
角部を欠けさすことにより、画素電極とマトリクス配線
の能動素子基板側のラビング方向に沿った間隔は１５μ
ｍ以上にしている。

（作　用） アクティブマトリクス型の液晶表示素子では、能動素子
基板上においてマトリクス状の配線が上下左右に設けら
れ、それから僅か数μｍのところに例えばＩ　Ｔｏ　（
Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）からなる画素電極
が形成されている。そして、マトリクス状の配線と画素
電極との間には、強い電場が生じ、液晶分子の配列を乱
す。この液晶分子の配列不整に関係する現象は、「画素
端部におｔプるチルトリバース」と呼ばれている。

この発明は、「画素端部におけるチルトリバース−１が
限定された領域のみに現れることを利用し、他の表示性
能に影響を与えない範囲で遮光部の配置を工夫すること
により、或いは、マトリクス状の配線と画素電極との間
隔を広げて「画素端部におけるチルトリバース」の発生
量を抑えることにより、「画素端部におけるチルトリバ
ース」の光学特性への影響を低減している。

（実施例〉 以下、この発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図は請求項１記載の発明の一実施例を示す図である
。このなかで、第１図（ａ）はこの実施例の概略断面図
を表している。第１図（ａ）において、ガラス基板（１
０）上に複数個の能動素子（１１）としてのＴＰＴ及び
これに接続された例えばＩＴＯからなる概略矩形の画素
電極（１２〉とがそれぞれ配設され、且つ能動素子（１
１）及び画素電極（１２）の周りにはゲート線及び信号
線からなるマトリクス状の配線（１３）が形成されるこ
とにより、能動素子基板（１４）が構成されている。−
方、ガラス基板（１５）上の全面に例えばＩＴＯからな
る共通電極（１６）が形成されることにより、対向基板
（１７）が構成されている。そして、能動素子基板（１
４）の能動素子（１１）等が形成された一主面上には、
更に全面に例えば低温キュア型のポリイミド（ＰＩ）か
らなる配向膜（１８）が形成されており、また、対向基
板（１７）の共通電極（１６）が形成されたー主面上に
は、例えば厚さ０．１５μｍのＣｒ（クロム）からなる
格子状のブラックマトリクスである遮光部（１９）と、
これを覆うように全面に例えば低温キュア型のポリイミ
ドからなる配向膜（２０）が順次形成されている。

そして、能動素子基板（１４）と対向基板（１７）の一
主面上に、各々の配向膜（１Ｂ）、　　（２０）を所定
の方向に布等でこすることにより、互いの配向軸が概略
９０’をなすようなラビングによる配向処理がそれぞれ
施されるようになる。更に、能動素子基板（１４）と対
向基板（１７〉とは互いの一主面側が対向し且つ互いの
配向軸が概略９０’をなすように配置され、これらの間
には例えばネマチック液晶からなる液晶組成物（２１）
が挟持されている。

ここで、能動素子基板（１４〉と対向基板（１７）とを
組み合わせる際に、配向膜（１８）、　　（２０）のラ
ビング方向は、良視角方向が正面方向に向くように設定
されている。そして、能動素子基板（１４）と対向基板
（１７〉の他主面側には、それぞれ偏光板（２２＞、　
　（２３）が被着されており、能動素子基板（１４）と
対向基板（１７）の一方の他主面側から照明を行う形に
なっている。

第１図（ｂ）は、この実施例における能動素子基板（１
４）と遮光部（１９）の対向状態を示した概略平面図で
おる。第１図（ｂ）かられかるように、能動素子基板（
１４）においては、マトリクス状の配線（１３）を構成
する点線で示したゲート線（２４）と実線で示した信号
線（２５）は直交するように配置されており、マトリク
ス状の配線（１３）で囲まれた領域が一つの画素になり
、そこには能動素子（１１）と画素電極（１２）が配置
されている。ここで、ゲート線（２４）は例えば能動素
子（１１）のゲートに走査信号を与えるための配線でお
るのに対し、信号線（２５）は例えば能動素子（１１〉
のドレイン（或いはソース）に画像信号を与えるための
配線である。そして、遮光部（１９）は能動素子（１１
〉及びマトリクス状の配線（１３）と重なるばかつでな
く、能動素子基板（１４）側のラビング方向く２６）に
おける画素電極（１２）のラビングの開始側に位置する
角部〈２７〉も被覆するような形状になっている。具体
的には、信号線（２５）のＬ字形に曲がっている角（２
８）から、画素電極（１２）にオーバーラツプしている
遮光部（１９）の端までの長さを３０μｍとしている。

第２図はこの実施例についての「画素端部におけるチル
トリバース」と呼ばれる現象（液晶分子の配列不整）の
発生機構を示すための図である。

この「画素端部にあけるチルトリバース」は、第２図に
おいて、能動素子基板（１４）上でラビング開始方向に
相当する部分く３０）に、液晶分子（３１）のプレチル
１−に逆らう方向に電界がかがるため発生すると考えら
れる。この点に関し、より詳細に述べれば、まず動作時
には、マトリクス状の配線（１３）と画素電極（１２）
どの間にあけるガラス基板（１０）に概略平行な横方向
電界（３２）により、液晶分子（３１）がもともとの配
向方向と異なる配列を強制される。そして、ここに歪み
が生じ、弾性エネルギーの集中が起こる。更に、液晶分
子（３１）間の相互作用によって、歪みによるエネルギ
ーが画素内にも及んでくることがあるため、画素内の大
部分の配列と異なる部分が生じる。この現象が「画素端
部におけるチルトリバース」であり、この領域と正常な
領域との境界部がディスクリネーションラインとなり輝
線が発生する。

第３図はこの実施例の一画素部において上述の「画素端
部におけるチルトリバース」が発生する領域を示す概略
平面図である。同図かられかるように、「画素端部にお
けるチルトリバース」は画素電極（１２）全体に広がる
ことはほとんどなく、極めて限定された領域（３３）に
のみ発生する。この大きさは配向膜（１８）の材料にも
よるが、低温キュア型ＰＩの場合、信号線（２５）のＬ
字形に曲がっている角（２８）から２０μｍ程度であり
、これ以上広がることは極めて希である。一方、この「
画素端部におけるチルトリバース」領域は、信号線（２
５）の端と画素電極（１２）との間隔にも依存する。こ
れは、信号線（２５）と画素電極（１２）との間の電界
により、「画素端部におけるチルトリバース」が引き起
こされることを考えると当然のことである。本発明者の
実験によれば、この間隔が１０μｍ以上になると、「画
素端部におけるチルトリバース」の大きざが小さくなる
。

そして、「画素端部におけるチルトリバース」は、液晶
分子（３１）の配向方向と、マトリクス状の配線（１３
）と画素電極（１２）との間の電界との相関で発生する
ため、能動素子基板（１４）側のラビング方向と強い関
連があり、画素電極（１２）のラビング開始方向側に大
きくなる。この部分は、液晶分子（３１）の配向方向と
、マトリクス状の配線（１３）と画素電極（１２）との
間の電界方向が最も角度を有する部分、即ち、最も弾性
エネルギーの歪みが大きくなる部分だからである。故に
、この実施例では、遮光部（１９）を配置するに際し、
この方向に大きく設けている。この結果、信号電圧を白
から黒までに相当する１Ｖから５Ｖまで変えても、「画
素端部におけるチルトリバース」は表示領域には全く観
察されず、コントラスト比は８０：１から１００：１の
範囲におり、また、視野角も±４５°と、極めて優れた
表示性能を得た。

なお、この実施例においては、遮光部（１９〉を対向基
板（１７）側に設けたが、第４図に示すように、能動素
子基板（１４）側に絶縁層（４０）を介して設けても同
様でおることは言うまでもない。また、遮光部（１９）
を配置する際には、遮光部（１９）における角部（２７
）を被覆する部分の端辺は、開口率をあまり減少させな
いようにするため、第１図（ｂ）に示したように、ラビ
ング方向（２６）と概略直交させることが望ましい。

第５図は請求項２記載の発明の一実施例を示す図であり
、第１図と対応する部分には同一の符号を付しである。

この実施例は、第１図に示した実施例に比べ、画素電極
（１２）の形状が異なる。この点について、能動素子基
板（１４）と遮光部（１９〉の対向状態を示した平面図
でおる第５図を用いて説明する。即ち、画素電極（１２
）の形状は、概略矩形ではあるが、第１図（ｂ）にお【
ブる能動素子基板（１４）側のラビング方向く２６）に
おける画素電極（１２）のラビングの開始側に位置する
角部（２７）に相当する部分は欠けた形状である。これ
により具体的には、信号線（２５）のＬ字形に曲がって
いる角（２８）から、上述の角を落とした画素電極（１
２）までの間隔を１５μｍとしている。

この実施例では、「画素端部におけるチルトリバース」
が発生する領域を遮光部（１９）で表示上被覆する代わ
りに、ラビング方向（２６）における角（２８）から画
素電極（１２）までの間隔を１５μｍ以上としている。

即ち、従来より「画素端部におけるチルトリバース」が
発生していた領域に、信号線（２５）と画素電極（１２
）によるかかる電界が減少するため、「画素端部におけ
るチルトリバース」の発生自体が極めて小さく抑えられ
、第１図に示した実施例と同様に表示上、「画素端部に
おけるチルトリバース」が見えなくなる。実際に、この
実施例では、「画素端部におけるチルトリバース」の表
示領域への侵入は１μｍ以内となり、実効的に表示特性
の劣化はなく、コントラスト比１００：１程度で視角の
広い優れた表示を得ることができた。

なお、画素電極（１２）自体の大きざを全体的に小さく
しても、ラビング方向（２６）における角（２８）から
画素電極（１２）までの間隔を１５μｍ以上とできるが
、この場合、開口率が大幅に低下してしまい実用的でな
く、この実施例のように、ラビングの開始側に位置する
角部（２７〉に相当する部分のみ落とした形状が望まし
いことは言うまでもない。

［発明の効果］ この発明は、「画素端部におけるチルトリバース」領域
を遮光部で重ねるか、或いは「画素端部にあけるチルト
リバース」自体の発生を小さく抑えることにより、表示
上、「画素端部におけるチルトリバース」が目立たなく
て、コントラスト比が高くて且つ視野角の広いアクティ
ブマトリクス型の液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例を説明するだめ
の図、第２図は［画素端部におけるチルトリバース」と
いう現象を説明するための図、第３図は「画素端部にお
けるチルトリバース」の発生する領域を示す図、第４図
は請求項１記載の発明の他の実施例を説明するための図
、第５図は請求項２記載の発明の一実施例を説明するた
めの図である。 （１１）・・・・・・能動素子 （１２）・・・・・・画素電極 （１３）・・・・・・配線 （１４）・・・・・・能動素子基板 （１６〉・・・・・・共通電極 （１７）・・・・・・対向基板 （１９）・・・・・・遮光部 （２６）・・・・・・ラビング方向 （２７）・・・・・・角部 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第１図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一主面上に複数個の能動素子とこれに接続された
   画素電極とがそれぞれ配設され且つ前記能動素子及び前
   記画素電極の周りには配線が形成された能動素子基板と
   、この能動素子基板と対向して配置された共通電極を一
   主面上に有する対向基板と、前記能動素子基板と前記対
   向基板との間に挟持された液晶組成物とを有し、前記能
   動素子基板と前記対向基板の一主面上に互いの配向軸が
   概略９０°をなすようなラビングによる配向処理がそれ
   ぞれ施された液晶表示素子において、前記画素電極にお
   ける前記能動素子基板側のラビングの開始側に位置する
   角部を被覆するような遮光部を備えたことを特徴とする
   液晶表示素子。
2. （２）一主面上に複数個の能動素子とこれに接続された
   画素電極とがそれぞれ配設され且つ前記能動素子及び前
   記画素電極の周りには配線が形成された能動素子基板と
   、こめ能動素子基板と対向して配置された共通電極を一
   主面上に有する対向基板と、前記能動素子基板と前記対
   向基板との間に挟持された液晶組成物とを有し、前記能
   動素子基板と前記対向基板の一主面上に互いの配向軸が
   概略９０°をなすようなラビングによる配向処理がそれ
   ぞれ施された液晶表示素子において、前記画素電極にお
   ける前記能動素子基板側のラビングの開始側に位置する
   角部は欠けていて、前記画素電極と前記配線の前記能動
   素子基板側のラビング方向に沿つた間隔は１５μｍ以上
   であることを特徴とする液晶表示素子。