JPH07199190A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH07199190A
JPH07199190A JP9228394A JP9228394A JPH07199190A JP H07199190 A JPH07199190 A JP H07199190A JP 9228394 A JP9228394 A JP 9228394A JP 9228394 A JP9228394 A JP 9228394A JP H07199190 A JPH07199190 A JP H07199190A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＴＦＴアクティブマトリクス型の液晶表示装
置において、液晶ダイレクターの配向ベクトルの方角を
制御することにより、広視野角を実現するとともに、デ
ィスクリネーションの出現による表示画面のざらつきを
防止する。 【構成】 表示電極（１７）の周縁部に配向制御電極
（２２）を配置した構造で、共通電極（３２）中に電極
不在部である配向制御窓（３３ａ）を形成し、配向制御
電極（２２）と共通電極（３２）の電位差を表示電極
（１７）と共通電極（３２）の電位差よりも小さく設定
する。または、同様に表示電極（１７）中に配向制御窓
（３３ｂ）を形成し、配向制御電極（２２）と共通電極
（３２）の電位差を表示電極（１７）と共通電極（３
２）の電位差よりも大きく設定する。

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し、特
に、液晶ダイレクターの配向を制御することにより、広
視野角と高表示品位を達成した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は小型、薄型、低消費電力
などの利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実
用化が進んでいる。特に、スイッチング素子として、薄
膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）を用いたアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置は、精細な動画表示が
可能となりＴＶのディスプレイなどに使用されている。
【０００３】液晶表示装置は図１５に示すように、ガラ
スなどの透明基板上にマトリクスパターンが設けられて
なるＴＦＴ基板（２）と、共通電極を有する対向基板
（４）が、厚さ数μｍの液晶層（３）を挟んで貼り合わ
され、更にこれを、偏光軸方向が互いに直交する２枚の
偏光板（１，５）で挟み込むことによって構成される。
ＴＦＴ基板（２）は、ゲートライン及びドレインライン
が交差配置された交点にＴＦＴが形成され、マトリクス
状に配置された表示電極に接続させた構造を有してい
る。ゲートラインは線順次に走査選択されて、同一走査
線上のＴＦＴを全てＯＮとし、これと同期したデータ信
号をドレインラインを介して各表示電極に供給する。共
通電極もまた、ゲートラインの走査に同期して電位が設
定され、対向する各表示電極間の表示画素容量に電位差
を与えて液晶を駆動する。
【０００４】特に、ＥＣＢ（Electrically Controlled
Birefringence：電圧制御複屈折）方式の液晶表示装置
では、電圧印加により液晶ダイレクターの配向状態を制
御し、光源より入射される白色光に複屈折変化を生じさ
せて光シャッター機能を持たせている。例えば、液晶層
（３）として負の誘電率異方性を有するネマチック液晶
を用いることにより、液晶ダイレクターの初期配向を、
基板面に対して垂直方向に設定したものはＶＡＮ（Vert
ically Aligned Nematic）型と呼ばれる。
【０００５】図１５において、ＴＦＴ基板（２）側から
入射される白色光は、第１の偏光板（１）により直線偏
光に変化する。電圧無印加時には、この入射直線偏光は
液晶層（３）中で複屈折を受けず、第２の偏光板（５）
によって遮断され表示は黒となる（ノーマリ・ブラック
・モード）。そして、液晶層（３）に所定の電圧を印加
すると、誘電率異方性が負の液晶ダイレクターは、配向
ベクトルを電界方向とのなす角を直角に近付ける方向に
変化する。液晶はまた、屈折率に異方性を有するため、
入射直線偏光が複屈折を受けて楕円偏光となり、光が第
２の偏光板（５）を透過するようになる。透過光強度は
印加電圧に依存するため、印加電圧を画素ごとに調整す
ることにより階調表示が可能となり、各画素の明暗（白
黒）が全体として表示画像に視認される。
【０００６】また、ＶＡＮ型では、両基板（２、４）表
面にポリイミドなどの高分子膜を形成しこれにラビング
処理を行うなどにより、液晶ダイレクターの初期垂直配
向にプレチルト角を賦与して配向を制御している。更
に、光路にカラーフィルターを設置し、ＥＣＢによる光
シャッター効果にカラー化を組み合わせることにより、
カラー表示が実現される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】続いて、従来の液晶表
示装置の問題点について説明する。図１６は、図１５に
示されたＥＣＢ方式を用いた従来の液晶表示装置の駆動
時の光の透過状態を示した平面図である。上の説明では
省略したが、通常、対向基板側にはメタルなどの遮光膜
が設けられており、マトリクス配置された画素に対応す
る開口部（２０１）を除いて、光の透過を遮断してい
る。この遮光領域（２００）では、画素間の光漏れが防
止されて黒色となり、表示のコントラスト比を向上する
ものである。各開口部（２０１）では光の透過率が制御
されて、所望の表示が得られることになるが、この開口
部（２０１）においても、ディスクリネーション（２０
２）と呼ばれる黒領域が生じる。ディスクリネーション
とは、液晶の配向ベクトルが互いに異なる領域が複数存
在するとき、その境界線上で、液晶ダイレクターの配向
が乱れ、他の領域とは異なる透過率を示す領域である。
【０００８】ネマチック相の液晶ダイレクターは、電圧
印加時の配向ベクトルが電界方向に対する角度のみで束
縛され、電界方向を軸とした方位角は解放されている。
即ち、電界効果のみでは電界方向を対称軸として回転さ
せて得られるような複数の方角へ向いた配向ベクトルが
可能である。そのため、ＴＦＴ基板は表面に電極による
凹凸が有り表面配向処理が不均一になっていることや、
セル内の電極間の電位差による横方向の電界が存在して
いることなどの原因により配向ベクトルが互いに異なっ
た領域が生じる。部分的にも配向ベクトルの異常が存在
すると、液晶の連続体性のために、これに従うような方
位角を有する配向ベクトルがある領域に渡って広がる。
このようなことがセルの複数個所で起きれば、電界方向
とのなす角が同じでありながら、方位角が異った配向ベ
クトルを有する領域が複数生じる。これらの領域の境界
線は透過率が他と異なっており、ディスクリネーション
となる。画素ごとに異なる形状のディスクリネーション
が多発すると、画面にざらつきが生じたり、期待のカラ
ー表示が得られないなどの問題が招かれる。
【０００９】また、各領域の配向ベクトルが、表示領域
中で不規則になると視角依存性が高まる問題がある。更
に、ラビング時に生ずる静電気が、ＴＦＴの閾値や、相
互コンダクタンスの変化を招く、いわゆる静電破壊の問
題もある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題に鑑
みてなされたもので、第１に、行列配置された表示電
極、及び、該表示電極に信号を供給する薄膜トランジス
タを有する薄膜トランジスタ基板と、共通電極を有する
対向基板と、前記薄膜トランジスタ基板と前記対向基板
の間隙に注入された液晶とから構成される液晶表示装置
において、前記薄膜トランジスタ側には、前記表示電極
に絶縁された配向制御電極が設けられ、該配向制御電極
に前記表示電極と異なる電位を与えることにより、液晶
の配向を制御した構成である。
【００１１】第２に、第１の構成において、前記配向制
御電極は、前記表示電極の周縁を囲って配置された構成
である。第３に、第１の構成において、前記配向制御電
極は、前記表示電極以外の全領域に設けられた構成であ
る。第４に、第１から第３のいずれかの構成において、
前記配向制御電極は平面的に前記表示電極に一部重畳し
た構成である。
【００１２】第５に、第４の構成において、前記配向制
御電極と表示電極の重畳部は、補助容量として作用し、
該補助容量は、前記表示電極と共通電極によって形成さ
れた表示画素容量に並列配置された構成である。第６
に、第１の構成において、前記薄膜トランジスタは、ゲ
ート電極を上層に配置した正スタガー構造であり、前記
配向制御電極は前記ゲート電極と同一層に形成された構
成である。
【００１３】第７に、第２の構成において、前記共通電
極中には、前記表示電極に対向する領域において電極の
不在部分である配向制御窓が設けられるとともに、前記
配向制御電極の電位は、前記共通電極との実効電位差が
前記表示電極と前記共通電極との実効電位差よりも小さ
く設定された構成である。第８に、第２の構成におい
て、前記表示電極には、電極の不在部分である配向制御
窓が形成されるとともに、前記配向制御電極の電位は、
前記共通電極との実効電位差が前記表示電極と前記共通
電極との実効電位差よりも大きく設定された構成であ
る。
【００１４】第９に、第７または第８の構成において、
前記配向制御窓は、前記表示電極の略対角線に沿ったＸ
字型に対応して形成された構成である。
【００１５】
【作用】前記第１の構成で、表示電極と異なる電位の配
向制御電極を設けたことにより、配向制御電極、表示電
極及び共通電極の間の電位差でセル内の電界が制御され
て、配向ベクトルの方位角が指定される。即ち、表示電
極と配向制御電極との電位差によってセル内の電界方向
を基板の法線方向から所定の方向に傾斜させることによ
り、初期配向方向と電界方向との間に角度が付与される
ため、電圧印加時に、液晶ダイレクターは、電界方向と
初期配向方向とのなす角を最短で増大させる方角へ傾斜
し、電界効果と合わせて配向ベクトルがただ一つに決定
される。
【００１６】前記第２の構成で、配向制御電極を表示電
極の周縁に設けたことにより、液晶ダイレクターは、表
示電極の４辺において同等の制御を受け、配向ベクトル
の方角が、それぞれの辺に直角になるように傾斜する。
各辺で配向状態が制御されると、液晶はその連続体性の
ために表示領域の中央部まで同じ配向ベクトルに揃えら
れる。
【００１７】前記第３の構成で、配向制御電極を表示電
極以外の全領域に設けたことにより、非表示領域の光り
漏れが防止されるので、対向基板側に遮光膜を設ける必
要がなくなり、製造コストが削減される。前記第４の構
成で、配向制御電極を表示電極に重畳させたことによ
り、表示電極の周囲からの光り漏れが防止されるので、
遮光膜を対向基板側に形成する場合でも、配向制御電極
の外周のエッジを基準にマージンが取れるため、貼り合
わせマージンによる開口率の損失が避けられる。また、
第５の構成では、この重畳部が補助容量として用いられ
るので、補助容量電極の形成が不要となり、製造コスト
が削減されるとともに、開口率の損失が防止される。
【００１８】前記第６の構成で、薄膜トランジスタに正
スタガー型のものを用い、配向制御電極を薄膜トランジ
スタのゲート電極と同一層、同一材料で形成したことに
より、配向制御電極をゲート電極と同時に形成すること
ができ、製造コストが削減される。前記第７または第８
の構成で、表示電極あるいは共通電極に電極不在部分で
ある配向制御窓を設けることにより、これに対応する部
分では電界が生じず、液晶ダイレクターは初期配向状態
に固定される。そのため、配向制御電極の近傍部分と、
配向制御窓の近傍部分において、それぞれの作用で液晶
ダイレクターが束縛される。即ち、液晶の連続体性によ
りそれぞれの配向制御電極によって配向ベクトルが均一
に揃えられるとともに、表示領域内で配向ベクトルの方
角を互いに異にした各ゾーンの境界が配向制御窓によっ
て固定される。
【００１９】また、配向制御窓のエッジ部では、電界は
液晶層中を、対向する電極へ向かって電極存在領域から
電極不在領域へ斜めに生じる。即ち、配向制御窓に対向
する部分の電極から生じる電界は、配向制御窓を避けて
電極存在部分へ引かれる。そのため、第７の構成につい
て、共通電極中に配向制御窓が形成されたセルでは、配
向制御電極と共通電極との実効電位差を表示電極と共通
電極との実効電位差よりも小さく設定し、第８の構成に
ついて、表示電極中に配向制御窓を形成するセルでは、
配向制御電極と共通電極との実効電位差を表示電極と共
通電極との実効電位差よりも大きく設定する。特に配向
制御窓の形状を表示領域の略対角線に沿ったＸ字型にす
ることにより、配向制御電極の作用によって傾斜された
電界の方角と、配向制御窓によって傾斜された電界の方
角が１／２直角程度になる。そのため、セルの任意の断
面について、各ゾーンでは、配向制御電極による電界の
傾斜方向と配向制御窓による電界の傾斜方向が一致し、
これら２つの作用によりゾーン内の配向状態が均一にさ
れる。また、このようにＸ字型の配向制御窓によって４
つに等分割された画素では、配向ベクトルがそれぞれの
ゾーンで互いに異なる４つの方角へ向くので、これらの
ゾーンの透過光の合成により、４つの優先視角を持った
広視野角の表示が実現される。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面を参照し
ながら説明する。図１は２画素分の電極パターンを示し
た平面図である。基板上にゲートライン（１２）とドレ
インライン（２０）が直交配置され、これらに囲われた
領域には表示電極（１７）が配置されている。両ライン
（１２，２０）の交差部にはＴＦＴが形成されており、
そのソース電極（１８）が表示電極（１７）に接続され
ている。表示電極（１７）の周縁には配向制御電極（２
２）が囲い配置され、行方向に互いに接続されている。
図の点線で示したＸ字型の領域は、不図示である対向基
板上の共通電極において、電極の不在部分として形成さ
れた配向制御窓（３３ａ）が、表示電極（１７）に平面
的に対応している領域である。
【００２１】続いて、図１のＡ−Ａ線部分の断面図であ
る図２も参照しながら詳細に説明する。ガラスなどの透
明基板（１０）上には、例えばＣｒのスパッタリングと
フォトエッチにより、厚さ約１５００Åのゲート電極
（１１）及びゲートライン（１２）が設けられている。
これらを覆う全面にはＳｉＮXがＣＶＤにより２０００
Å〜４０００Åの厚さに積層されてゲート絶縁膜（１
３）となっている。ゲート電極（１１）上には、ゲート
絶縁膜（１３）に続いて、ａ−Ｓｉ（１４）、エッチン
グストッパー（１５）、Ｎ+ａ−Ｓｉ（１６）がＣＶＤ
成膜とフォトエッチにより順次島状に積層され、ＴＦＴ
のチャンネル及びコンタクト層を構成している。一方、
ゲート絶縁膜（１３）上の他の領域では、ＩＴＯのスパ
ッタリングとフォトエッチにより厚さ１０００Å程度の
表示電極（１７）が形成されている。最上層はソース・
ドレイン配線であり、例えばスパッタリングで１０００
Å／７０００Åの厚さに積層したＭｏ／Ａｌを、フォト
エッチでパターニングして得られたソース電極（１
８）、ドレイン電極（１９）及びドレインライン（２
０）である。
【００２２】以上はＴＦＴ基板の一般的な構造であり、
本願では更に、ＳｉＮXなどの層間絶縁膜（２１）を全
面に被覆した後、表示電極（１７）の周縁部に配向制御
電極（２２）を囲い配置している。ＳｉＮXはＣＶＤな
どにより０．５〜１μｍの厚さに積層している。配向制
御電極（２２）は、層間絶縁膜（２１）上に、例えばＡ
ｌ、Ｃｒ，Ｍｏなどを積層してパターニングすることに
より形成されている。配向制御電極（２２）は図１に示
すように、表示電極（１７）の周囲を取り囲むように配
置してあり、かつ、同一行の画素について互いに接続し
ている。
【００２３】更に、全面には表面配向処理として垂直配
向用にポリイミドなどの配向膜（２３）を積層すること
により、液晶ダイレクター（４０）の初期配向を基板の
法線方向に規定している。配向膜（２３）のラビング処
理は不要である。尚、本発明では、ＴＦＴ基板はここに
挙げた構造に限定されることはない。一方、液晶層（４
１）を挟んでＴＦＴ基板に対向配置された透明基板（３
０）上には、表示部を開口して非表示部の光の透過を遮
断する遮光膜（３１）が、Ｃｒなどにより形成され、こ
れを覆う全面にはＩＴＯが成膜されて共通電極（３２）
となっている。共通電極（３２）には、図１の点線で示
すように表示領域中をＸ字型にエッチング除去すること
により、電極不在部分である配向制御窓（３３ａ）が形
成されている。更に、全面にはＴＦＴ基板側と同様の垂
直配向膜（３４）が形成されて、対向基板となってい
る。共通電極（３２）は、４隅で、銀ペーストなどによ
りＴＦＴ基板側へ接続されて、ＴＦＴ基板側の入力端子
から信号が印加される。行ごとに接続された配向制御電
極（２２）もこの入力端子へ共通に接続され、共通電極
と同じ信号が入力される。
【００２４】図３に、本実施例の液晶表示装置を駆動し
た時のセル内の様子を断面的に示している。表示電極
（１７）の両側に配向制御電極（２２）が配置され、液
晶層（４１）を挟んで共通電極（３２）がある。本実施
例では、配向制御電極（２２）と共通電極（３２）の実
効電位差を、表示電極（１７）と共通電極（３２）の実
効電位差よりも小さく設定されているため、表示領域の
周縁部では、電界（４２）が表示電極（１７）から共通
電極（３２）へ向かって、表示領域内から表示領域外へ
斜め方向に生じる。これにより、液晶ダイレクター（４
０）は、配向ベクトルと電界（４２）との成す角ととも
に、電界方向を軸とした方位角も指定される。即ち、初
期配向ベクトルと電界方向がある角度を有していると、
液晶の連続体性に基づく弾性のため、電界印加時、最短
でこの角を増大させる方向へ配向ベクトルが変化するこ
とによりエネルギー的に安定となる。この作用は、図４
に示すように表示電極（１７）の４辺について点対称で
ある。また、共通電極（３２）中の配向制御窓（３３
ａ）は電極不在であるため、この近傍では電界が生じな
いか、または、弱く、液晶ダイレクター（４０）は初期
配向状態に固定されている。
【００２５】このために、液晶ダイレクター（４０）は
配向制御電極（２２）により表示領域の４辺について点
対称に配向ベクトルの方角が指定されるとともに、配向
制御窓（３３ａ）により配向ベクトルの異なった領域の
境界線が固定されるので、液晶の連続体性により、全て
の画素において配向ベクトルを対称的に、かつ、それぞ
れのゾーンについて均一に束縛できる。画素表示部は配
向制御窓（３３ａ）により仕切られた４つのゾーン
（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）に分割されるが、例えば、画面の上
方向からの視認については、ゾーン（Ｕ）とゾーン
（Ｄ）との平均調と、ゾーン（Ｌ，Ｒ）との合成光が、
正面からの視認に近い透過光として認識される。他の方
向についても同様に正面と同等の透過光が視認されの
で、視角依存性が低減され、広視野角が実現される。
【００２６】図５は、本実施例の液晶表示装置の駆動時
の光の透過状態を示した平面図である。遮光膜による黒
領域（１００）中に、開口部（１０１）がマトリクス状
に設けられており、表示はこれら開口部（１０１）で制
御された各階調の透過光の巨視的な合成として実現され
る。各開口部（１０１）は、図４に示した画素であり、
全開口部（１０１）について同一の配向制御窓による境
界線（１０２）が黒く表れるが、画素ごとにばらつきは
なく表示に悪影響はでない。
【００２７】このように本発明により、上下左右方向に
ついて視角特性が向上され、広視野角の表示が実現され
るとともに、ディスクリネーションのばらつきが抑制さ
れて表示品位が向上する。尚、以上で説明した作用は印
加電圧の正負の極性が反転した場合も同様である。特
に、本実施例の液晶表示装置の駆動方法について、配向
制御電極（２２）を共通電極（３２）に接続することに
より、配向制御電極（２２）用の特別な駆動回路が不要
になる。配向制御電極（２２）を共通電極（３２）と同
電位に設定することにより、これら両電極（２２，３
２）間の電位差が無くなり、表示電極（１７）と共通電
極（３２）間の電位差よりも小さくなり、図３に示すよ
うなセル内の電界分布が得られる。
【００２８】実験的に、配向制御電極（２２）を表示電
極（１７）に近接して配置することにより、上で述べて
きた配向ベクトルの制御作用は高まる。そのため、配向
制御電極（２２）は、平面的に表示電極（１７）の周囲
に接するか、または、一部を重畳させることが望まし
い。特に本実施例では、図１に示されているように、配
向制御電極（２２）を表示電極（１７）に部分的に重畳
させることにより、この重畳部を補助容量として機能さ
せている。
【００２９】また、この構造により、表示電極（１７）
の周縁部の透過光が遮光されるので、対向基板側の遮光
膜（３２）は貼り合わせマージンを小さく形成して開口
率を向上することができる。即ち、表示電極（２２）の
周縁ではなく、配向制御電極（２２）の外側周縁を基準
にしてマージンを設定できるので、全マージンによる開
口率の損失は、ＴＦＴ基板側における配向制御電極（２
２）のアライメントマージンのみに低減される。
【００３０】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
平面構造は図１に示した第１の実施例と同様であり、Ａ
−Ａ線部に沿った断面構造は図６に示している。本実施
例は第１の実施例において、共通電極（３２）に設けて
いた配向制御窓を、これに対応する位置で、図６におい
て（３３ｂ）で示されるように、表示電極（１７）中に
設け、かつ、配向制御電極（２２）と共通電極（３２）
の実効電位差を、表示電極（１７）と共通電極（３２）
の実効電位差よりも大きく設定するものである。配向制
御窓（３３ｂ）は、ＩＴＯのパターニング時に、表示電
極（１７）と同時に開口される。
【００３１】この構成により、図７に示すように、配向
制御電極（２２）と共通電極（３２）の電位差が大きい
ため、表示領域の周縁部において、電界（４２）が共通
電極（３２）から表示電極（１７）へ向かって、表示領
域内から表示領域外へ斜め方向に生じるとともに、配向
制御窓（３３ｂ）の近傍では電界が不在になる。この場
合、液晶ダイレクター（４０）は第１の実施例の図３と
比べて、反対の方角へ向いた配向ベクトルを有すること
になるので、図８に示すように、第１の実施例と同様、
液晶の連続体性により、表示領域内において配向ベクト
ルの方角を点対称に束縛でき、視角依存性が低減され、
また、ディスクリネーションのばらつきが抑制される。
【００３２】本発明では特に、図３及び図７に示すよう
に、配向制御窓（３３）のエッジ部では電界（４２）の
方向が斜めになるため、この方向を、配向制御電極（２
２）による電界（４２）の斜め方向に揃える目的で、対
向基板側に配向制御窓（３３ａ）を設ける場合は、配向
制御電極（２２）と共通電極（３２）の電位差を、表示
電極（１７）と共通電極（３２）の電位差よりも小さく
設定し、ＴＦＴ基板側に配向制御窓（３３ｂ）を設ける
場合は、配向制御電極（２２）と共通電極（３２）の電
位差を、表示電極（１７）と共通電極（３２）の電位差
よりも大きく設定する。
【００３３】尚、第１及び第２の実施例では、配向制御
電極（２２）を最上層に配置しているが、配向制御電極
（２２）をゲート電極（１１）及びゲートライン（１
２）と同じ層に配置することもできる。即ち、図１に示
した平面電極配置において、配向制御電極（２２）を表
示電極（１７）の下部に形成することも可能である。こ
の場合、Ｃｒをエッチング時に、ゲート電極（１１）及
びゲートライン（１２）と同時に形成できるので、製造
プロセスが削減される。
【００３４】ＴＦＴ部の断面構造は図示の都合上図２の
ように示したが、実際は、液晶層（４１）の厚さが５〜
１０μｍであるのに対して、ＴＦＴ部の膜厚はせいぜい
１〜２μｍであり、また、画素ピッチは１００〜２００
μｍ程度である。本願の主な構成内容は、表示電極（１
７）の周囲に配向制御電極（２２）を囲い配置するとこ
ろにある。そのため巨視的に見れば、配向制御電極（２
２）が表示電極（１７）よりも上にあるか下にあるかは
あまり問題ではなく、いずれの構造でも図３と図４及び
図７と図８に示したと同じ作用効果を生じる。
【００３５】続いて、第１及び第２の実施例にそれぞれ
類似した第３及び第４の実施例を説明する。基本的な作
用効果は第１及び第２の実施例と同様であるので詳細な
説明は省略する。図９は第３及び第４の実施例に共通の
平面図である。本実施例ではＡｌ，Ｃｒ，Ｍｏなどの光
不透過性の導電材料で形成された配向制御電極（２
２’）が全面的に設けられ、表示領域に対応する部分が
エッチングにより開口されている。即ち、配向制御電極
（２２’）は、ＴＦＴ、ゲートライン（１２）及びドレ
インライン（２０）上を全て被覆して形成されている。
また、配向制御電極（２２’）は表示電極（１７）の周
縁部に部分的に重畳されている。
【００３６】図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図を図１０及
び図１１に示す。図１０は第３の実施例の構造であり、
共通電極（３２）側に配向制御窓（３３ａ）が設けられ
ている。図１１は第４の実施例の構造であり、表示電極
（１７）側に配向制御窓（３３ｂ）が設けられている。
これらの構造では配向制御電極（２２’）が遮光膜の役
割を果たすので、両図から明らかなように、対向基板側
には遮光膜は設けられていない。このように遮光膜がＴ
ＦＴ基板側に設けられた構造では、対向基板側に設けら
れた場合に比べて、貼り合わせマージンによる有効表示
領域の縮小が避けられ、開口率が向上する。
【００３７】特に図１０のセルでは、図３に示すよう
に、配向制御電極（２２’）と共通電極（３２）の実効
電位差が、表示電極（１７）と共通電極（３２）の実効
電位差よりも小さいことが要求されるため、配向制御電
極（２２’）を共通電極（３２）に接続して同電位に設
定することができる。またこの時、配向制御電極（２
２’）を表示電極（１７）に積極的に重畳させて、この
重畳部を補助容量として機能させることもできる。
【００３８】次に、本発明の第５の実施例を説明する。
図１２は、電極パターンを示す平面図である。ゲートラ
イン（６０）とドレインライン（５４）が直交配置さ
れ、これらに囲まれた領域には表示電極（５３）が配置
されている。両ライン（５４，６０）の交差部には正ス
タガー型のＴＦＴが形成されており、表示電極（５３）
の一部をソース電極（５５）としている。表示電極（５
３）の周縁部には、配向制御電極（６１）が囲い配置さ
れ、同一行について互いに接続されている。点線で示さ
れたＸ字型の領域は、不図示である対向基板側の共通電
極において電極の不在部分として形成された配向制御窓
（７３ａ）に平面的に対応する領域である。
【００３９】図１３は図１２のＣ−Ｃ線に沿った断面図
である。ガラスなどの透明基板（５０）上には、例えば
Ｃｒのスパタリングとフォトエッチにより遮光膜（５
１）が形成され、これを被覆してＳｉＮXなどが全面に
積層されて層間絶縁膜（５２）となっている。層間絶縁
膜（５２）上には、ＩＴＯのスパッタリングとフォトエ
ッチにより、一部がソース電極（５５）となる表示電極
（５３）、及び、一部がドレイン電極（５６）となるド
レインライン（５４）が形成されている。
【００４０】ソース及びドレイン配線（５３，５４，５
５，５６）上には、ａ−Ｓｉ（５７）、ＳｉＮX、Ａｌ
を順次積層し、この積層体を同一のマスクでエッチング
することにより、ゲートライン（６０）と配向制御電極
（６１）が形成されている。ａ−Ｓｉはチャンネル層、
ＳｉＮXはゲート絶縁膜（５８）、Ａｌはゲートメタル
である。遮光膜（５１）に対応する領域では、ゲートラ
イン（６０）の一部はゲート電極（５９）としてソース
及びドレイン電極（５５，５６）上に形成され、ａ−Ｓ
ｉ（５７）、ゲート絶縁膜（５８）、ゲート電極（５
９）が順次積層された正スタガー型のＴＦＴとなってい
る。配向制御電極（２２）は、ＴＦＴと同様に、ａ−Ｓ
ｉ、ＳｉＮX、Ａｌの３層構造からなり、表示電極（１
７）の周縁に囲い配置されている。
【００４１】更に、全面にはポリイミドなどの垂直配向
膜（６２）が被覆されてＴＦＴ基板となる。一方、ガラ
スの透明基板（７０）上には、Ｃｒの遮光膜（７１）、
及び、これを覆う全面にＩＴＯの共通電極（７２）が形
成され、共通電極（７２）中にはエッチングにより配向
制御窓（７３ａ）が開口されている。更に全面には垂直
配向膜（７４）が被覆されている。この対向基板は液晶
層（４１）を挟んで、ＴＦＴ基板に対向配置される。共
通電極（７２）は４隅で銀ペーストなどによりＴＦＴ基
板側に接続される。
【００４２】本実施例の構造では、第１の実施例と同様
に、配向制御電極（６１）と共通電極（７２）の電位差
を、表示電極（５３）と共通電極（７２）の電位差より
も小さく設定する。これにより、セル内の電界は図３に
示すものと同様の分布となり、液晶ダイレクター（４
０）の配向は、平面的に図４のようになる。作用効果の
詳細な説明は第１の実施例で説明したのでここでは省略
する。この構造は上で述べたことから明らかな如く、３
枚のマスクで製造可能であるため、製造コストが削減さ
れる。
【００４３】続いて、本発明の第６の実施例を説明す
る。本実施例は、第３の実施例において、共通電極（７
２）に設けていた配向制御窓を、これに対応する位置
で、図１４において（７３ｂ）で示されるように、表示
電極（５３）中に設け、かつ、配向制御電極（６１）と
共通電極（７２）の電位差を、表示電極（５３）と共通
電極（７２）の電位差よりも大きく設定するものであ
る。配向制御窓（７３ｂ）は、ＩＴＯのパターニングに
より、ソース・ドレイン配線（５３，５４，５５，５
６）と同時に開口される。これにより、セル内の電界は
図７に示すと同様の分布となり、液晶ダイレクター（４
０）の配向は、平面的に図８のようになる。作用効果は
第２の実施例と同様であるのでここでの説明は省略す
る。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、配向制
御電極で表示画素内の配向ベクトルを対称的に束縛し、
また、配向制御窓でこれら配向ベクトルが互いに異なる
領域の境界線を固定することにより、視角依存性が低減
して広視野角での表示が可能となるとともに、画素ごと
に異なる不均一なディスクリネーションの出現が防止さ
れ、画面のざらつきがなくなり、表示品位が向上した。
【００４５】また、配向膜のラビング処理が不要になる
ため、製造コストが削減されるとともに、ラビング時に
生ずる静電気がなくなり、ＴＦＴの静電破壊が防止され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１または第２の実施例に係る液晶表
示装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の作用効果を説明する断
面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の作用効果を説明する平
面図である。
【図５】本発明の作用効果を説明する平面図である。
【図６】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例の作用効果を説明する断
面図である。
【図８】本発明の第２の実施例の作用効果を説明する平
面図である。
【図９】本発明の第３及び第４の実施例に係る液晶表示
装置の平面図である。
【図１０】図１０のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第５または第６の実施例に係る液晶
表示装置の平面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１４】図１２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１５】液晶表示装置の構成図である。
【図１６】従来の問題を説明する平面図である。
【符号の説明】 １，５ 偏光板 ２ ＴＦＴ基板 ３ 液晶層 ４ 対向基板 １０，３０，５０，７０ 透明基板 １１，５９ ゲート電極 １２，６０ ゲートライン １３，５８ ゲート絶縁膜 １４，５７ ａ−Ｓｉ １５ エッチングストッパー １６ Ｎ+ａ−Ｓｉ １７，５３ 表示電極 １８，５５ ソース電極 １９，５６ ドレイン電極 ２０，５４ ドレインライン ２１，５２ 層間絶縁膜 ２２，６１ 配向制御電極 ２３，３４，６２，７４ 垂直配向膜 ３１，７１ 遮光膜 ３２，７２ 共通電極 ３２，７２ 配向制御窓 ４０ 液晶ダイレクター ４１ 液晶層 ４２ 電界 １００，２００ 遮光領域 １０１，２０１ 開口部 １０２，２０２ 境界線（ディスクリネーション） Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ 表示ゾーン

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 行列状に配置された表示電極、及び、該
    表示電極に接続された薄膜トランジスタを有する薄膜ト
    ランジスタ基板と、 共通電極を有する対向基板と、 前記薄膜トランジスタ基板と前記対向基板の間隙に注入
    された液晶とから構成される液晶表示装置において、 前記薄膜トランジスタ基板側には、前記表示電極と絶縁
    された配向制御電極が設けられ、該配向制御電極に前記
    表示電極と異なる電位を与えることにより、液晶の配向
    を制御したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記配向制御電極は、前記表示電極の周
    縁を囲って配置されていることを特徴とする請求項１記
    載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記配向制御電極は、前記表示電極以外
    の全領域に設けられていることを特徴とする請求項１記
    載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記配向制御電極は、平面的に前記表示
    電極に近接していることを特徴とする請求項２または請
    求項３記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記配向制御電極は平面的に前記表示電
    極に一部重畳していることを特徴とする請求項１から請
    求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記配向制御電極と表示電極との重畳部
    は、補助容量として作用し、該補助容量は、前記表示電
    極と共通電極によって形成された表示画素容量に並列配
    置されていることを特徴とする請求項５記載の液晶表示
    装置。
  7. 【請求項７】 前記配向制御電極は、行方向に互いに接
    続されていることを特徴とする請求項１または請求項２
    記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記薄膜トランジスタはゲート電極を上
    層に配置した正スタガー構造であり、前記配向制御電極
    は前記ゲート電極と同一層かつ同一材料に形成されてい
    ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶
    表示装置。
  9. 【請求項９】 前記共通電極には、前記表示電極に対向
    する領域において、所定の形状の電極不在部分である配
    向制御窓が設けられていることを特徴とする請求項１か
    ら請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記配向制御電極の電位は、前記共通
    電極との実効電位差が前記表示電極と前記共通電極との
    実効電位差よりも小さくなるように設定されることを特
    徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記表示電極には、所定の形状の電極
    不在部分である配向制御窓が設けられていることを特徴
    とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の液晶表
    示装置。
  12. 【請求項１２】 前記配向制御電極の電位は、前記共通
    電極との実効電位差が前記表示電極と前記共通電極との
    実効電位差よりも大きくなるように設定されていること
    を特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記配向制御窓は、前記表示電極の略
    対角線に沿ったＸ字型に対応して形成されていることを
    特徴とする請求項９または請求項１１記載の液晶表示装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記配向制御電極は、前記共通電極と
    同電位に設定されることを特徴とする請求項１または請
    求項１０記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】 行列状に配置された表示電極、該表示
    電極に信号を供給する薄膜トランジスタ、及び、前記表
    示電極に絶縁配置された配向制御電極を有する薄膜トラ
    ンジスタ基板と、 所定の形状の電極不在部分である配向制御窓が形成され
    た共通電極を有する対向基板と、 前記薄膜トランジスタ基板と前記対向基板の間隙に注入
    された液晶とから構成され、前記配向制御電極に前記表
    示電極と異なる電位を与えることにより液晶の配向を制
    御した液晶表示装置において、 前記表示電極と、前記薄膜トランジスタのソース電極及
    びドレイン電極は、同一材料の透明導電膜からなり、前
    記薄膜トランジスタは、前記ソース電極とドレイン電極
    を被覆して順次積層された半導体層、絶縁膜、及び、金
    属膜が同じパターンに形成されてなり、前記配向制御電
    極は前記薄膜トランジスタと同じ構成であることを特徴
    とする液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 行列状に配置された表示電極、該表示
    電極に信号を供給する薄膜トランジスタ、前記表示電極
    中の電極不在部分である配向制御窓、及び、前記表示電
    極に絶縁配置された配向制御電極を有する薄膜トランジ
    スタ基板と、 共通電極を有する対向基板と、 前記薄膜トランジスタ基板と前記対向基板の間隙に注入
    された液晶とから構成され、前記配向制御電極に前記表
    示電極と異なる電位を与えることにより液晶の配向を制
    御した液晶表示装置において、 前記配向制御窓を有する前記表示電極と、前記薄膜トラ
    ンジスタのソース電極及び前記ドレイン電極は、同一の
    透明導電膜からなり、前記薄膜トランジスタは、前記ソ
    ース電極とドレイン電極を被覆して順次積層された半導
    体層、絶縁膜、及び、金属膜からなり、前記配向制御電
    極は前記薄膜トランジスタと同じ構成であることを特徴
    とする液晶表示装置。
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