JPH0457032A - 液晶表示装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、映像表示を行う液晶表示装置に関し、特に表
示品位の高い液晶表示装置を提供するものである。

従来の技術 現在、表示画素の各々に薄膜トランジスタ素子（ＴＰＴ
）を設けた構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、最も広く用いられているものにＴＮ　（Ｔｗ
ｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ）型がある。

ＴＮ型は、基板間で液晶分子が９０°捻れた構成をもつ
液晶パネルを２枚の偏光板で挟んだものである。この２
枚の偏光板の偏光軸方向は、互いに平行（ノーマリ−ブ
ラックモート）が、直交（）マリ−ホワイトモード）さ
せており、また、方の偏光板の偏光軸は、一方の基板に
接している液晶分子の長軸方向と平行か垂直になるよう
に（ライトガイドモード）貼り合わせている。このよう
なＴＮ型液晶表示装置の液晶にかかる電圧を制御すると
、白、黒の表示を出すことができる。

ノーマリ−ホワイトモードの場合、液晶パネルを通過し
てくる光の透過率Ｔと、液晶層にかかる実効電圧Ｖｒｍ
ｓとの間には、第４図のような関係（Ｔ−Ｖ特性）があ
り、電圧無印加あるいはｖｔｈ以下の電圧で白表示、Ｖ
ｍａ　ｘで黒表示が得られる一方、ンーマリーブラック
モードの場合、液晶パネルを通過してくる光の透過率Ｔ
と、液晶層にかかる実効電圧Ｖｒｍｓとの関係は、ノー
マリ−ホワイトモーＬと反対に、電圧無印加あるいはｖ
ｔｈ以下の電圧で黒表示、Ｖｍａｘで自表示が得られる
。（例えば、プロシーディングズ　オブザ　ナインス　
インターナショナル　デイスプレィ　リザーチ　コンフ
エレンス、ジャパン　ディスクプレイ　“　８９ピー２
８６　：　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆＴｈｅ　９ｔ
ｈ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｄｉｓｐｌａｙ
　　Ｒｅ５ｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　　Ｊａ
ｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　’８９　ｐ２８６）発明が解
決しようとする課題 従来のようなアクティブマトリクス方式によるＴＮ型液
晶表示装置では、以下のような問題が生しる。一般にＴ
Ｎモードでは、電圧無印加時に入射直線偏光に対して、
液晶層を通過した後の出射光は偏光軸の直交した直線偏
光となるように液晶パネルを設計する。このときの条件
は、通常、光学的な位相差Δｎ−ｄ／λ（Δｎ−液晶の
屈折率異方性、ｄ−液晶層の厚み、λ−光の波長）がほ
ぼ１である。ところで、このとき表示モードがノーマリ
−ブラックモードの場合、以下のような問題が付加され
る。すなわち、ノーマリ−ブラックモートでは、電圧無
印加時に黒表示となるので、黒付近の表示は光学的位相
差が１付近という比較的大きい領域を用いることになる
。従って波長依存性が大きく、黒付近の中間調では色度
変化の激しい表示品位の非常に悪いものになってしまう
。

一方、ノーマリ−ホワイト表示では、光学的位相差が大
きいａ域で白表示となるが、このときは波長依存が生し
ていても色度変化は少ない。また、黒付近では、光学的
位相差が小さくなり、従って波長依存性そのものも小さ
くなるので、やはり色度変化のない均一で良好な表示が
得られる。ところが、ノーマリ−ホワイト表示にも次の
ような欠点が残される。コントラスト比の高い表示を得
ようとすると、黒表示での光の透過率をできるだけ低く
する必要があるが、ノーマリ−ホワイト表示は、電圧を
印加して液晶分子が基板面に対して垂直に立ち上がった
状態で黒となるものである。これば、液晶分子は、分子
の長軸方向が光の進行方向に平行なときには、光学的な
位相差は生じず、光は偏光成分を変化することなく液晶
層を通過するためである。実際には、電圧をある程度印
加しても、基板界面付近の液晶分子は、基板との相互作
用が強く、完全には立ち上がらない。従って、光学的な
位相差は若干存在し、そのために光の偏光状態は変化し
真の黒にはなりにくい。従ってコントラスト比を上げる
ためには、ＩＯＶ以上という大きな電圧が必要となり、
駆動ＩＣの耐圧の問題から、この表示モートも高品位な
画像表示としては最適なものではない。

本発明は、上記問題点に鑑み、ＴＰＴの形成された液晶
表示装置において、９０６ＴＮのノーマリーホワイＩ・
モードの液晶パネルに光学位相差を有する無機薄膜を積
層させた構成を考案することにより、液晶層に印加され
る最大の電圧を高くすることなく、コントラストの良い
、また色相変化の少ない、良好な映像表示が実現できる
液晶表示装置を提供することを目的としたものである。

課題を解決するための手段 前記問題点を解決するために、本発明の液晶表示装置は
、バス・バー電極層と画素電極層とが、所定の形状の薄
膜トランジスタ素子を介して接続されてなる第１の基板
と、電極を有した第２の基板とを、電極のある側を対向
させて所定の間隙部を設けて貼り合わせ、前記間隙部に
液晶を充填し、かつ電圧を印加した状態で所望の光学的
異方性を有する液晶パネルを具備し、前記光学的異方性
を相殺する光学位相差を有する無機薄膜とを積層してい
ることを特徴としたものである。液晶パネルは、液晶の
分子長軸方向が、基板に対して平行に配列されており、
かつ液晶分子が略９０°の捻れ構造を有したツイスト配
向をしたものである。

方、光学位相差を有する無機薄膜は、５ｉｏ２ＷＯ８，
Ｔａ、、０５等の斜め蒸着膜で構成される。

作用 本発明は、前記のような構成にしたことにより、液晶パ
ネルに所望の電圧を印加したときに、液晶分子が完全に
基板に対して垂直に立ち上がらない場合でも、このとき
に生じている液晶パネルでの光学的異方性を相殺するよ
うな、光学位相差を有する無機薄膜を積層することで、
完全な黒表示を実現でき、それほど高くない電圧でも、
コントラスト比の高い表示を行うことができる。つまり
、液晶分子を完全に基板に対して垂直に立ち上がらない
場合、液晶パネルに光学的異方性が生じるので、入射直
線偏光のうち一方の振動成分は進み、これに直交するも
う一方の振動成分は遅れて偏光状態を変える。この状態
で液晶パネルを出射した光のうち、遅れた方の振動成分
と、光学位相差を有する無機薄膜の進相軸とが平行にな
るように光学位相差を有する無機薄膜が積層されている
と、光は進んだ振動成分は今度は遅れ、遅れた振動成分
は進むようになる。光学位相差を有する無機薄膜の光学
的異方性が、液晶パネルのそれと同じになったとき、互
いに直交する振動成分の間で、位相差を生じることがな
くなり、このとき、全く入射直線偏光と同じ直線偏光で
出射される。ノーマリ−ホワイトモードの場合、出射側
の偏光板は、この光を全く遮断するため、真の黒表示を
得ることができるのである。従って、液晶パネルに所望
の電圧を印加した状態で生じる光学的異方性の値と、光
学位相差を有する無機薄膜の光学的異方性の値を等しく
なるように設定することで、その電圧の値で真の黒を出
すことができ、この電圧は如何なる値にも設定できるの
で、駆動ｒＣの耐圧に見合った電圧とすることもでき、
駆動電圧に関する問題点が解決されるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例に係る液晶表示装置について凹
面を参照しながら説明する。

第１回は本発明の第１の実施例における液晶表示装置の
構成断面図であり、第２図は本発明の第１の実施例にお
ける液晶表示装置の動作原理を示すものである。第１図
において、■は液晶パネル、２は光学位相差を有する無
機薄膜、３は基板、４はゲート電極、５はゲート絶縁層
とアモルファスシリコン層の積層、６は画素電極、７は
ドレイン電極、８はソース電極、９はＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎ
ｇｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ）層、１０は水平配向膜、
１１は液晶分子、１２は偏光板である。

以上のように構成された液晶表示装置について、以下第
１図および第２図を用いてその動作を説明する。

第２図において、１３は第１の偏光板、１４は偏光軸、
１５は液晶パネル、１６は液晶パネルの入射側液晶分子
の長軸方向、１７は液晶パネルの出射側液晶分子の長軸
方向、１８は光学位相差を有する無機薄膜、１９は光学
位相差を有する無機薄膜の進相軸、２０は第２の偏光板
である。

まずガラスを用いた絶縁性基板３の上に、金属膜を電子
ビーム蒸着により形成した後、フォトエツチングにより
ゲート電極４を形成した。次に、プラズマＣＶＤ法によ
り、デー１縁膜として窒化シリコン層を約４０００人の
厚さに形成した後、同じくプラズマＣＶＤ法によりアモ
ルファスシリコン層５を約６００人の厚さに形成した。

このアモルファスシリコン層をフォトエツチングにより
、第１図の形状にパターン化した。

次にアルミニウム、クロム、チタン等をスパッター法で
前面に設けた後、フォトエツチングにより、ドレイン電
極７．ソース電極８を形成した。

さらに、ＤＣスパッター法によりＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｇｉ
ｕｍＴｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を前面に設けた後、フォトエ
ツチングにより透明電極層を形成し、画素電極６とした
。

一方、透明な共通電極をパターニングした対向基板にお
いて、その電極のない側に電子ビーム蒸着によりＳｉＣ
２を基板に対し斜め方向に蒸着し光学位相差が約１５ｎ
ｍになるように積層した。

こうした二枚の基板上の電極のあるほうに、ポリイミド
配向膜を印刷法により約１０００人形成し、２００°Ｃ
で１時間加熱硬化させた後、レーヨン布によりラビング
処理を施して、水平配向膜１０を形成した。

このＴＰＴ素子の形成された基板と、共通電極の形成さ
れた対向基板とを、電極側が向かい合うように対向して
貼り合わせ、液晶を注入して、方の基板からもう一方の
基板にかけて液晶分子１１が９０°の螺旋構造になるよ
うな配向を得、これを液晶表示装置とした。この液晶表
示装置の入射側には液晶パネル１の入射側液晶分子の長
軸方向１６と平行に、また、出射側には、光学位相差を
有する無機薄膜２の進相軸方向１９と平行に偏光軸１４
がなるよう第１の偏光板１３と第２の偏光板２０を設け
た。この構成において、光学位相差を有する無機薄膜２
に５ｖの実効電圧を印加し、液晶パネル１の印加電圧を
変化すると、この液晶表示装置の透過率−電圧特性は第
３図のようになり、液晶パネルに印加されている実効電
圧が５■の状態で良好な黒表示が得られた。

また、光学位相差を有する無機薄膜とじて、ＷＯ３，Ｔ
ａ２０５を用いても同様な結果が得られた。

発明の効果 以上のように本発明は、上述のような構成にしたことで
、所望の実効電圧において、透過率の極めて低い良好な
黒表示が実現され、コントラスト比の高い、非常に高画
質な映像表示を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液晶表示装置の構成
断面図、第２図は本発明の一実施例における液晶表示装
置の動作原理図、第３図は本発明の一実施例における液
晶表示装置の透過率Ｔと実効電圧Ｖとの関係を表したグ
ラフ、第４図はＴＮ型ノーマリ−ホワイト方式の液晶表
示装置の透過率Ｔと実効電圧■との関係を表したグラフ
である。 １．１５・・・・・・液晶パネル、２，１８・・・・・
・光学位ト電極、５・・・・・・ゲート絶縁層とアモル
ファスシリコン層の積層、６・・・・・・画素電極、７
・・・・・・ドレイン電極、８・・・・・・ソース電極
、９・・・・・・ＩＴＯ層、１０・・・・・・水平配向
処理層、１１・・・・・・液晶分子、１２・・・・偏光
板、１３・・・・・・第１の偏光板、１４・・・・・・
偏光軸、１６・・・・・・液晶パネルの入射側液晶分子
も長軸方向、１７・・・・・・液晶パネルの出射側液晶
分子も長軸方向、１９・・・・・・光学位相差を有する
無機薄膜の進相軸、２０・・・・・・第２の偏光板。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 実 効を圧Ｖ　（Ｖ］ 第 図 失効４＝７ｉｖ （Ｖｌ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）バス・バー電極層と画素電極層とが所定の形状の
   薄膜トランジスタ素子を介して接続されてなる第１の基
   板と、電極を有した第２の基板とを、電極のある側を対
   向させて所定の間隙部を設けて貼り合わせ、前記間隙部
   に液晶を充填し、前記液晶分子をその長軸方向が前記基
   板に対して平行になるよう配列し、かつ前記第１の基板
   と前記第２の基板との間で略９０゜の螺旋構造を有し、
   電圧印加手段により光学的異方性を制御する液晶パネル
   を具備し、前記液晶パネルの所定の光学的異方性を相殺
   する光学位相差を有する無機薄膜を積層して成ることを
   特徴とする液晶表示装置。
2. （２）光学位相差を有する無機薄膜は、ＳｉＯ＿２の斜
   め蒸着膜からなることを特徴とする請求項（１）記載の
   液晶表示装置。
3. （３）光学位相差を有する無機薄膜は、ＷＯ＿３の斜め
   蒸着膜からなることを特徴とする請求項（１）記載の液
   晶表示装置。
4. （４）光学位相差を有する無機薄膜は、Ｔａ＿２Ｏ＿５
   の斜め蒸着膜からなることを特徴とする請求項（１）記
   載の液晶表示装置。