JPH0611715A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はアクティブマトリックス型液晶表示
体装置に発生する雨状ドメインが表示品質の低下を招く
のを防止することを目的とする。 【構成】 一対の基板間に液晶が挟持され、この基板上
に複数のデータ信号線および走査信号線がマトリクス状
に配列された交点に、画素電極および画素電極に接続さ
れたスイッチング素子を有してなるアクティブマトリク
ス型液晶表示装置において、液晶表示装置の走査信号線
またはデータ信号線に略平行に液晶分子を配向した液晶
表示装置。 【効果】 液晶表示装置の走査信号線またはデータ信号
線上の雨状ドメインをなくすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関する
ものである。さらに本発明は、液晶表示装置の表示品質
向上に関し、特にその液晶配向の改良に関する。

【０００２】液晶ディスプレイは、位電圧、位電力駆動
が可能であり、小型、薄型のフラットパネルディスプレ
イとして近年急速に応用商品が拡大しつつあり、さらに
ＣＲＴに代わりうる画像表示装置としてもその実用化が
いそがれている。液晶ディスプレイの駆動方式として
は、時分割駆動方式と、アクティブマトリクス駆動方式
があるが、この両方式にてすでに小型の液晶テレビが発
売あるいは試作品の発表がされている。また液晶パネル
とカラーフィルターを組み合わせることにより、鮮やか
なフルカラー液晶テレビも試作発表されている。今後、
液晶ディスプレイは、小型で薄型であるフラットディス
プレイとして、幅広い応用が考えられる。

【０００３】

【従来の技術】液晶表示体装置の液晶材料に注目する
と、現在最も広く実用化されているのが、ＴＮ（ツイス
テッドネマティック）液晶である。このＴＮ材は電気的
にその光に対する施光能の消失が制御され、これによっ
て構成される液晶層が光の透過に付して、言わばスイッ
チとなり得る。そこで今、正の誘電異方性を持つ、ＴＮ
液晶を仮定すると、上下２枚の基板間の表面付近の液晶
のなす角度−以後ツイスト角と言う−に配向処理を施
し、両基板間に生ずる電界に応じて、液晶層の施光能を
変化させる事により表示が行われるのが一般的である。
ところが、液晶分子は光に対し固有の屈折率異方性を持
つので、施光能の変化率は、これをいかなる方向から観
察するかに依って変化する事となる。その為、最も変化
率の変化する方向は、最大のコントラスト比を持つ。今
後この方向を明視方向と呼ぶ。従って液晶表示体の製造
にあたっては最も頻般に見る方向に明視方向がくるよう
に配向処理を施すのが有利であり、この方法がとられる
ことが最も多い。さて実際のディスプレイについて見る
ことにする。

【０００４】図１は多結晶シリコントランジスタを用い
たアクティブマトリックス駆動方式のディスプレイの画
素の図であり、横方向に走るゲートライン１、縦方向に
走るソースライン２、画素電極３、多結晶シリコントラ
ンジスタのダブルゲート４、ソース５、ドレイン６から
構成されている。

【０００５】図２は多結晶トランジスタの断面構造を示
す図である。透明なガラス基板７の上に多結晶シリコン
のチャンネル８を作り、表面にゲート酸化膜９を形成し
た上に、多結晶シリコンのゲート４、層間絶縁膜１０を
積層した後に、ソース及びドレインのコンタクト穴をあ
けて、最後にＩＴＯ膜のソース５、ドレイン６、及び画
素電極３を形成した構造になっている。

【０００６】図３は、このようなアクティブマトリック
ス駆動方式のパネルの等価回路を示したものであり画素
トランジスタ１１、画素電極３と共通電極１３の間の液
晶層の作るコンデンサ１２から成る画素部とサンプリン
グトランジスタ１４とシフトレジスタ１５及びビデオ入
力端子１７から成るＸドライバー部とシフトレジスタ１
６から成るＹドライバー部で構成されている。テレビ表
示用のディスプレイの場合は２４０×２４０程度のマト
リックスとなる。このディスプレイをつけるためには、
シフトレジスタ１６により、各ゲートラインを上から順
次選択していく、この時、１ゲートラインの選択期間
に、各ゲートラインに継がれた画素のビデオ信号を１７
に供給しながら、シフトレジスタ１５を走査して、サン
プリングトランジスタ１４を左から右へ選択すると、各
画素に対応するビデオ信号レベルが各画素のコンデンサ
１２に書き込まれるのである。そして、実際に画像表示
を見やすくするため前記のように明視方向を、画像表示
をした時、画面の手前、時計の文字板で言うと６時の方
向に明視方向が来るように配向処理を施すと、この時、
液晶層をはさむ２枚の基板表面付近での液晶分子のダイ
レクターは１８，１９の方向を持って配向される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように簡単な構造
を採用し、画面の６時方向に明視方向がくるように配向
処理を施すことにより、製造プロセス工数が低減して歩
留りが向上し、さらに見やすい画面が実現される事を狙
った液晶表示体装置であったが、次のような欠点があ
る。

【０００８】即ち、表示装置の電源をＯＦＦからＯＮへ
するとソースライン２と画素電極３との間のＩＴＯの存
在しない領域に液晶が正常な状態で立ち上がらない領域
が出現する現象が起こる。肉眼でこの現象を見ると縦方
向に走るソースラインに沿って、白っぽい領域が無数に
見えるため、丁度、画面に雨が降ったように見える。

【０００９】図４はこのマクロ的なようすを模式的に示
した図である。我々は、この現象を雨のように見えるド
メインであることから、雨状ドメインと呼ぶことにす
る。更に、顕微鏡での詳しい観察によると２種類の雨状
ドメインが発見された。１つは肉眼で良く確認できるも
のであり、雨状ドメインの領域と他の正常な領域の境界
にくっきりとディスクリネーションが出来ているもので
ある。このタイプのものは、電源をＯＮにすると瞬時に
表われ、図６（ａ）から（ｃ）のようにソースラインと
画素電極のすき間に沿って、次第に消滅していくが、消
滅が遅いものは数分間たっても消えないものがある。も
う１つは、雨状ドメインの領域と正常な領域の境界がは
っきりせずにぼやけているタイプのものであり、このタ
イプは時間が経っても全然変化せず雨状ドメイン領域が
白っぽく見えるものである。我々は、この２つのタイプ
のうち前者を動的雨状ドメイン、後者を静止雨状ドメイ
ンと呼ぶ。

【００１０】ここで、２つの雨状ドメインの発生原理に
ついて簡単に推測する。まず、静止雨状ドメインについ
て説明する。 図７は全面を黒色とする時のビデオ信号
の電圧波形ＶVIDEO と画面の上の方の画素に書き込まれ
る電圧信号波形ＶUpel及び画面の下の方の画素に書き込
まれる電圧信号波形ＶLpelを示している。ビデオ信号は
共通電極電圧ＶCOM を中心に＋と−に等電圧で１フレー
ム（約１／３０秒）を周期とする繰り返し波形となって
いる。画面の上方の画素にはビデオ信号が各フィールド
の早い時間に書き込まれる。一方、下の方の画素には各
フィールドの遅い時期に書き込まれる。全面黒色の表示
の時はビデオＶVIDEO とソースラインに加わる電圧波形
はほぼ等しくなる。つまり、ソースラインと各画素の電
位が同じ時には、液晶層に加わる電気力線は図８（ａ）
のようになり、ソースラインと各画素から、共通電極へ
向かってあるいはその逆に平行になるために、ソースラ
インと画素間のすき間の液晶も比較的良く他の領域に追
随する。これに対して、ソースラインと各画素の電位の
極性（共通電極に対する）が逆の場合には、図８（ｂ）
のようにソースラインと画素のすき間の近傍には電気力
線が水平方向を向く領域が出現する。

【００１１】このために該領域の液晶は立ち上がらず
に、周辺の領域に比較して白く見えるのである。以上が
静止雨状ドメインの発生原理であるが、図７からわかる
ように、画面の上と下を比較すると下の画素の方がソー
スラインと逆極性になっている時間が長く、静止雨状ド
メインの現象がはっきり起こるのである。また、電気力
線が垂直な領域から、水平方向に走っている領域への変
化は連続的になるために、静止雨状ドメインの場合は、
境界がぼんやりと見えるのである。

【００１２】一方の動的雨状ドメインは電源がＯＦＦか
らＯＮになった時に過渡的に加わる電気力線の変化によ
り、液晶のチルト角が一時的に逆になる現象と思われ
る。

【００１３】次に、実際に画面を見やすくする為に明視
方向を６時にした場合について考えてみる。表示装置を
構成する両基板付近での液晶分子のマクロ的模式図は、
図５−１８，１９，２０に示した通りであるが、これを
ミクロ的に模式化したのが図９（ａ）である。両図と
も、アクティブマトリックス基板側からの入射光を用い
た透過型のディスプレイにおいて、液晶分子が入射光の
進行方向で右回りのツイストをしている場合を仮定し
た。図９（ｂ）は、一つの液晶分子２０と、ソースライ
ン−画素電極の間に生ずる電気力線の関係をあらわして
おり、画面上方から観察した場合である。図９（ｃ）は
これを側面から観察した場合である。図中矢印２２がソ
ースラインと画素電極の間の電気力線を示している。図
９（ｂ）、（ｃ）から、６時に明視方向を設定すると、
液晶分子が電気力線と平行になろうとする事、及び、図
９（ｃ）から、液晶分子のダイレクターと電気力線が電
極端で直交に近い角をならしてチルトがかわかりやすい
事がわかる。実際の顕微鏡による観察でも、６時に明視
方向を設定した場合、顕著なディスクリネーションライ
ンが観察された。

【００１４】このように動的雨状ドメインはチルト角が
逆になるために、周囲の領域とディスクリネーションを
作るために、光を散乱して、白くはっきりと見える。肉
眼で見た時に表示品質を低下させる原因となるために、
動的雨状ドメインを起こさない対策及び起きても速やか
に消滅させる対策が必要である。

【００１５】本発明はアクティブマトリックス駆動方式
の液晶表示体装置に発生する雨状ドメインのうち、特に
前述の動的雨状ドメインが表示品質の低下を招くのを防
止することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明はアクティブマト
リックス駆動方式の液晶表示体装置の動的雨状ドメイン
の発生を防止または発生した時早く消滅させるように、
ソースラインまたはゲートラインの少なくとも一方向と
液晶分子のダイレクターが平行となる様に配向処理を施
したことを特徴とするものである。

【００１７】

【実施例】図１０（ａ）は本発明の実施例のＴＦＴ基板
と液晶分子の配向方向を模式的に示したものであり、ソ
ースラインが走る縦方向と平行に液晶分子２０が配向さ
れている。図１０（ｂ）、（ｃ）は図１０（ａ）のソー
スライン２とその左側の画素電極３の部分を拡大し、こ
の部分に生ずる電気力線２２と液晶分子２０の関係を模
式的に示してあり、図１０（ｂ）は平面図、図１０
（ｃ）は断面図である。図からわかるように液晶分子２
０のダイレクターの方向に対して電気力線２２はほぼ直
交するために、電気力線２２はツイスト角に対しては変
ようと働くが、チルト角については、電気力線２２の方
向とチルト角の軸方向とほぼ一致しているために大きな
変化を与えない。即ち、チルト角の逆転を防止でき、動
的雨状ドメインの発生を抑制できるのである。この結
果、表示品質の低下を防止できるのである。

【００１８】次に、画面の見やすさを実施例について考
えて見るとアクティブマトリックス基板側での液晶分子
ダイレクターが今ソースラインと平行であるから、例え
ばツイスト角８０゜にする場合ではティスプレイとして
の明視方向は、６時方向あるいは１２時方向にはなりえ
ず、４時４０分、６時２０分、１０時４０分、１時２０
分のいずれかになるわけであり、表示画像を見る場合不
利である様に思われる、がしかし、実際には、６時の側
から見る場合については、６時に明視方向を設けると、
視点の６時−１２時方向を含む画面に垂直な平面内での
移動に対してはコントラスト比の変化が激しいため、画
像をとらえにしし、本発明による４時４０分、または６
時２０分に明視方向を設ける場合の方が視点の移動に対
するコントラスト比の変化率が小さく、表示画像が見や
すく有利であることがわかった。従って、本発明の有効
性は失われるものではない。また、駆動の上で、ゲート
ラインと画素画極の間の電気力線が問題となる時は、液
晶分子ダイレクターとゲートラインが平行になる様に配
向させる事で、動的雨状ドメインの発生を押える事がで
きる。

【００１９】

【発明の効果】動的雨状ドメインは、ソースラインと画
素、場合によってはゲートラインと画素に加わる電圧が
異なる事から生ずる現象であるため、求極的には、ソー
スライン又はゲートラインの有効巾及びソースライン又
はゲートラインと画素電極の間のすき間を狭くすること
ができれば良い。しかし、ソースライン又はゲートライ
ンの抵抗が高くなる事、すき間が狭くなる事により歩留
りが低くなる事からこれらの対策は非常に困難である。

【００２０】本発明によって、液晶分子ダイレクターを
ソースライン又はゲートラインと平行に配向させる方法
は、このような状況下では有効かつ経済的な手段であ
り、また、本発明によって決まる明視の方向は、画像表
示を見る上で視点の移動に関しても有効であるので、よ
りその効果が大きいのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 アクティブマトリックス駆動方式液晶表示装
置の画素パターン図。

【図２】 多結晶トランジスタの断面図。

【図３】 アクティブマトリックス駆動方式のパネルの
等価回路図。

【図４】 雨状ドメインを発生した画面の模式図。

【図５】 ６時方向に明視方向を設ける場合の２枚の基
板表面付近での液晶分子ダイレクターの模式図。

【図６】 動的雨状ドメインの消滅していく様子を説明
する図。

【図７】 全面黒色時のビデオ信号及び上下画素へ書き
込まれる信号波形図。

【図８】 アクティブマトリックス基板表面付近での液
晶分子の状態と電気力線との関係をあらわす模式図。

【図９】 従来例におけるアクティブマトリックス基板
表面付近での液晶分子の状態と電気力線との関係をあら
わす模式図。

【図１０】 本発明による実施例であり、アクティブマ
トリックス基板表面付近での液晶分子の状態と電気力線
との関係をあらわす模式図。

【符号の説明】

１ ゲートライン ２ ソースライン ３ 画素電極 ４ ダブルゲート ５ ソース ６ ドレイン ７ ガラス基板 ８ チャンネル ９ ゲート酸化膜 １０ 層間絶縁膜 １１ 画素トランジスタ １２ 液晶層の作るコンデンサ １３ 共通電極 １４ サンプリングトランジスタ １５ シフトレジスタ １６ シフトレジスタ １７ ビデオ入力端子 １８ 一方の基板表面付近での液晶分子ダイレクター １９ モラ一方の基板表面付近での液晶分子ダイレクタ
ー ２０ 液晶分子 ２１ 動的雨状ドメイン領域 ２２ ソースラインと画素電極の間に発生する電気力線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板内に液晶が挟持され、該基板
   上に複数のデータ信号線および走査信号線がマトリクス
   状に配列された交点に、画素電極および該画素電極に接
   続されたスイッチング素子を有してなる液晶表示体装置
   において、 該液晶分子の配向方向は、該データ信号電極又は該走査
   信号電極に平行であることを特徴とする液晶表示装置。