JPH052161A

JPH052161A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH052161A
Application number: JP3154608A
Authority: JP
Inventors: Furederitsuku Kureeru Jiyan; フレデリツククレールジヤン; Shinji Kanekawa; 信二金川; Katsuto Kida; 勝人喜田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1993-01-08
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2791998B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電圧制御複屈折型液晶を使用し、
コントラスト向上のためのブラックマスクを設けた液晶
表示装置に関し、遮光膜周辺すなわち電極エッジ周辺で
の光漏れをなくしコントラストのよい液晶表示装置を提
供することを目的とする。【構成】液晶表示装置において、互いに対向して所定
間隔をもって配置された第１と第２の透明基板（６１，
６５）と、第１の透明基板の第２の透明基板との対向面
上に配置され、所定の電極パターンを有する第１の透明
電極（６２）と第２の透明基板の第１の透明基板との対
向面上に配置され、所定の電極パターンを有する第２の
透明電極（６４）と、第１と第２の透明基板の対向面の
間に配置された複屈折制御型の液晶層（６３）と、第２
の透明基板の第１の透明基板との対向面で第２の透明電
極がない部分に配置された非導電性の遮光膜（６６）と
を有し、遮光膜は隣接する第２の透明電極の周辺縁を所
定の幅（６６１）をもって覆うように配置された構成で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上に利用分野】本発明は液晶表示装置に関する。
詳しくは、電圧制御複屈折型液晶を使用し、コントラス
ト向上のためのブラックマスクを設けた液晶表示装置の
改良された構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に電圧制御複屈折型液晶表示セルの
構造を示す。図６の構成は、液晶分子の長軸方向が電極
面にほぼ垂直に配向したいわゆるホメオトロピック配向
した液晶セルで構成されている。

【０００３】図６において、液晶セル２０は、所定間隔
をおいて対向配置された２枚の透明ガラス基板２１，２
５と、ガラス基板２１，２５の互いの対向面上に形成さ
れた透明電極２２，２４と、画素表示部以外での光透過
を防止してコントラストを向上させるためのブラックマ
スクと呼ばれる遮光膜２６と、透明電極間に挟まれた液
晶２３とを有する。液晶セル２０の上下には偏光方向が
互いに直交する偏光板１０，３０が配置される。

【０００４】図６のｚ軸は光軸であり、偏光板１０，３
０上に示した矢印Ａ，Ｂはそれぞれ偏光軸の方向を示
す。液晶分子２３はその長軸方向が光軸ｚにほぼそろっ
て（ホメオトロピック）配向されるが、応答性の向上の
ため等により若干傾きを設けて（プレチルト）配向され
ている。

【０００５】この液晶分子２３のプレチルトの方向は図
６のｙ方向であり、偏光板１０、３０の偏光軸と約４５
度の角度を形成している。図７にはｚ軸方向から見た液
晶分子２３のプレチルト方向を示す。

【０００６】図６の状態で、例えば偏光板１０の上方か
ら光軸ｚにそって光が入射すると、入射光は偏光板１０
によりＡ方向の直線偏光となり、液晶セル２０に入射す
る。プレチルト量を無視すれば、液晶分子２３はほぼｚ
軸に垂直に配向されているためＡ軸方向の直線偏光はそ
のまま通過し、Ａ軸とは直交するＢ軸の偏光軸を有する
偏光板３０で透過を阻止されて、表示は暗状態となる。

【０００７】電極２２，２４間に所定の閾値電圧を越え
る電圧を印加してやれば、液晶分子２３の配向は電界に
より傾けられ、光軸ｚに対し所定の角度をなす。従っ
て、液晶セル２０に入射した直線偏光は互いに直交する
２成分に複屈折して、Ｂ軸方向に平行な成分の偏光が偏
光板３０を透過して表示は明状態となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図８には光軸ｚ方向か
らみた、液晶分子２３の閾値電圧付近（以下）の配向状
態を示す。図８における点線と実線はセグメント電極２
２とコモン電極２４の位置を示す。図８において液晶分
子２３の黒い点は長軸の一方の頭部を示しており分子の
傾き方向を表している。

【０００９】すなわち、閾値電圧付近では中央部の液晶
分子は光軸方向に配向しているが、電極周辺箇所の液晶
分子は光軸にたいしてすでに傾きをもっている。これは
閾値電圧に達する以前にすでに光透過がブラックマスク
の近傍で生じていることを示すものである。

【００１０】図９と図１０に液晶セルの断面構造と電界
の様子を示す。図９はモノクローム液晶表示装置の液晶
セルの断面構造である。図９において、４１，４５は透
明ガラス基板、４２，４４はＩＴＯによる透明電極、４
３は液晶層、４６はブラックマスクである。

【００１１】点線で示してある矢印は電界を表してい
る。図９における液晶セルの中央部では、上下のＩＴＯ
電極により電界はほぼ平行にそろっているため、液晶分
子４３１は閾値電圧以下では傾かず、垂直配向のままで
ある。

【００１２】ところが、ブラックマスク４６が配置され
た部分では、下の電極４４が切れており、ブラックマス
ク４６は非導電体であるためにこの電極エッジ部分では
図のように電界が曲がり電界集中が生じる。

【００１３】従って、この斜め電界部分での液晶分子４
３２は閾値電圧以下の低い電圧でも傾き始める。この傾
き方向は、偏光板の偏光方向に対し４５°の角度であ
る。このため、閾値以下のＯＦＦ電圧（暗状態）印加時
においても画素の周辺部、すなわちブラックマスクの近
傍で光漏れが生じて、結果的にコントラストの低下をき
たす。

【００１４】図１０はカラー液晶表示装置の液晶セルの
断面構造である。図１０において、５１，５６は透明ガ
ラス基板、５２，５４，５５はＩＴＯによる透明電極、
５３は液晶層、５７はブラックマスク、５８はカラーフ
ィルタである。この場合における電界と液晶分子の関係
は図９の場合と同様であり、画素周辺での光漏れを生じ
る。

【００１５】本発明の目的は、電圧制御複屈折型液晶表
示装置において、上記したような遮光膜すなわちブラッ
クマスク周辺での光漏れをなくしコントラストのよい液
晶表示装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による液晶表示装置においては、互いに対向
して所定間隔をもって配置された第１と第２の透明基板
と、第１の透明基板の第２の透明基板との対向面上に配
置され、所定の電極パターンを有する第１の透明電極と
第２の透明基板の第１の透明基板との対向面上に配置さ
れ、所定の電極パターンを有する第２の透明電極と、第
１と第２の透明基板の対向面の間に配置された複屈折制
御型の液晶層と、第２の透明基板の第１の透明基板との
対向面で第２の透明電極がない部分に配置された非導電
性の遮光膜とを有し、遮光膜は隣接する第２の透明電極
の周辺縁を所定の幅をもって覆うように配置される。

【００１７】

【作用】隣接する透明電極の周辺縁を遮光膜が所定の幅
で覆うことにより、そこの電極エッジ部の斜め電界が抑
制されて液晶分子が傾きにくくする。さらに、たとえ、
電極エッジ部で液晶分子が若干傾いても、その部分はブ
ラックマスクが覆っているために光漏れを阻止する。

【００１８】

【実施例】本発明による電圧制御複屈折型液晶表示装置
の実施例を図１〜図４を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明による電圧制御複屈折型液
晶表示装置におけるモノクローム液晶セルの実施例の断
面構造と、閾値電圧付近（以下）のＯＦＦ電圧印加時の
電界の様子を示す。

【００２０】図１において、６１，６５は透明ガラス基
板、６２，６４はＩＴＯによる透明電極、６３は液晶
層、６６は誘電率の小さな材料からなるブラックマスク
である。誘電率が大きいと液晶層により大きな電圧が印
加されてしまうので、液晶の比誘電率と比較してあまり
比誘電率が大きくないブラックマスク材料を用いる。

【００２１】たとえば、金属酸化物を分散させた樹脂で
比誘電率約３．０のものを用いる。なお、この時、液晶
の比誘電率は２．５である。

【００２２】点線で示してある矢印は電界を表してい
る。図９の従来の技術による液晶セルと異なる点は、ブ
ラックマスク６６が隣接するＩＴＯ電極６４のエッジ部
の上をオーバラップ部６６１で覆っていることである。

【００２３】図１における液晶セルの中央部では、上下
のＩＴＯ電極により電界はほぼ平行にそろっているた
め、液晶分子６３１は閾値電圧以下では傾かず、垂直配
向のままである。ところが、ブラックマスク６６が配置
された電極エッジ部分では図のように電界が曲がり斜め
電界となる。しかし、誘電率の小さなブラックマスクの
オーバーラップ部６６１がＩＴＯ電極６１のエッジ部上
に配置され、最も電界集中の強い領域を占有する。

【００２４】さらに、電極間の電圧を液晶層とブラック
マスクとが容量分割する。ブラックマスクの誘電率が小
さいほどブラックマスク層の容量が小さくなり、ブラッ
クマスクに印加される電圧が増大する。このため、液晶
僧尼印加される電圧が減少する。液晶は電圧応答のた
め、斜め電界による液晶分子６３２の傾きを少ないもの
にする。

【００２５】さらに、斜め電界の電極エッジ部はオーバ
ラップ部６１で遮光されるために、液晶分子６３２の傾
きによる光漏れを阻止する。

【００２６】図２は、本発明の電圧制御複屈折型液晶表
示装置におけるカラー表示液晶セルの実施例の断面構造
と、閾値電圧付近（以下）のＯＦＦ電圧印加時の電界の
様子を示す。

【００２７】図２において、７１，７６は透明ガラス基
板、７２，７４，７５はＩＴＯによる透明電極、７３は
液晶層、７７はブラックマスク、７８はカラーフィルタ
である。この場合における電界と液晶分子の関係は図１
の場合と同様であり、電極エッジ部の画素周辺での光漏
れはブラックマスクのオーバッラップ部７７１が阻止す
る。オーバラップ部の幅はセルギャップ以上とし、かつ
開口率を減らさないように、なるべく小さな値とするこ
とが好ましい。もちろん、アライメントのマージンは必
要である。

【００２８】図１と図２の実施例のいずれの場合におい
ても、画素パターン幅が１００μｍ、隣接画素パターン
間隔が２０μｍで液晶セルギャップが５μｍとした場合
のブラックマスクのオーバラップ部の幅は１０μｍ程度
が適当である。

【００２９】次に、図１の構造の液晶セルにおける下側
のブラックマスク６６を形成する基板の製造方法につい
て図３と図４を参照して説明する。

【００３０】図３の方法は、まず、図３（Ａ）に示すよ
うに、ＩＴＯ透明電極６４をパターニングしたガラス基
板６５上にスピンコート等により感光性遮光膜６６０を
塗布する。次に、フォトマスク８０を用いて、電極６４
の間隙およびその周囲の領域を露光する。

【００３１】次に、未露光の部分を除去すると、図３
（Ｂ）に示すようなブラックマスク６６が形成される。
このブラックマスク６６は透明電極６５上に所定幅延在
するオーバーラップ部６６１を有する。

【００３２】図４の方法は、まず図４（Ａ）に示すよう
に、ＩＴＯ透明電極６４をパターニングしたガラス基板
６５上にレジスト層７０を塗布し、図４（Ｂ）に示すよ
うに、フォトリソグラフィ工程によりＩＴＯ電極のパタ
ーン幅よりも狭い幅（オーバラップ部の幅だけ狭くす
る）でパターニングしたレジスト層７０を形成する。

【００３３】次に、この基板を２５０℃程度で焼成して
パターニングしたレジスト層７０を遮光性の膜に変化さ
せる。

【００３４】さらに、図４（Ｃ）に示すように、感光性
遮光膜６６０をその上からスクリーン印刷等で塗布し、
図４（Ｄ）に示すように、ガラス背面より露光し、現像
してレジスト層７０上の感光性遮光膜６６０を除去し、
ブラックマスク６６０を形成し、最後に図４（Ｅ）に示
すように、残ったレジスト層７０を剥離する。

【００３５】このようにして電極端部を覆うブラックマ
スクを形成することができる。なお、ブラックマスクの
形式等については、特願平３−６８８９６号記載の技術
を用いることができる。

【００３６】図５に、従来の技術による液晶セルと本願
発明による液晶セルでの光透過率対電圧特性を比較した
グラフを示す。

【００３７】点線が従来技術による特性で、実線のカー
ブが本願発明の実施例による液晶セルの特性である。図
５の特性で明らかなように、本願発明の実施例によるも
のの方がブラックマスクのオーバーラップ部の効果によ
り光透過率の立ち上がり前の領域が広く、透過率─電圧
特性がより急峻になっている。従って、閾値電圧付近の
ＯＦＦ電圧印加時でも充分遮光し、コントラストが向上
できることがわかる。

【００３８】

【発明の効果】本発明においては、遮光膜が隣接する透
明電極のエッジ部を所定の幅で覆うことにより、液晶分
子の傾きを防止し、たとえ、電極エッジ部で液晶分子が
若干傾いても、その部分は遮光膜が覆っているために光
漏れを阻止する。

【００３９】また、液晶よりも誘電率の低い材料で遮光
膜を形成することにより、電極エッジ部の斜め電界が抑
制されて液晶分子が傾きにくくする。

【００４０】したがって、コントラスト特性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶セルの断面構造と電
界の様子を示す図である。

【図２】本発明の別の実施例による液晶セルの断面構造
と電界の様子を示す図である。

【図３】本発明の実施例における液晶セルの製造方法の
例を説明する図である。

【図４】本発明の実施例における液晶セルの製造方法の
別の一例を説明する図である。

【図５】本発明と従来の技術による液晶セルの光透過率
対電圧特性を比較するグラフである。

【図６】ホメオトロピック配向した電圧制御複屈折型液
晶表示装置のセル構造を示す図である。

【図７】液晶分子のプレチルトの方向を示す図である。

【図８】従来の技術による液晶セルの液晶分子の配向を
示す図である。

【図９】従来の技術による液晶セルの断面構造と電界の
様子を示す図である。

【図１０】従来の技術による別の液晶セルの断面構造と
電界の様子を示す図である。

【符号の説明】

１０，３０偏光板２０液晶セル２１，２５，４１，４５，５１，５６，６１，６５，７
１，７６ガラス基板２２，２４，４２，４４，５２，５４，５５，６２，６
４，７２，７４，７５透明電極２３，４３，５３，６３，７３液晶層２６，４６，５７，６６，７７ブラックマスク（遮光
膜）６６１，７７１オーバーラップ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向して所定間隔をもって配置さ
れた第１と第２の透明基板と、前記第１の透明基板の前
記第２の透明基板との対向面上に配置され、所定の電極
パターンを有する第１の透明電極と、前記第２の透明基
板の前記第１の透明基板との対向面上に配置され、所定
の電極パターンを有する第２の透明電極と、前記第１と
第２の透明基板の前記対向面の間に配置された複屈折制
御型の液晶層と、前記第２の透明基板の前記第１の透明
基板との対向面で前記第２の透明電極がない部分に配置
された非導電性の遮光膜とを有し、前記遮光膜は隣接す
る前記第２の透明電極の周辺縁を所定の幅をもって覆う
ように配置されたことを特徴とする電圧制御複屈折型液
晶表示装置。
【請求項２】前記第２の透明電極の上を覆う隣接する
前記遮光膜の間にカラーフィルタを配置したことを特徴
とする請求項１記載の電圧制御複屈折型液晶表示装置。