JPH07318944A - 液晶表示素子及びこの素子を用いた液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示素子及びこの素子を用いた液晶表示装置

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JPH07318944A
JPH07318944A JP11325294A JP11325294A JPH07318944A JP H07318944 A JPH07318944 A JP H07318944A JP 11325294 A JP11325294 A JP 11325294A JP 11325294 A JP11325294 A JP 11325294A JP H07318944 A JPH07318944 A JP H07318944A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
alignment
substrate
active matrix
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JP11325294A
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Takahiro Yamamoto
恭弘 山本
Masumi Okamoto
ますみ 岡本
Takeshi Yamamoto
武志 山本
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 画素電極5ごとに、液晶分子LMが水平方向
に配向するように規制する配向処理方向を異にする2領
域を有しており、これら2領域が隣接している境界ライ
ンの画素電極上に沿って、絶縁層6を介して配向分割電
極7が設けられる。配向分割電極は対向電極2に対して
独立に電圧が印加可能であり、素子駆動中に、所定の電
圧を印加して境界ライン上の液晶分子を電極に対して垂
直方向に再配向させ、この部分をディスクリネーション
ラインの生じない暗状態に保持する。 【効果】 一画素領域上の2つの異なる配向処理領域の
境界にディスクリネーションラインが生じないので、こ
れを隠すためのBMなどを必要とせず、開口率を向上さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子、特にアク
ティブマトリクス駆動型液晶表示素子及びその装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点を持つ液晶表示素子(以下、LCD)は、パーソ
ナルOA機器の表示装置として急速に普及しつつある。
特に、各画素毎に能動素子を持ち各画素毎に独立して駆
動するアクティブマトリクス駆動型LCDは、高精細、
高画質可能なLCDとして用いられている。
【0003】ところで液晶表示素子は、見る方向により
コントラスト比や表示色が変化するという視角依存性が
ある。この視角依存性を改善する方法として一画素内で
液晶分子の配向が異なる領域を複数設ける配向分割法が
提案されている。
【0004】この配向分割法を利用して液晶表示素子を
得る方法としては、K.H.Yang(1991,IDRC,p.68)が提案し
た、一画素内に液晶分子の起き上がる方向が180°異
なる二領域を設ける方法(Two Domain TN。以下、TDT
Nと称する)や、一度のラビングによって一画素内にプ
レチルト角の異なる領域を設けることを特徴とするドメ
イン分割TN(Y.Koike, et.al 1992,SID,p.798。以下、
DDTNと称する)などが提案されている。しかし、こ
れらの配向分割法を用いた液晶表示素子では表示画素内
の分割された配向分割領域の境界にディスクリネーショ
ンラインが発生する。また、このディスクリネーション
ラインは入射光を散乱しコントラストや表示品位を低下
させる。従って従来、光吸収帯(BM)や不透明な補助
容量線(Cs)等を表示画素領域中に故意に設けてディ
スクリネーションラインを隠していた。そのために有効
画素領域の面積が減り開口率が大幅に下がる原因となっ
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように配向分割法
が用いられている液晶表示素子では配向分割領域の境界
にディスクリネーションラインが現れる。そこに入射し
た光は散乱され、黒(暗)表示とした場合に輝線として
現れコントラストや表示品位を低下させる原因となる。
従ってこれらのディスクリネーションラインは従来アレ
イ基板に配置した補助容量線(Cs)やゲート線あるい
は、BM等で遮蔽し光漏洩を防いでいた。しかしながら
ディスクリネーションラインはかなり幅をとって発生
し、これを隠すためのBMあるいは補助容量線の面積を
広くする必要があり開口率を著しく低下させる原因とな
っている。
【0006】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ディスクリネーションラインの発生を抑制すると同時
に、配向分割境界上を黒(暗)状態とすることでBMや
Cs線等でディスクリネーションラインを隠す必要がな
くなり開口率を向上できる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、アクティブマ
トリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板の一主
面上に、マトリクス状に設けられた信号線およびゲート
線と、前記信号線とゲート線の交差部に対応して設けら
れた能動素子と、前記能動素子ごとに前記信号線とゲー
ト線で区画された領域に設けられ画素領域を形成する画
素電極と、前記信号線、ゲート線、能動素子および画素
電極上に設けられ液晶分子配向処理を施した配向膜と、
前記アクティブマトリクス基板と対向し、一主面上に対
向電極が設けられ、この対向電極上に液晶分子配向処理
を施した配向膜が形成された対向基板と、前記アクティ
ブマトリクス基板と前記対向基板との間に狭持された液
晶層とからなり、前記アクティブマトリクス基板上の電
極と前記対向基板の対向電極が重なり合う領域を画素領
域とし、この画素領域の各一画素領域内において液晶層
の液晶分子の配向が異なる領域が複数ある液晶表示素子
において、前記画素電極上に絶縁層を介して、前記対向
電極に対して異なる電圧が印加可能な配向分割電極が設
けてあり、前記配向分割電極上に前記液晶分子の配向が
異なる領域の配向境界が配置されていることを特徴とす
る液晶表示素子を得るものである。
【0008】さらに、アクティブマトリクス基板と、こ
の基板の一主面上に、マトリクス状に設けられた信号線
およびゲート線と、前記信号線とゲート線の交差部に対
応して設けられた能動素子と、前記能動素子ごとに前記
信号線とゲート線で区画された領域に設けられ画素領域
を形成する画素電極と、前記信号線、ゲート線、能動素
子および画素電極上に設けられ液晶分子配向処理を施し
た配向膜と、前記アクティブマトリクス基板と対向し、
一主面上に対向電極が設けられ、この電極上に液晶分子
配向処理を施した配向膜が形成された対向基板と、前記
アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に狭持
された液晶層とを具備し、前記画素領域はアクティブマ
トリクス基板上の電極と前記対向基板の対向電極が重な
り合う領域であり、画素領域の各一画素領域内において
液晶分子の配向が異なる領域が複数ある液晶表示素子
と、この液晶表示素子に電圧を印加する電圧印加手段と
を有する液晶表示装置において、前記液晶表示素子はア
クティブマトリクス基板の画素電極上に絶縁層を介して
画素領域を分割して前記対向電極に対して異なる電圧が
印加可能な配向分割電極を形成し、前記配向分割電極上
に前記液晶層の液晶分子の配向が異なる領域の配向境界
が配置されており、前記電圧印加手段により前記配向分
割電極に対向基板電極の電位を基準として実質的に液晶
飽和電圧以上の電圧が液晶表示素子を駆動中に印加され
ることを特徴とする液晶表示装置を得るものである。
【0009】
【作用】本発明は配向分割法を用いた液晶表示素子にお
いて、画素電極上に絶縁層を介して配置した配向分割電
極に、配向分割境界ライン上の液晶層に常時、飽和電圧
またはそれ以上の電圧を印加し、画素領域内の液晶分子
とは独立に配向分割境界ライン付近に存在する液晶分子
の例えば長軸方向を常に基板に対し垂直に再配向させ
る。すなわち正の誘電異方性を示すネマティック液晶の
液晶層は両基板に水平配向処理がなされていると、液晶
分子は配向方向に沿ってほぼ水平に分子配列する。基板
間に所定の電圧を印加すると、液晶分子は垂直方向に再
配向する。電圧無印加時に光を透過(明状態)するノー
マリーホワイト駆動では、電圧印加時に上記液晶分子の
垂直方向再配向によって、配向分割境界ラインの分子を
表示素子駆動中、常に垂直配向しておくことによりディ
スクリネーションラインの発生が抑えられ、しかも配向
分割境界ライン付近の暗状態が保持されるので、BM等
のマスクでディスクリネーションラインを隠す必要がな
くなる。
【0010】以下に本発明の原理をツイストネマティッ
ク形(TN)のTFT液晶表示素子について説明する。
【0011】図1に示すように画素電極5上に絶縁層6
を介して液晶駆動可能な配向分割電極7を設け、この電
極上に配向の境界ラインBが来るように配向分割を行
う。この配向分割電極7と対向電極2の間に液晶分子L
Mが再配列するのに十分な大きさの実効電圧が常時印加
された状態にし、液晶表示素子を駆動中は配向分割電極
上の液晶分子を基板に対して垂直に再配列した状態にす
る。このような構成とすることで、隣りあう領域間の液
晶分子配列の不連続性が緩和されディスクリネーション
ラインの発生を抑えることができる。また、配向分割電
極7上の液晶分子LMが基板1,4主面に対し垂直に再
配列しているためにその領域では光の旋光性が失われ暗
状態となる。これによってディスクリネーションライン
による光の散乱が無くなりコントラストの低下を無くす
ことができ、さらに従来ディスクリネーションラインを
隠すために必要なBM等を設ける必要がなくなるため開
口率を大幅に向上できる。
【0012】以上は正の誘電異方性を示すネマティック
液晶を用いる場合であるが、DAP型液晶素子のように
負の誘電異方性を示すNn液晶を使用する素子について
も同様に適用できる。この場合、基板は垂直配向処理さ
れ電圧無印加の状態で液晶分子は基板にほぼ垂直に配列
するが、一画素領域を垂直方向から僅かに傾けた2方向
のベント分子配列の領域に形成して配向分割型表示素子
とする。境界ラインに設けた配向分割電極に常に飽和電
圧以上の電圧を印加することにより、液晶分子は水平状
態に再配列して保持されるから、この状態を暗状態にす
ることによりディスクリネーションラインによる光透過
の発生が抑制される。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【0014】図1乃至図4は本発明の実施例を示すもの
で、図1は一画素領域を示し、図2は図1の画素領域を
マトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板を示
し、図3は対向電極を含めた等価回路図、図4は画素領
域の液晶分子の配向方向を示す。 まず、ガラスのアク
ティブマトリクス基板4と、一主面全面にITOの透明
対向電極2を形成した対向基板1を用意した。アクティ
ブマトリクス基板4上にマトリクス状の信号線9、ゲー
ト線10を配置し、これら線9,10でマトリクス区画
される領域内で、その交差部分に能動素子(TFT)1
1と、能動素子ごとにITOの透明画素電極5を設け
た。次にアクティブマトリクス基板全面にプラズマCV
DによりSiNx膜を2000オングストローム厚で形
成し、そして信号線9、ゲート線10、能動素子11お
よび、画素電極5上の中央に5μm幅でSiNx膜を残
して絶縁層6を形成し、図1に示すSiNxを取り除い
た部分を窓として画素電極5上に形成した。すなわち、
画素電極5は330μm×110μmの大きさを有して
おり、この画素電極5と対向電極2の重なり合う領域で
形成した画素領域を左右に2分する中央ラインB上に絶
縁層6を形成する。なお、ここで画素電極中央に残した
SiNx絶縁層の幅は必ずしも5μmである必要は無
い。また形成する位置も画素領域中央にする必要は無
く、配向分割の領域比率を幾らにするかによって変えれ
ばよい。次に全画素電極上ほぼ中央に残されたSiNx
絶縁層6上に、光を透過しないAlによる電極ラインす
なわち配向分割電極7をゲート線10と平行なストライ
プ状に3000オングストローム厚で形成し(図1
(a)、図2参照)、配向分割電極7の一端を短絡し、
くし型状として、その電極を信号線9やゲート線10と
同様に他の電極から独立に電圧が印加可能に液晶セルの
パッド部(図示しない)に引き出し、図3の配向電極電
源20から配向分割電極に電圧を印加した場合に全配向
分割電極が同電位になるような構造とした。
【0015】次に、このアクティブマトリクス基板4と
対向基板1の電極側に液晶配向膜3としてポリイミドを
850オングストロームでオフセット印刷法により形成
した。次に、図4に示すように、アクティブマトリクス
基板上の配向膜3面上には各画素電極5において画素電
極端5aから能動素子11に向う方向でかつ基板端辺に
対し45°の角度で方向M1 のラビング法により液晶分
子配向処理を施した。一方、アクティブマトリクス基板
4と対向基板1とが対向した状態で、対向基板1の配向
膜3面上にはアクティブマトリクス基板に施した配向処
理方向M1 と90°異なる角度で、配向処理を行った。
【0016】次に、この配向処理された2枚の基板1,
4上にポジ型レジストを塗布した。そして露光、現像を
行って、レジスト膜により165μmピッチのストライ
プパターンを配向膜上に形成した。ここでレジストパタ
ーンの165μm幅は予めアクティブマトリクス基板4
上に設けた配向分割電極7のほぼ中央から隣接するゲー
ト線10の中央までの幅で等しくなっており、そのため
画素電極の半分の領域がレジスト膜により覆われてい
る。
【0017】ここで、レジスト膜によりマスクした領域
は、アクティブマトリクス基板では配向分割電極中央付
近からその画素に付随したTFT11のゲート電極11
g(図4)に接触した走査線(ゲート線)10中央まで
の領域、対向基板ではアクティブマトリクス基板に対応
した領域とした。そして、この上を一度目のラビング方
向と180°異なる方向M2 に2度目の液晶分子配向処
理を施し、両基板上のレジストを剥離した。従って得ら
れた2枚の基板は一画素内のラビング配向処理の方向が
配向分割電極を境にして180°異なっている。
【0018】このようにして得られた2枚の基板を液晶
配向膜3上で液晶分子が90°ねじれのユニホーム配列
になるように配向膜を内側にしてスペーサ(図示しな
い)を介して配置しシール材により封着して液晶セルと
した。この液晶セルに正の誘電異方性を示すネマティッ
ク液晶を注入して液晶層8とし液晶表示素子を作製し
た。 なお、図3で示したように、マトリクス基板と各
画素電極との間に補助容量を形成する補助容量線15が
設けられるが、図1、2では省略した。
【0019】図3に示すように、この液晶表示素子を駆
動する場合にアクティブマトリクス基板上に配置した配
向分割電極7には配向分割電源20を接続し、対向電極
2に接続されたコモン電源21の電位(例えば接地電
位)を基準として例えば±5Vの液晶飽和電圧程度また
はそれ以上の矩形波信号を印加し、配向分割電極7と対
向電極2間の液晶分子LMが常に基板に対して垂直に再
配列した状態とする。
【0020】この液晶表示素子を信号駆動源22、ゲー
ト駆動源23により駆動して配向分割境界を観察したと
ころ配向分割電極7上の配向分割境界は暗状態となって
おり、通常配向境界に発生するディスクリネーションラ
インは発生していなかった。
【0021】なお、本発明は上記実施例のTN型ばかり
でなく、STN型素子その他の液晶表示素子にも適用で
きるものであり、また、能動素子に2端子MIM素子等
を用いることができ、本発明で述べたゲート線は2端子
MIMの場合は走査線を意味するものである。
【0022】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は画素内の配向が
分割された液晶表示素子において、配向分割境界下の基
板上に液晶駆動用の配向分割電極を配置し、その配向分
割電極と対向電極間に概ね液晶飽和電圧程度の矩形波を
印加して配向境界付近の液晶を常に再配列させて暗状態
にすることで、通常配向分割領域の境界付近に現れるデ
ィスクリネーションラインの発生を無くすことができ
る。従って従来の配向分割法を用いた液晶表示素子のよ
うに、BMや不透明補助容量線でディスクリネーション
ラインを隠す必要が無く開口率を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の一画素領域を説明するもの
で、(a)は断面略図、(b)は平面図。
【図2】図1の画素領域をマトリクス状に複数配置した
アクティブマトリクス基板を示す平面図。
【図3】本実施例の液晶表示素子を駆動する装置の等価
回路図。
【図4】図1に示す画素領域の配向処理方向を示す平面
図。
【符号の説明】
1… 対向基板 2… 対向電極 3… 配向膜 4… アクティブマトリクス基板 5… 画素電極 6… 絶縁層 7… 配向分割電極 8… 液晶層 9… 信号線 10…ゲート線 11…能動素子 15…補助容量線 20…配向分割電源 21…コモン電源 22…信号駆動源 23…ゲート駆動源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクティブマトリクス基板と、前記アク
    ティブマトリクス基板の一主面上に、マトリクス状に設
    けられた信号線およびゲート線と、前記信号線と、ゲー
    ト線の交差部に対応して設けられた能動素子と、前記能
    動素子ごとに前記信号線とゲート線で区画された領域に
    設けられ画素領域を形成する画素電極と、前記信号線、
    ゲート線、能動素子および画素電極上に設けられ液晶分
    子配向処理を施した配向膜と、前記アクティブマトリク
    ス基板と対向し、一主面上に対向電極が設けられ、この
    対向電極上に液晶分子配向処理を施した配向膜が形成さ
    れた対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記
    対向基板との間に狭持された液晶層とからなり、前記ア
    クティブマトリクス基板上の電極と前記対向基板の対向
    電極が重なり合う領域を画素領域とし、この画素領域の
    各一画素領域内において液晶層の液晶分子の配向が異な
    る領域が複数ある液晶表示素子において、前記画素電極
    上に絶縁層を介して、前記対向電極に対して異なる電圧
    が印加可能な配向分割電極が設けてあり、前記配向分割
    電極上に前記液晶分子の配向が異なる領域の配向境界が
    配置されていることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 アクティブマトリクス基板と、この基板
    の一主面上に、マトリクス状に設けられた信号線および
    ゲート線と、前記信号線とゲート線の交差部に対応して
    設けられた能動素子と、前記能動素子ごとに前記信号線
    とゲート線で区画された領域に設けられ画素領域を形成
    する画素電極と、前記信号線、ゲート線、能動素子およ
    び画素電極上に設けられ液晶分子配向処理を施した配向
    膜と、前記アクティブマトリクス基板と対向し、一主面
    上に対向電極が設けられ、この電極上に液晶分子配向処
    理を施した配向膜が形成された対向基板と、前記アクテ
    ィブマトリクス基板と前記対向基板との間に狭持された
    液晶層とを具備し、前記画素領域はアクティブマトリク
    ス基板上の電極と前記対向基板の対向電極が重なり合う
    領域であり、画素領域の各一画素領域内において液晶分
    子の配向が異なる領域が複数ある液晶表示素子と、この
    液晶表示素子に電圧を印加する電圧印加手段とを有する
    液晶表示装置において、前記液晶表示素子はアクティブ
    マトリクス基板の画素電極上に絶縁層を介して画素領域
    を分割して前記対向電極に対して異なる電圧が印加可能
    な配向分割電極を形成し、前記配向分割電極上に前記液
    晶層の液晶分子の配向が異なる領域の配向境界が配置さ
    れており、前記電圧印加手段により前記配向分割電極に
    対向基板電極の電位を基準として実質的に液晶飽和電圧
    以上の電圧が液晶表示素子を駆動中に印加されることを
    特徴とする液晶表示装置。
JP11325294A 1994-05-27 1994-05-27 液晶表示素子及びこの素子を用いた液晶表示装置 Pending JPH07318944A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100462012B1 (ko) * 1996-12-19 2005-04-13 삼성전자주식회사 박막트랜지스터형액정표시소자
KR100659794B1 (ko) * 2001-08-22 2006-12-19 가부시끼가이샤 어드번스트 디스플레이 액정 표시장치 및 그의 제조방법
KR100580387B1 (ko) * 1998-09-24 2007-03-02 삼성전자주식회사 액정 표시 장치

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KR100580387B1 (ko) * 1998-09-24 2007-03-02 삼성전자주식회사 액정 표시 장치
KR100659794B1 (ko) * 2001-08-22 2006-12-19 가부시끼가이샤 어드번스트 디스플레이 액정 표시장치 및 그의 제조방법

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