JPH0728065A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0728065A
JPH0728065A JP17453193A JP17453193A JPH0728065A JP H0728065 A JPH0728065 A JP H0728065A JP 17453193 A JP17453193 A JP 17453193A JP 17453193 A JP17453193 A JP 17453193A JP H0728065 A JPH0728065 A JP H0728065A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い視角範囲で視認性のよい液晶表示装置を
提供する。 【構成】 一画素を複数の配向方向の異なる領域(a,
b)と複数の印加電圧が異なる領域(A,B)に分割す
る。配向方向の異なる領域が存在するため、上下方向に
対称な透過光特性を示す。更に、印加電圧が異なる領域
同士の面積比及び印加電圧比を調整することにより、低
階調表示の視角依存性を緩和し、視認性を向上する。

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するも
のである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置はX、Y電極が付いた2枚
のガラス板の間に5um厚程度の液晶を挟み込み、上記
X−Y電極に印加するに電圧によって液晶分子の動きを
制御することにより画像表示を行なう方式である。
【0003】液晶をXYマトリクス駆動(時分割駆動)
する場合、例えばパーソナルコンピュータやワードプロ
セッサのように走査線の本数が多くなると、表示させた
い画素(選択画素)を表示させない画素(非選択画素)
にかかる実効電圧の差が小さくなる。このため、表示画
像のコントラストが低下する問題が生じる。このコント
ラスト低下の問題を防ぎ、高走査線(大容量)ディスプ
レイを実現する方式として薄膜トランジスタを用いたア
クティブマトリクス駆動法が研究されている。
【0004】薄膜トランジスタを液晶表示装置に応用す
る場合、歩留まり良くかつ低コストに薄膜トランジスタ
アレイを形成する必要がある。一方大画面の表示装置や
車載用表示装置等へ応用する場合には特にあらゆる視野
から見て、視角依存性の無い表示装置の出現が望まれて
いる。しかし、液晶表示装置の場合には図25に示され
るような固有の視角依存性がある。特に、上下方向の視
角特性がせまく、階調反転が起こらずコントラスト5:
1以上が確保できる視角範囲は30度しかなく、液晶表
示装置の応用拡大を妨げている原因になっていた。した
がって、歩留まりよく、低コストで視角依存性の少ない
表示装置の出現が望まれている。特に、近年液晶表示装
置の大型化や車載などの用途拡大に伴い、この視角依存
性は大きな課題となりつつある。
【0005】そこで、画素を3分割し、それぞれの領域
の液晶に異なる電圧を印加する方法が提案された。(”
アクティブ−マトリクス LCDs ユージング グレ
イ−スケール イン ハーフトーン メソッド”,K.
サーマ,H.フランクリン,M.ジョンソン,K.フロ
スト,A.バーノ,1989 SID インターナショ
ナル シンポジウム ダイジェスト オブ テクニカル
ペイパーズ(”active−matrix LCD
s using gray−scale inhalf
tone method”1989 SID Inte
rnational symposium diges
t of technical papers)20巻
148ページあるいは特開平2−12号公報、特開平
3−122621号公報参照)これは図26に示すよう
に、コンデンサCC 2 ,CC 3 を挿入することにより、
各分割領域の液晶容量CL C 1 ,CL C 2 ,CL C 3
異なる電圧が印加される構造となっている。
【0006】以下では、この構造で視角が広がる原因に
ついて述べる。この構造では、ツイステッドネマチック
(TN)と言われる液晶表示モードが用いられている。
図27にTNモードの電圧−透過率特性を示す。この電
圧−透過率特性において視角依存性が比較的緩やかなの
は、電圧範囲XとYである。もし、図28に示すように
画素電極281を領域A,B,Cに3分割して、コンデ
ンサにより電圧分割すれば、各領域の電圧−透過率特性
は図29のようになる。もし、図29に示すように電圧
V1が印加されれば、領域Aは視角依存性は劣化する
が、領域B,Cはまだ視角依存性の緩やかな状態にあ
り、画素全体としては視角依存性は緩やかである。さら
に、電圧V2が印加されれば、領域Bの視角依存性は劣
化するが、領域A,Cの視角依存性は緩やかであり、画
素全体としれば視角依存性は緩やかである。同様な過程
が、電圧V3の場合にも生じる。このように、図27に
おける視角依存性の緩やかな電圧範囲を用いることによ
り、視角範囲を広げることができる。
【0007】また、画素内でのTN液晶の配向方向を1
80°違う2つの領域に分割することも行われている。
(例えば、K.H.ヤン,インターナショナル ディス
プレイ リサーチ コンファレンス 68ページ 19
91年,K.H.YangInternational
Display Research Confere
nce p68 1991,y.コイケら,ソサイエテ
ィ フォ インフォメーション ディスプレイ 798
ページ 1992年,Y.Koike etal So
ciety for Information Dis
playp798 1992,K.タカトリら,ジャパ
ン ディスプレイ 591ページ1992年,K.Ta
katori et al Japan Displa
yp591 1992あるいは特開昭63−10662
4号公報、特開平1−88520号公報、特開平1−2
45223号公報参照)この原理を図30、図31を用
いて説明する。表示面正面を向いた場合、液晶表示装置
の最も視角依存性の大きい方位角方向は、電圧印加時の
液晶の立ち上がり方向への視角変化である。通常、表示
面左右方向の視角範囲が大きくなるように液晶の配向方
向を決めるため、この視角依存性の大きい方位角方位を
上下方向としている。図30の左右方向が表示面の上下
方向に対応している。図30の左方向に視線が傾けば液
晶の屈折率異方性は小さく、図30の右方向に視線が傾
けば液晶の屈折率異方性は大きくなる。このため、図3
0の左右方向に視線を振った場合の光学特性が異なる。
そこで、図31に示すように画素の液晶配向方向を2分
割し、各領域(a,b)で電圧印加時に反対方向から液
晶を立ち上がるように配置する。このとき、左に視線を
振れば、領域a311の液晶の屈折率異方性は小さくな
るが領域b312の液晶の屈折率異方性は大きくなる。
右に視線を振れば、領域a311の液晶の屈折率異方性
は大きくなるが領域b312の液晶の屈折率異方性は小
さくなる。以上のように、画素全体として平均すれば図
31の左右方向(表示面の上下方向)どちらに視線を振
っても、屈折率異方性の変化は小さくなり、視角依存性
は緩和される。以上のようにして、画素内で配向方向を
分割することにより、表示面の上下方向視角依存性を緩
和することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上述べた
第1の従来方法は、二値表示時に有効であるが、階調表
示時には十分な効果をあげることができない。図3
2(”ア ワイド−ビューイング−アングル 10イン
チ−ダイアゴナル フルカラー アクティブ−マトリク
ス LCD ユージング ア ハーフトーン−グレイス
ケール メソッド”1991 アイディアールシー”A
Wide−viewing−angle 10 in
ch−diagonal fulcolor acti
ve−matrix LCD using a hal
ftone−grayscale method”19
91 IDRC 255〜257より転載)は、透過率
50%のときの視角変化に対する透過率変化であり、こ
の透過率は階調表示時に対応する。図32に示すように
この方式のTNの透過率は、表示面上下方向の変化に対
して大きく変化する。これは、比較的緩やかとはいいな
がらも図27の電圧範囲Yが視角依存性をもっているた
めである。そこで、図27の電圧範囲Yの視角依存性を
さらに緩やかにするためには、より大きな電圧を印加し
なければならないという課題を有していた。さらに、図
32から分かるように、視角変化に対して各色毎に透過
率が異なる変化をする。このため、例えば正面で白表示
をしていても、視線が傾くと着色してしまうという課題
を有していた。
【0009】更に図33に示すように、8階調表示時の
視角−透過率特性より、10°程度の視角変化で第1階
調と第2階調の透過率が反転してしまうという課題を有
していた。
【0010】また、第2の従来方法では、上下方向の視
角変化に対して階調の反転を抑制することはできるが、
視線が傾くに従って視認性が低下してしまうという課題
を有している。これを視角に対する透過率変化を示した
図34を用いて説明する.図34に示すように、上下方
向どちらに視線が傾いても、低階調表示の透過率は増加
する傾向にあるが、高階調表示の透過率は減少する傾向
にある。このため、正面(視角0°)での階調間の透過
率比が、視線が傾くと減少することになり、視認性が劣
化する。このように、第2の従来方法では、視線が傾く
と視認性が劣化するという課題を有していた。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は、一つの
表示画素が、液晶の配向方向が異なるn個(nは2以上
の自然数)の領域と液晶に印加する電圧が相異なるm個
(mは2以上の自然数)の領域の組み合わせからなるn
m個の領域からなることから構成される。
【0012】第2の本発明は、一つの表示画素が液晶に
印加する電圧が相異なるm個(mは2以上の自然数)の
領域からなり、表示基板全体が液晶の配向方向が異なる
n種類(nは2以上の自然数)の領域からなることから
構成される。
【0013】
【作用】第1の本発明について、説明の簡略を考えて一
つの表示画素が180°配向方向が異なるTNの2つの
領域(a,b)に分割されており、液晶に印加する電圧
が異なる2つ領域(A,B)に分割されている場合を例
にとり説明する。しかし、以下の説明は、画素が3種類
以上の配向方向に分割されている場合や3つ以上の印加
電圧が異なる領域に分割されている場合にも適用でき
る。
【0014】この場合、一つの画素は2×2=4種類の
領域に分割されていることになり、例えば図1に示す平
面図のように分割されている。このとき、領域A11、
領域B12の液晶にはそれぞれ異なる電圧が印加される
ため、図2に示すように各領域で画素印加電圧に対する
透過率が異なる。また、領域A11、領域B12は18
0°配向方向が異なる領域a13、領域b14をそれぞ
れ含むため、視線を変化させた場合の透過率変化は図3
のようになる。これから、液晶に電圧を印加していくと
視角変化を示さない透過率T3があることが分かる。図
2では、透過率T3は、領域Aでは電圧V2に領域Bで
は電圧V3に対応する。そこで、領域A11、領域B1
2の面積比を適当に調整し、画素全体としての階調表示
時の透過率が領域A11のT3より少し大きいT4の透
過率から主に構成されるようにする。この例では、領域
B12に対して領域A11の面積を小さくとればこのよ
うにすることができる。以上のように設定すれば、最も
暗い第1階調表示時には、領域A,B共に視角依存性の
少ない図3のT1状態にあり、画素全体として視角依存
性が少ない。また、第2階調表示時には、領域Aは透過
率T4の状態にあり領域Bは透過率T2の状態にある。
このとき透過率は、視線が傾くと領域Aでは増加する
が、領域Bでは減少する。このため、面積比で平均すれ
ば、画素全体として透過率の視角依存性は少ないものと
なる。図4に模式的な透過率の視角依存性を示す。この
ように、低階調表示透過率の視角依存性を大幅に小さく
することができる。これにより、視線が傾いても階調間
の透過率変化比を小さくでき、大幅に視認性を向上する
ことができる。
【0015】以上の第1の本発明は、単純に見ると第1
の従来方法と第2の従来方法を組み合わせた結果のよう
に思われるが、そうではない。第1の従来方法では図2
7に示す視角依存性の少ない電圧範囲X,Yを用いてい
る。一方、本発明では配向方向を領域毎に変えることに
よって、新たな視角依存性の少ない状態(図3での透過
率T3)を作り出し、これを有効に活用することによっ
て実現している。これにより、第1の従来方法でも第2
の従来方法でも得られない非常に広い視認性を実現でき
る。
【0016】次に第2の本発明について図5を用いて説
明する。自然画などを表示する場合は、必ずしも画素内
で配向方向を分割する必要はない。自然画の場合,一画
素自身が表示の単位になることは少なく、いくつかの画
素の集合が像を形成していることが多い。このため、一
画素が必ずしも上下方向で対称な光学特性を持たなくと
も、ある画素とその隣接画素の合計で上下方向で対称な
光学特性をもっていれば、表示画像としては認識できる
ためである。そこで例えば、図5に示すように画素内を
液晶に相異なる電圧が印加される2種類の領域(A,
B)に分割し、2画素単位毎に配向方向を変化させる。
この場合でも表示画像としては、第1の発明と同様な効
果が得られる。以上の説明は最も簡単な場合についての
み述べたが、配向方向の異なる領域数と異なる電圧が印
加される領域数を増やしても同様な効果が得られる。
【0017】以上の説明ではTNモードについて述べた
が、これに限定されることにはならない。配向方向を領
域毎に分けることによって、図3のT3のような視角依
存性が殆どない透過率が現れる場合すべてに適用でき
る。他の液晶モードでも同様の効果が得られる。
【0018】
【実施例】以下では、第1の本発明の第1の実施例につ
いて説明する。本実施例においては、アモルファスシリ
コン薄膜トランジスタアレイ基板を用いた。この薄膜ト
ランジスタ基板(TFT基板)の画素サイズは100μ
m×150μmのものを用いた。図6にTFT基板の平
面図を示す。但し、対向基板の対向電極を2つに分割し
ており、それぞれの対向電極(A,B)に異なる電圧が
印加されるようにした。この断面図を図8に示す。対向
電極の形状は、領域A61と領域B62の面積比が4:
6となるように決めた。TFT基板と組み合わせた場
合、平面図図6に示すように、対向電極は縦方向に分割
されることとなる。
【0019】一方、各画素を縦に二分割し、ラビング方
向が逆向きの領域が横に連なるように配置した。このラ
ビング方向の区分けは、図7の工程図に示す工程によっ
て実現した。図7(a)に示すようにTFT基板上にポ
リイミド溶液を塗布焼成し配向膜72を形成した。この
後、図7(b)に示すように基板全面をラビング法で配
向処理した。さらに、図7(c)のようにフォトレジス
ト工程により領域aにフォトレジスト74でマスクを施
し、図7(d)のように領域b表面を前回とは逆方向に
ラビングを行い配向処理を施した。この時、領域aとb
の面積は等しくなるようにした。この後、フォトレジス
ト74を剥離し図7(e)の基板を得ることができた。
同様の領域分割をカラーフィルタを有する対向基板側に
対しても行った。両基板を6.2μmのスペーサを介し
て張り合わせた。この際、ツイスト方向が整合するよう
な領域同士が相対するように張り合わせた。この後、ネ
マチック液晶を両基板の間隙に注入しTN構造を得た。
用いた液晶はメルク社製のZLI−4792にカイラル
ドーパントを混入したものである。次に、2枚の偏光板
を互いの偏光透過軸が直交するように液晶セルに張り付
けた。
【0020】次に、実際に薄膜トランジスタを駆動させ
ることにより各階調の透過率の角度依存性を測定した。
この際、2つの対向電極にはフレーム周期と同じ周波数
の矩形波を印加し、但し、矩形波の振幅が1.4Vの差
を持つように設定した。このときの透過率の視角依存性
の測定結果を、図9に示す。比較のために、2つの対向
電極間の電圧差を0Vとした時の測定結果を図10に示
す。これから分かるように、領域A,Bの液晶にかかる
電圧の差を1.4Vに設定することにより、第2階調の
視角依存性が大幅に改善することが認識された。
【0021】第1の発明の第2の実施例について説明す
る。本実施例においては、断面図図11に示すようにT
FT基板側の画素電極112上の一部に酸化膜113を
形成し、これをコンデサとして領域A119と領域B1
1110の液晶に印加される電圧が異なるようにした。
領域A,Bの面積比は4:6に設定した。領域Aの液晶
に印加される電圧を、領域Bの液晶に印加される電圧の
1.6倍となるように酸化膜113の厚さを2.2μm
とした。斜視図図12を用いて以下説明する。第1の実
施例に述べた方法によりラビング方向が180°異なる
領域a,bを作成した。この時両領域a,bの面積を等
しくなるように設定した。この際、用いた液晶として屈
折率異方性Δn=0.094のZLI−4792(メル
ク社製)に左カイラルのドーパントを混入した液晶を用
いた。この後、第1の実施例と同様にしてTN構造を作
成したが、この時セルギャップを5.1μmとした。こ
れは、平行偏光板間における550nmの波長に対する
透過率が最小になるように選んだ値である。ところが、
これだけでは他の波長の光が漏れてくるために完全が黒
が得られない。そこで、ZLI−4972に右カイラル
ドーパントを混入した同一のギャップ値の補償用TN液
晶セル122を用意し、2つを積層して配置した。
【0022】第1の液晶セルの薄膜トランジスタに駆動
電圧を供給して、各階調時の透過率の視角依存性を測定
した。測定結果を図13に示す。図13と図10を比較
して分かるように、第2、3階調の透過率の視角依存性
が大幅に改善されていることが分かる。
【0023】第1の発明の第3の実施例について説明す
る。本実施例においては、上述の第2の実施例と同様な
手段を用いて各領域の液晶に印加される電圧が異なるよ
うにした。すなわち、アモルファスシリコン薄膜トラン
ジスタ基板の表示電極上に一部酸化膜を形成しコンデン
サとした。この薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ
を有する対向基板上に、ポリミイド溶液を塗布焼成する
ことにより配向膜を形成した。本実施例においては、こ
の配向膜にラビング処理を施すことなく、この薄膜トラ
ンジスタ基板と対向基板を張り合わせた。スペーサの大
きさを調整して、セルギャップを6.3μmに調整し
た。ネマチック液晶ZLI−4792にカイラルドーパ
ントを混入し、このセルギャップの4倍のピッチになる
ように調整した。この液晶と張り合わせた液晶セルを加
熱し、等方相で液晶セル中に液晶を注入した。液晶注入
完了後、液晶セルを徐冷した。これを偏光顕微鏡で観察
すると一画素内の液晶層が概略数μm径の多数の微細領
域に分かれているのが確認された。これは、各微細領域
内では液晶が90°ツイストしているが、領域間では液
晶の配向方向が異なるためである。この90°ツイスト
は、ネマチップ液晶中のカイラルドーパントによって引
き起こされている。
【0024】次に、薄膜トランジスタに駆動電圧を供給
して、各階調の透過率の視角依存性を測定した。測定結
果を図14に示す。図14と図10に比較して分かるよ
うに、第2、3階調の透過率の視角依存性が大幅に改善
されていることが分かる。
【0025】第1の発明の第4の実施例について図15
を用いて説明する。本実施例においては、第2及び第3
の実施例と同様な方法で電気容量を酸化膜により形成
し、この結果領域毎に印加される電圧が異なるようにし
た。TFT基板155及び対向基板153上にポリイミ
ド溶液を塗布焼成後ラビング処理を行った。この後、ラ
ビング方向が反平行となるように両基板を張り合わせホ
モジニアス配向が得られるように配置した。このとき、
スペーサ径を調整することによって、セルギャップを
4.1μmに調整した。この後、カイラルドーパントを
混ぜていないネマチック液晶を注入し、ホモジニアスセ
ルを作成した。このとき、屈折率異方性Δn=0.09
4のネマチック液晶(ZLI−4792)を用いた。次
に、ポリスチレンフィルムを一軸延伸した補償板152
を用意し、この一軸延伸方向がラビング方向と平行にな
るように液晶セルに張り付けた。補償板152のリター
デイションはΔnd=−0.385、ホモジニアスセル
と同じ大きさのリターデイションではあるが、符号が異
なるようになっている。このホモジニアスセルと補償板
の組み合わせにより、電圧無印加時には広い視角範囲で
黒表示が得られる。
【0026】次に、駆動電圧を薄膜トランジスタに供給
し、各階調電圧における透過率の視角依存性を調べた。
領域Aの液晶に印加される電圧を、領域Bの液晶に印加
される電圧の1.5倍となるように設定した。領域A,
Bの面積比は3:7に設定した。この測定結果を図16
に示す。比較のために、酸化膜の電気容量になる電圧分
割を行わない場合の測定結果を図17に示す。これか
ら、本発明を用いることにより、低階調表示の視角依存
性が小さくなっており視認性が向上していることが分か
る。このように本発明は、液晶モードとしてTNに限る
ことなく、他の液晶モードでも適用可能である。また、
光学補償板を用いたような従来の液晶モードにも適用可
能である。
【0027】次に第2の本発明の実施例について述べ
る。平面図図18を用いて説明する。以前の実施例と同
様に、表示電極上の一部に酸化膜を形成し、一画素を領
域A181、領域B182に二分割した。このとき領域
A181、領域B182は4:6の面積比になるように
した。領域Aの液晶に印加される電圧を、領域Bの液晶
に印加される電圧の1.6倍になるように設定した。ま
た以前の実施例と同様の手段を用いて、図18に示すよ
うに縦二画素毎にラビング方向が逆向きの領域a18
3、領域b184を作成した。表示面全体としては、領
域a183、領域b184の面積は等しい。対向基板
も、TFT基板の領域a,bと対応するようにラビング
方向の区分けをし、各領域がTN構造を取るように張り
合わせた。
【0028】次に、薄膜トランジスタに駆動電圧を供給
して、各階調における透過率の視角依存性を測定した。
領域Aの液晶に印加される電圧を、領域Bの液晶に印加
される電圧の1.6倍に設定した。測定結果を図19に
示す。図19と図10を比較して分かるように、第2、
3階調の透過率の視角依存性が大幅に改善されているこ
とが分かる。
【0029】次に表示電極を分割する他の方法について
説明する。図20は第1の発明の第5の実施例を示す液
晶表示装置のTFTアレイ基板の平面図と断面図であ
る。まず透明ガラス基板200上に例えばCrを150
0Aの厚さでスパッタ成膜し走査電極、ゲート電極20
1と接続容量電極205、蓄積容量電極207を島状に
形成する。この時の金属電極はCrの他にTa,Al等
の金属や合金、積層膜が知られているがいずれの場合で
も本発明は有効である。また、蓄積容量電極を用いない
場合も考えられるがこの場合においても本発明の有効性
は損なわない。続いてゲート絶縁膜208を5000
A、非晶質Si膜209を3000AをプラズマCVD
法で形成する。非晶質Si膜をゲート電極201上に島
状に形成し、続いて透明電極である酸化インジウム錫を
500Aスパッタ成膜して第1の画素電極204と第2
の画素電極206を同時に島状に形成する。この時、第
1の画素電極と第2の画素電極面積は液晶の表示モード
により異なる。ノーマリブラックモードでは第1の画素
電極を第2の画素電極に対し同等から2倍程度大きく設
定し、ノーマリホワイトモードではほぼ同等から半分程
度小さく設定した。続いてCrを1500Aスパッタ成
膜して信号電極、ソース電極202とドレイン電極20
3を島状に形成する。非晶質Si中のオーミック層を部
分的にエッチングして薄膜トランジスタを完成させ、最
後に保護膜である窒化Siを2000A形成してTFT
アレイ基板を完成させる。本実施例ではチャネルエッチ
型非晶質Si薄膜トランジスタで形成したが、チャネル
保護膜型非晶質Si薄膜トランジスタ等のトランジスタ
構造、他材料のトランジスタ構造でも本発明は有効であ
る。この後、図22の221の方向にガラス基板全体に
配向処理を行い、続いて223の領域にレジストを被覆
し、さらにガラス基板全体を222の方向に配向処理を
行なう。その後、レジストを剥離すると223の領域に
は221の方向に配向処理がなされ、224の領域には
222の方向の配向処理がなされる。この時液晶注入後
の液晶のプレティルト角が3度以上になるように配向膜
を選択した。一方カラーフィルタ基板の配向処理には2
22の方向と直交するように配向処理をほどこした。こ
の時の液晶のプレティルト角は1度程度になるように配
向膜を選択した。また、カラーフィルタ基板の配向処理
において、TFTの設置された基板の配向処理と同様
に、画素に対応する部分を2つの領域に分け、それぞれ
221の方向、222の方向と90度ねじれた方向に配
向処理することも可能である。その後、TFTの基板と
カラーフィルタの基板を張り合わせ、液晶を注入、封止
した後、硝子基板を切断、駆動回路、バックライトを接
続し液晶表示装置を完成させた。
【0030】得られた液晶表示装置の視角特性を図21
に示すが、図33、図34に示された従来構造の液晶表
示装置の視角特性に比べて中間調表示領域の視角特性が
大幅に改善されていることがわかる。
【0031】このような構成にすると、走査電極201
と接続容量電極205は同層に形成され、しかも第1の
画素電極204と第2の画素電極206は接続容量電極
205と容量接続されるため第1の画素電極電位と第2
の画素電極電位には異なった電圧を印加することが可能
となり、従来の画素分割型液晶表示装置の構造(例えば
図35)に比べ、構造が簡単な液晶表示装置を提供する
ことが可能となる。さらに、それぞれの画素電極上には
配向方向の異なる液晶配向領域があるため、異なる画素
電極電位で駆動したときの液晶表示装置の視角特性で問
題になっていた図33で示されるような階調反転が起こ
らない。また、画素内での配向方向の異なる液晶表示領
域だけ有する図34で示されるような従来の配向分割型
の液晶表示素子の視角を増加したときに起こっていたコ
ントラストの低下が起こらない。この結果、図21で示
されるように、上下方向で視角特性の大幅な改善をする
ことが出来る。
【0032】図23は表示電極を3つに分割した液晶表
示装置のTFTアレイの平面図と断面図である。まず透
明ガラス基板230上に例えばTaを2000Aの厚さ
でスパッタ成膜し走査電極、ゲート電極231と接続容
量電極235を島状に形成する。この時の金属電極はT
aの他にAl,TaN,Cr等の金属や合金、積層膜が
知られているがいずれの場合でも本発明は有効である。
続いてゲート絶縁膜を238を500A、非晶質Si膜
239を3000AをプラズマCVD法で形成する。非
晶質Si膜を島状に形成し、続いて透明電極である酸化
インジウム錫を5000Aスパッタ成膜して第1の画素
電極234と第2の画素電極236及び第3の画素電極
237を同時に島状に形成する。この時、第1から第3
の画素電極はそれぞれ接続容量電極に空間的に重なるよ
うに接続容量電極と第1から第3の画素電極を設計す
る。さらに第1から第3のが画素電極を前段の走査電極
に空間的に重なるように第1から第3の画素電極を設計
することにより液晶表示動作の安定性を向上させる。こ
の時走査電極のへの重なりは全ての画素電極が重ならな
くとも良い。また、第1の画素電極と第2の画素電極面
積は液晶の表示モードにより異なる。続いてCrを15
00Aスパッタ成膜して信号電極、ソース電極232と
ドレイン電極233を島状に形成する。非晶質Si中の
オーミック層を部分的にエッチングして薄膜トランジス
タを完成させ、最後に保護膜である窒化Siを2000
A形成してTFTアレイ基板を完成させる。本実施例で
はチャネルエッチ型非晶質Si薄膜トランジスタで形成
したが、チャネル保護膜型非晶質Si薄膜トランジスタ
構造、他材料のトランジスタでも本発明は有効である。
この後、さらに2310の領域に液晶注入後の液晶プレ
ティルト角が1度以下の配向膜を形成し、2311の領
域に液晶注入後の液晶のプレティルト角が3度以上の配
向膜をパターン形成する。その後2312の方向に配向
処理を行なう。一方、カラーフィルタ基板の配向膜の形
成は2310の領域に対応するカラー基板の領域では液
晶注入後の液晶のプレティルト角が3度以上の配向膜
を、2311の領域に対応するカラーフィルタ基板側の
領域では液晶注入後の液晶のプレティルト角が1度以下
になるように配向膜を選びパターン形成する。さらにT
FT側の配向方向とほぼ90度捻れるように配向方向を
選択し、配向処理を行なう。続いて、TFTアレイ基板
とカラーフィルタ基板を張り合わせ、液晶を注入、封止
した後、硝子基板を切断、駆動回路、バックライトを接
続し液晶表示装置を完成させた。
【0033】図24は表示電極を他の方法で分割した液
晶表示装置のTFTアレイの平面図と断面図を示す。ま
ず透明ガラス基板240上に例えばCrを1000Aの
厚さでスパッタ成膜し走査電極、ゲート電極241と続
いて酸化インジウム錫を500Aスパッタ成膜し、接続
容量電極兼第2の画素電極を246を島状に形成する。
この時の金属電極はCrの他にAl,TaN,Cr等の
金属や合金、積層膜が知られているがいずれの場合でも
本発明は有効である。また、接続容量電極の一部に金属
膜を使用したり、走査電極やゲート電極に透明電極を積
層しても本発明は有効である。続いてゲート絶縁膜24
8を4000A、非晶質Si膜249を3000Aをプ
ラズマCVD法で形成する。非晶質Si膜を島状に形成
し、続いて透明電極である酸化インジウム錫を500A
スパッタ成膜して第1の画素電極を島状に形成する。こ
の時、第1と第3の画素電極は空間的に重なるように画
素電極を設計する。さらに第1と第2の画素電極を前段
の走査電極に空間的に重なるように第1、第2の画素電
極を設計することにより液晶表示動作の安定性を向上さ
せることもできる。この時走査電極のへの重なりは全て
の画素電極が重ならなくとも良い。また、第1の画素電
極と第2の画素電極面積は液晶の表示モードにより異な
る。続いてCrを1500Aスパッタ成膜して信号電
極、ソース電極242とドレイン電極243を島状に形
成する。非晶質Si中のオーミック層を部分的にエッチ
ングして薄膜トランジスタを完成させ、最後に保護膜で
ある窒化Siを2000A形成してTFTアレイ基板を
完成させる。本実施例ではチャネルエッチ型非晶質Si
薄膜トランジスタで形成したが、チャネル保護膜型非晶
質Si薄膜トランジスタ等のトランジスタ構造、他材料
のトランジスタでも本発明は有効である。この後、配向
処理を行なわずに、カラーフィルタ基板を張り合わせ、
液晶を注入、封止した後、硝子基板を切断、駆動回路、
バックライトを接続し液晶表示装置を完成させた。この
場合には画素内の2つの画素電極上には液晶配向方向の
異なる多くの配向領域が得られた。この場合には視角特
性は改善されたが、コントラストの低下が観測された。
この画素電極構造においては、第1の発明のようなそれ
ぞれの画素電極上で液晶配向分割方法を行った場合には
コントラストの低下は起こらず、視角特性は大幅に改善
された。
【0034】
【発明の効果】以上のように、第1及び第2の本発明を
用いることにより視認性の高い広い視角依存性の液晶表
示装置を得ることができる。また、実施例で述べたよう
に用いるTN以外の液晶モードに適用して、十分な効果
を得ることができる。さらに、光学補償板などを適用し
た液晶パネルに対しても十分な効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明を説明するための平面図。
【図2】第1の発明を説明するための電圧−透過率特性
図。
【図3】第1の発明を説明するための視角−透過率特性
図。
【図4】第1の発明を説明するための視角−透過率特性
図。
【図5】第2の発明を説明するための平面図。
【図6】第1の発明の第1の実施例を説明するための平
面図。
【図7】第1の発明の第1の実施例を説明するための工
程図。
【図8】第1の発明の第1の実施例を説明するための断
面図。
【図9】第1の発明の第1の実施例の視角−透過率特性
図。
【図10】第1の発明の第1の実施例の視角−透過率特
性図。
【図11】第1の発明の第2の実施例を説明するための
断面図。
【図12】第1の発明の第2の実施例を説明するための
斜視図。
【図13】第1の発明の第2の実施例の視角−透過率特
性図。
【図14】第1の発明の第3の実施例の視角−透過率特
性図。
【図15】第1の発明の第4の実施例の斜視図。
【図16】第1の発明の第4の実施例の視角−透過率特
性図。
【図17】第1の発明の第4の実施例の視角−透過率特
性図。
【図18】第2の発明の実施例を説明するための平面
図。
【図19】第2の発明の実施例の視角−透過率特性図。
【図20】第1の発明の第5の実施例を説明するための
平面図と断面図。
【図21】第1の発明の第5の実施例の視角−透過率特
性。
【図22】第1の発明の第5の実施例を説明するための
斜視図。
【図23】第1の発明の第6の実施例を説明するための
平面図と断面図。
【図24】第1の発明の第7の実施例を説明するための
平面図と断面図。
【図25】従来技術を説明するための視角−透過率特性
図。
【図26】従来技術を説明するための一画素の回路図。
【図27】従来技術を説明するための電圧−透過率特性
図。
【図28】従来技術を説明するための一画素の模式図。
【図29】従来技術を説明するための電圧−透過率特性
図。
【図30】従来技術を説明するための断面図。
【図31】従来技術を説明するための断面図。
【図32】従来技術を説明するための視角−透過率特性
図。
【図33】従来技術を説明するための視角−透過率特性
図。
【図34】従来技術を説明するための視角−透過率特性
図。
【図35】従来技術を説明するための斜視図。
【符号の説明】
11,51,61,88,119,129,159,1
81 領域A 12,52,62,89,1110,1210,151
0,182 領域B 13,53,63,75,127,157,183,3
11 領域a 14,54,64,76,128,158,184,3
12 領域b 15,55 画素 65,124,126,154,156,185 各領
域のラビング方向 71 基板 72 配向膜 73 ラビングローラー 74 フォトレジスト 81,111,125,155,353 TFT基板 82,118,260,280,352 薄膜トランジ
スタ 83,112,281 画素電極 84,115,123,153,355 対向基板 85,117 カラーフィルタ層 86,116 遮光膜 87,114 対向電極 113 酸化膜 121,151 偏光板 122 補償用TN液晶 152 補償板 200,220,230,240,60 ガラス基板 201,231,241,356 走査電極またはゲー
ト電極 202,203,232,233,242,243,3
57 ソース電極またはドレイン電極または信号電極 204,227,234,244,354 第1の画素
電極 205,2210,235 接続容量電極 206,228,236,246,358 第2の画素
電極 207,229 蓄積容量電極 208,238,248 ゲート絶縁膜 209,239,249 半導体膜 237 第3の画素電極 221,222,2211,2312,239 配向処
理方向 226 配向膜 2010,223,2310 液晶配向領域A 2011,224,2311 液晶配向領域B 300 TN液晶層 301,313 視線 351 接続容量用絶縁膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの表示画素が、液晶の配向方向が異
    なるn個(nは2以上の自然数)の領域と液晶に印加す
    る電圧が相異なるm個(mは2以上の自然数)の領域の
    組み合わせからなる(n×m)個の領域からなる液晶表
    示装置。
  2. 【請求項2】 一つの表示画素が液晶に印加する電圧が
    相異なるm個(mは2以上の自然数)の領域からなり、
    表示基板全体が液晶の配向方向が異なるn種類(nは2
    以上の自然数)の領域からなる液晶表示装置。
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