JPH06332009A - 階調液晶表示パネル - Google Patents
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Abstract
る非対称な視角特性を対称とし、さらに良好な視認性が
得られる視野角を大にする。 【構成】 各画素電極が副画素電極131 と132 とに
分割され、各副画素電極131 ,132 はそれぞれ領域
が2分されて、配向膜41a,41b,42a,42b
が形成され、配向膜41a及び42aにより発現される
液晶のプレテイルト角が配向膜41b,42bにより発
現される液晶のプレテイルト角より大とされ、共通電極
12側に、配向膜41a,41b,42a,42bと対
向して配向膜43a,43b,44a,44bが設けら
れ、配向膜43a,44aにより発現される液晶のプレ
テイルト角は配向膜41a,42aにより発現されるプ
レテイルト角より小とされ、配向膜43b,44bのそ
れは配向膜41b,42bのそれより大とされている。
Description
画素電極に分割し、各画素電極に印加された駆動電圧
が、副画素電極に互いに異なる比率で印加されるように
することにより視野角を広げた階調液晶表示パネルに関
する。
4,840,460号に開示されている液晶表示パネル
においては、図6に示すように液晶11を挟んで共通電
極12に対向する各画素電極13は同じ面積の複数(図
では4個)の副画素電極131 〜134 に分割され、こ
れら分割された副画素電極131 〜134 のそれぞれと
絶縁層14を介して異なる面積で対向する制御コンデン
サ電極151 〜154 が形成されている。各表示画素内
の全ての制御コンデンサ電極151 〜154 は互いに電
気的に接続されている。
に形成され、制御コンデンサ電極151 〜154 は透明
基板17の内面に形成され、その制御コンデンサ電極1
51〜154 上に絶縁層14が形成され、更にその上に
副画素電極131 〜134 が形成されている。画素電極
13は透明基板17の内面にマトリクス状に配列され、
その画素電極13の各列配列に沿ってソースバス18が
透明基板17の内面に形成され、画素電極13の各行配
列に沿ってゲートバス19が透明基板17の内面に形成
されている。各ソースバス18とゲートバス19と交差
付近において、薄膜トランジスタ21が形成され、薄膜
トランジスタ21はソース電極22、ドレイン電極23
が透明基板17の内面に形成され、これらソース電極2
2、ドレイン電極23間にアモルファスシリコンのよう
な半導体層24が形成され、半導体層24上にゲート絶
縁膜25を介してゲート電極26が形成されて構成され
ている。ゲート絶縁膜25は絶縁層14と同時に形成さ
れた場合であり、ソース電極22はソースバス18に接
続され、ドレイン電極23は制御コンデンサ電極151
に接続され、ゲート電極26はゲートバス21に接続さ
れている。
絶縁層14を介してそれに対向する副画素電極131 〜
134 とはそれぞれ制御コンデンサ271 〜274 をそ
れぞれ構成し、その副画素電極131 〜134 と、液晶
11を介してその副画素電極に対向する共通電極12と
は液晶コンデンサ281 〜284 をそれぞれ構成し、こ
れら2種類のコンデンサは各1つづつが対応するものと
は直列に接続されている。薄膜トランジスタ21を介し
てソースバス18から制御コンデンサ電極15 1 〜15
4 に与えられる駆動電圧はこれら2種類のコンデンサに
よって分割される。各液晶コンデンサ281 〜284 の
容量は互いに等しいが、各制御コンデンサ271 〜27
4 の容量は互いに異なる。そのため、制御コンデンサ電
極151〜154 に共通に駆動電圧を印加してもそれぞ
れの液晶コンデンサ281 〜28 4 に印加される容量分
割電圧は互いに異なる。液晶のしきい値電圧(液晶表示
パネルの光透過が立ち上がるときの液晶に印加された電
圧)は液晶表示パネルの全面に渡ってほぼ一定であるか
ら、制御コンデンサ電極151 〜154 に対する印加電
圧を制御することにより、液晶11に印加されるそれぞ
れの容量分割電圧がしきい値電圧より高い副画素電極と
低い副画素電極の数を制御することができ、従って表示
画素の分割領域を段階的に駆動することが可能となる。
間調を含む画像表示に適用する場合、液晶表示パネルの
それぞれの画素電極に与えられる駆動電圧は画像信号レ
ベルに従ってある電圧範囲内でさまざまな大きさを取り
得る。各画素電極が副画素電極に分割されていない液晶
表示パネルでは、駆動電圧の増加と共に表示画素領域の
光透過率の立ち上がりから飽和までの透過率曲線の傾斜
領域を利用して階調表示を行う。この透過率曲線の傾斜
領域では液晶分子が基板に対し斜めに配向した状態にな
る。この状態での光透過率は視角依存性が大きいため、
この様な液晶表示パネルに対する適正な視野角は通常か
なり狭い。
各画素電極を複数の副画素電極に分割し、それぞれの副
画素電極に印加される電圧を順次異ならせた画素におい
ては、駆動電圧を高くしていくにつれ、1つの副画素電
極部分の光透過が立ち上がってから上述の傾斜領域を経
て飽和に達し、次にもう1つの副画素電極部分の光透過
が立ち上がってから傾斜領域を経て飽和に達するという
ように、それぞれの副画素電極部分が順に透過率曲線の
傾斜領域を通って飽和領域に達する。従って任意の中間
調の表示状態においてはせいぜい1つの副画素電極部分
で液晶分子が斜めに配向した状態となるが、その他の副
画素領域では液晶分子は基板に対し垂直か水平かの何れ
かの配向となっている。この様に中間調表示において液
晶分子が斜めに配向している領域を少なくすることによ
り表示画素領域内の視野角依存性の大きい領域を小さく
し、従って画素電極領域全体としては平均的視野角依存
性を小さくすることが出来る。
方法も提案されている。つまり各画素電極13を例えば
二つの領域13aと13bとに分割し、透明基板17側
の表面の領域13aにおける液晶のプレテイルト角を大
とし、領域13bにおけるプレテイルト角を小とし、透
明基板16側の表面の領域13aと対向する部分の液晶
のプレテイルト角を小とし、領域13bと対向する部分
のプレテイルト角を大としている。小さいプレテイルト
角はSiO2 などの非有機層31の斜め蒸着によりある
いは、低プレテイルト角用ポリイミド膜により形成さ
れ、大きなプレテイルト角用の形成は高プレテイルト角
用のポリイミド樹脂のような有機層32のラビング処理
により形成される。(SID 92 DIGEST.7
98〜801:文献1)。
3を例えば二つの領域13aと13bとに分割し、その
領域13aのラビング方向33と領域13bのラビング
方向34とを互いに逆とし、共通電極12側の領域13
a,13bとそれぞれ対向する各ラビング方向35,3
6を互いに同一方向とし、かつラビング方向33と直角
な方向とする。ラビング方向33,34は例えば高プレ
テイルト角用ポリイミド樹脂層38に対して行われ、ラ
ビング方向35,36は低プレテイルト角用ポリイミド
樹脂層39に対して行われる。このようにして広視野角
を得ることも提案されている。(JAPAN DISP
LAY ’92.591〜594:文献2)。
ように考慮していない通常のTN液晶表示パネルの上下
視角特性は図8に示すように±30°付近より大になる
と、階調反転が発生し、例えば+30°で輝度(25
%)、輝度(50%)よりも輝度(100%)の方が輝
度(透過率)が減少するという反転現象が生じる。また
上方向と、下方向とで非対称である。
上下視角特性は図9に示すように階調反転は生じにくく
なるが、視角特性が上方向と下方向とで非対称となるこ
とは改善されない。更に図7Aに示した領域分割のTN
液晶表示パネルの上下視角特性は図10に示すように上
方向と下方向とが対称な特性となるが、±40°以上で
階調反転が生じ、また輝度(0%)が±40°以上で比
較的大きな輝度(透過率)を示し、コントラストが低下
する。図7B,Cに示した領域分割配向TN液晶表示パ
ネルも図10と同様な特性を示す。
視角特性が上下対称であり、階調反転が生じることな
く、またコントラストが高いものがなかった。
複数の副画素電極に分割して、これら副画素電極に、駆
動電圧が互いに異なる比率で印加されるようにした階調
液晶表示パネルを前提として、請求項1,2の発明によ
れば対向する透明基板の表面の各液晶のプレテイルト角
が互いに異ならされ、請求項1の発明では各副画素電極
ごとに、プレテイルト角が大きい領域と小さい領域とが
設けられ、請求項2の発明では、各画素電極ごとにプレ
テイルト角が大きい副画素電極部分と、プレテイルト角
が小さい副画素電極部分とが設けられている。
とにラビング方向が異なる領域が設けられ、請求項4の
発明によれば各画素電極について、副画素電極ごとにラ
ビング方向が異ならされている。請求項1乃至4の何れ
かの発明においても、光学補償手段が必要に応じて設け
られる。
し、図6と対応する部分に同一符号を付けてある。この
例では一つの画素電極13が二つの副画素電極131 ,
132 に分割され、副画素電極131 に薄膜トランジス
タ21のドレインに直接接続され、副画素電極132 と
絶縁層14を介して対向した制御コンデンサ電極15が
副画素電極131 に接続されている。この実施例では副
画素電極131 ,132 はそれぞれ二つの領域に分割さ
れ、各領域上に配向膜41a,41b,42a,42b
がそれぞれ形成され、これら配向膜41a,41b,4
2a,42bとそれぞれ対向して共通電極12に配向膜
43a,43b,44a,44bが形成され、共通電極
12側と画素電極13側とで液晶のプレテイルト角が互
いに異ならされ、かつ各副画素電極ごとにプレテイルト
角が互いに異ならされた領域が設けられる。図1Aの例
では、液晶11の分子11aの方向で示しているよう
に、配向膜41a,42aによって発現するプレテイル
ト角を大、配向膜43a,44aによって発現するプレ
テイルト角を小、配向膜41b,42bによって発現す
るプレテイルト角を小、配向膜43b,44bによって
発現するプレテイルト角を大としている。なお配向膜4
3a,43b,44a,44b,つまり透明基板16側
のラビング方向は図1Aに示すように矢印45の時、配
向膜41a,41b,42a,42b,つまり透明基板
17側のラビング方向は矢印45と直角な矢印46方向
とされる。
イルト角の差は2°程度以上とし、同様に配向膜41
a,43a側における両プレテイルト角の差、配向膜4
3a,43b側における両プレテイルト角の差も2°程
度以上とされる。配向膜41a,43b側の両プレテイ
ルト角、配向膜41b,43a側の両プレテイルト角は
それぞれ互いに等しい方がよいが、必ずしも等しくなく
てもよい。この上にプレテイルト角に差をもたらすに
は、例えば配向膜41aと41bにそれぞれ高プレテイ
ルト角用と低プレテイルト角用とのポリイミド樹脂を用
いてラビング処理をすればよく、あるいは、前記文献に
示す手法によってもよい。
1、図6と対応する部分に同一符号を付けてある。図1
の場合と同様に共通電極16側と画素電極17側とで液
晶のプレテイルト角を互いに異ならせるが、この実施例
では1つの画素電極13ごとにその副画素電極131 と
132 とでその電極側の液晶のプレテイルト角を互いに
異ならせる。つまり副画素電極131 ,132 上にそれ
ぞれ配向膜41a,41bが形成され、また副画素電極
131 ,132 と対向して共通電極12に配向膜43
a,43bが形成され、配向膜41a側と配向膜41b
側とでプレテイルト角が互いに異ならされる。プレテイ
ルト角の差、その差のもたせ方などは図1の実施例と同
様とされる。
1と対応する部分に同一符号を付けてある。この実施例
では各画素電極が二つの副画素電極131 ,132 に分
割され、これらは制御コンデンサ電極15で容量結合さ
れている場合である。この発明では各副画素電極1
31 ,132 はそれぞれ二つの領域に分割され、ラビン
グ方向が互いに逆向きとされる。つまり副画素電極13
1 ,132 上にそれぞれ高プレテイルト用配向膜51
a,51bが、52a,52bが形成され、配向膜51
a,52bのラビング方向を点線矢印53とし、配向膜
51b,52bのラビング方向を点線矢印53と逆向き
の点線矢印54とする。共通電極12上の全面に形成し
た低プレテイルト用配向膜55に対しては、点線矢印5
3,54と直角に同一方向のラビングが点線矢印56で
示すように施される。
て互いに逆向きのラビングを施すには、例えばポリイミ
ド樹脂を副画素電極の全面に形成し、その全面に矢印方
向53のラビングを施し、その一半部をレジストでマス
クした後、矢印方向54のラビングを施し、その後、前
記レジストを除去すればよい。このような手法は前記文
献に示されている。
し、図3A,Bと対応する部分に同一符号を付けてあ
る。この発明では各画素電極ごとに副画素電極131 と
132との領域で互いにラビング方向が逆とされる。即
ち副画素電極131 ,132 上にそれぞれ高プレテイル
ト用配向膜51a,51bが形成され、配向膜51aに
対するラビング方向を点線矢印53とし、配向膜51b
に対するラビング方向を点線矢印53と逆向きの点線矢
印54とする。共通電極12上の低プレテイルト用配向
膜55に対するラビング方向は点線矢印53,54に対
して直角な同一方向の実線矢印56とされる。ただし高
プレテイルト用配向膜51a、51b、52a、52b
は同じものでもよい。また共通電極と副画素電極は逆に
してもよい。
に示す。この場合上方向と下方向とで視角特性が対称と
なり、しかも各輝度パラメータにより決る特性曲線が交
差することがなく、つまり階調反転が生じない。図2に
示した実施例、図3に示した各実施例の上下視角特性も
図4の特性とほぼ同様のものとなった。図4においては
0%の特性が±30°付近以上で比較的大きな輝度(透
過率)を示し、コントラストの改善は十分でない。しか
しこれは光学補償手段により、容易に改善することがで
きる。例えば図5Aに示すように、図1乃至3の何れか
に示した液晶表示パネル61の一面側に、このパネル6
1のΔn・d値(Δn:複屈折率、d:厚さ)とほぼ等
しい逆ねじれのネマチック液晶セルよりなる光学補償板
62が配され、これらを挟んで偏光板63,64が配さ
れる。あるいは図5Bに示すように光学補償板62の代
りに一対の位相フィルム65,66を介在させてもよ
い。位相フィルム65,66の延伸軸はほぼ直交してい
る。位相フィルム65,66はパネル61の両側に分離
して配してもよい。このような光学補償手段により0%
視角特性が広角になり、コントラストが向上すること
は、特開平2−125224号「電気光学素子」などに
示されている。
らない。また各副画素電極に互いに異なる比率で駆動電
圧を印加する手法は図示例に限らない。
素電極を副画素電極に分割して、これらに異なる比率で
駆動電圧を印加し、かつ各副画素電極ごとに、また各副
画素電極内で、プレテイルト角を異ならせたり、ラビン
グ方向を逆にすることにより、上、下(左、右)対称の
視角特性となり、しかも階調反転がなく、広視野とな
り、更に光学補償手段を付加することによりコントラス
トが著しく改善される。
項1の発明の実施例の一部を示す断面図、Bはその基板
16,17側の各ラビング方向を示す図である。
項2の発明の実施例の一部を示す断面図、Bはその基板
16,17側の各ラビング方向を示す図である。
図、Bはそのラビング方向を示す図、Cは請求項4の発
明の実施例の一部を示す断面図、Dはそのラビング方向
を示す図である。
図、Bはその他の実施例を示す分解斜視図である。
平面図、Bは断面図、Cは等価回路図である。
す断面図、Bは従来の補償TN液晶パネルの一部を示す
断面図、Cはそのラビング方向を示す図である。
図。
示す図。
性を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 第1,第2透明基板間に液晶が封入さ
れ、 その第1透明基板の内面に画素電極がマトリクス状に配
列され、 これら各画素電極に駆動電圧を印加するための薄膜トラ
ンジスタがそれぞれ設けられ、 上記第2透明基板の内面に、上記画素電極のすべてと対
向した共通電極が形成され、 上記各画素電極はそれぞれ複数の副画素電極に分割さ
れ、これら副画素電極に、その画素電極に印加された駆
動電圧が互いに異なる比率で印加されるようにされた階
調液晶表示パネルにおいて、 上記第1透明基板の表面と上記第2透明基板の表面の各
液晶のプレテイルト角が互いに異ならされ、 上記各副画素電極ごとに上記第1透明基板の方がプレテ
イルト角が大きい領域と、小さい領域とが設けられてい
ることを特徴とする階調液晶表示パネル。 - 【請求項2】 第1,第2透明基板間に液晶が封入さ
れ、 その第1透明基板の内面に画素電極がマトリクス状に配
列され、 これら各画素電極に駆動電圧を印加するための薄膜トラ
ンジスタがそれぞれ設けられ、 上記第2透明基板の内面に、上記画素電極のすべてと対
向した共通電極が形成され、 上記各画素電極はそれぞれ複数の副画素電極に分割さ
れ、これら副画素電極に、その画素電極に印加された駆
動電圧が互いに異なる比率で印加されるようにされた階
調液晶表示パネルにおいて、 上記第1透明基板の表面と上記第2透明基板の表面の各
液晶のプレテイルト角が互いに異ならされ、 上記第1透明基板の方がプレテイルト角が大きい副画素
電極と、プレテイルト角が小さい副画素電極とが設けら
れていることを特徴とする階調液晶表示パネル。 - 【請求項3】 第1,第2透明基板間に液晶が封入さ
れ、 その第1透明基板の内面に画素電極がマトリクス状に配
列され、 これら各画素電極に駆動電圧を印加するための薄膜トラ
ンジスタがそれぞれ設けられ、 上記第2透明基板の内面に、上記画素電極のすべてと対
向した共通電極が形成され、 上記各画素電極はそれぞれ複数の副画素電極に分割さ
れ、これら副画素電極に、その画素電極に印加された駆
動電圧が互いに異なる比率で印加されるようにされた階
調液晶表示パネルにおいて、 上記各副画素電極ごとに液晶の起き上がり方向が異なる
様に配向させた領域が設けられていることを特徴とする
階調液晶表示パネル。 - 【請求項4】 第1,第2透明基板間に液晶が封入さ
れ、 その第1透明基板の内面に画素電極がマトリクス状に配
列され、 これら各画素電極に駆動電圧を印加するための薄膜トラ
ンジスタがそれぞれ設けられ、 上記第2透明基板の内面に、上記画素電極のすべてと対
向した共通電極が形成され、 上記各画素電極はそれぞれ複数の副画素電極に分割さ
れ、これら副画素電極に、その画素電極に印加された駆
動電圧が互いに異なる比率で印加されるようにされた階
調液晶表示パネルにおいて、 上記各副画素電極について、その副画素電極ごとに液晶
の起き上がり方向が異なる様に配向させられていること
を特徴とする階調液晶表示パネル。 - 【請求項5】 光学補償手段が設けられていることを特
徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の階調液晶表
示パネル。
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