JPH0764096A

JPH0764096A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0764096A
Application number: JP21669693A
Authority: JP
Inventors: Tsuguyoshi Hirata; 貢祥平田; Shigemitsu Mizushima; 繁光水嶋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-10
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: TW247353B; JP2955161B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リバースチルトによる表示品位の低下を改善
し、なおかつ開口率の高い、表示品位の向上した液晶表
示装置を提供する。【構成】各絵素の各液晶層領域１８、１９において、
液晶層領域内側部分の液晶分子３３ａが液晶層３３の厚
み方向の電界により向きを変える方向と、液晶分子３３
ａの平均の配向方向を基板３１面に投影した平均配向方
向にある周縁近傍部分Ｃ、Ｄの液晶分子３３ａが走査線
１２（または信号線１３）からの電界により向きを変え
る方向とが同一方向となるように該プレチルト方向が規
定されている。このため、平均配向方向にある周縁近傍
部分Ｃ、Ｄの液晶分子３３ａの傾きは、その液晶分子３
３ａの走査線１２（または信号線１３）に近い端が走査
線１２（または信号線１３）から遠ざかる方向となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶層を挟持する一対
の基板の少なくとも一方に配線が設けられた液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）は、対向配設さ
れた一対の基板間に液晶層が設けられてなり、液晶層の
液晶分子の配向方向を変化させて光学的屈折率を変える
ことにより表示を行う構成となっている。このような液
晶分子の配向制御をするために、いわゆるＴＮ（ツイス
トネマティック）型の液晶表示装置が主として用いられ
ている。この液晶表示装置は、液晶分子を基板にほぼ平
行に、かつ両基板の近傍において約９０°ねじれるよう
に予め配向させておき、対向する２基板に各々形成され
た電極に電圧を印加して、基板に垂直な方向に電界を発
させ、液晶の誘電違方性を利用して液晶分子を電界の方
向に変移させることにより配向を変え、光学的屈折率に
変化を起こすようになっている。

【０００３】図６は従来のＴＮ型のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置を示す平面図であり、図７はＡ−Ａ′
矢視断面図である。この液晶表示装置は、図７に示すよ
うに液晶層１３３を間に挟んで対向配設された一対の配
線基板１３１、１３２を有する。一方（図７の下側）の
配線基板１３１は、図６に示すように、ガラスからなる
絶縁性基板１３１ａの上に、走査線１１２および信号線
１１３が相互に交差する状態に配線され、走査線１１２
及び信号線１１３で囲まれた領域に絵素電極１１４が配
置され、走査線１１２と信号線１１３との交差部分の近
傍に非線型スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
（以後ＴＦＴと記す）１２０が設けられている。ＴＦＴ
１２０のゲート電極１１５は走査線１１２に接続され、
ソース電極１１６は信号線１１３に、ドレイン電極１１
７は絵素電極１１４に接続されている。

【０００４】他方（図７の上側）の配線基板１３２は、
ガラスからなる絶縁性基板１３２ａの上に、図６の破線
の内側に開口部を有する窓開き構造の遮光膜１３２ｄが
形成され、更にその上のほぼ全面に対向電極１３２ｂが
形成されている。なお、図７において、両配線基板１３
１、１３２で挟まれた液晶層１３３における液晶分子１
３３ａの傾きは液晶の配向方向を表している。また絵素
電極１３１ｂと液晶層１３３との界面および対向電極１
３２ｂと液晶層１３３との界面には各々図示しない配向
膜が形成されている。

【０００５】更に、両配線基板１３１、１３２の端部
は、図示しない樹脂等からなるシール部材が設けられ、
このシール部材で液晶層１３３が封止されている。ま
た、液晶を駆動する周辺回路等が配線基板１３１、１３
２の少なくとも一方に実装されている。

【０００６】上記液晶分子１３３ａの基板表面に対する
傾きは、マルチドメインによるディスクリネィションラ
インの発生を防止するために付けられており、有機配向
膜を琢磨布にてラビングする方法や、無機薄膜を斜方蒸
着する方法等によって得られる。また、この傾きによ
り、液晶分子の立ち上がる方向が予め方向付けられる。
かかる構成の液晶表示装置においては、マルチドメイン
によるディスクリネィションラインの発生を防止するた
めに付けられた液晶分子１３３ａの基板表面に対する傾
きの存在により、電界を印加した状態で液晶表示装置を
見る角度によってコントラストが変化するという現象が
生じる。ここで、図７の左方向から見た場合（細長い液
晶分子の両端のうち基板１３１から遠ざかる方向の端が
ある方向（以下、これを傾き方向という）から液晶分子
を見た場合）を正視角方向、その逆方向から見た場合を
逆視角方向と呼ぶ。また、図６の液晶表示装置を紙面に
垂直方向から見たときの上側を１２時として、正視角方
向の向きにより１２時視角（正視角方向が上側）・６時
視角（正視角方向が下側）と呼ぶ。すなわち、液晶分子
の前記傾き方向と視角方向とは同意となる。この視角方
向は、ラビング等の液晶の配向を規定する処理において
任意に決めることができ、１２時と６時には限らない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液晶
表示装置は、絵素電極１１４の内側部分に相当する液晶
層部分では、本来の基板に垂直方向のみの電界が付与さ
れ、液晶に発生するトルクはプレティルト角によって方
向付けられた方向となる。しかし、図７に示すように、
配線基板１３１に形成された絵素電極１１４の周縁近傍
部分においては、信号線１１３または走査線１１２によ
る電界が液晶層１３３に印加されることにより、プレチ
ルト角によって方向付けられた方向とは反対方向の電気
力線が発生し、その結果、絵素の外周部の一部にリバー
スチルトと呼ばれる液晶の配向乱れが生じて、表示品位
が著しく低下することとなる。

【０００８】従来より、このリバースチルトによる表示
品位の低下を隠すために、上述した遮光膜１３２ｄを設
けてきたが、リバースチルトによる表示品位の低下は絵
素電極１３１ｂ内の広い面積にわたって発生するため、
遮光膜１３２ｄの開口部を狭くする必要があった。この
ために、実際に表示に寄与する開口部の全体に対する面
積率、つまり開口率を著しく低下させる結果となった。
また、開口率の低下は、表示品位の低下ばかりでなく、
バックライト等の消費電力の増加といった問題も引き起
こすため、開口率は高いほど良い。

【０００９】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、リバースチルトによる表
示品位の低下を改善し、なおかつ開口率の高い、表示品
位の向上した液晶表示装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【問題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、液晶層を挟持する一対の基板の少なくとも一方に配
線が設けられ、絵素がマトリクス状に配されている液晶
表示装置において、該液晶層の厚み方向中央付近におけ
る液晶分子の平均の配向方向を該基板に投影した平均配
向方向に、プレチルト方向の異なる２以上の液晶層領域
が各絵素毎に形成され、かつ、各絵素の各液晶層領域に
おいて、液晶層領域の内側部分の液晶分子が液晶層の厚
み方向の電界により向きを変える方向と、液晶層領域の
周縁近傍部分のうち該平均配向方向にある箇所の液晶分
子が該配線からの電界により向きを変える方向とが同一
方向となるように該プレチルト方向が規定されているの
で、そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】この液晶表示装置において、前記平均配向
方向以外の方向においても、各絵素の各液晶層領域にお
いて、液晶層領域の内側部分の液晶分子が液晶層の厚み
方向の電界により向きを変える方向と、液晶層領域の周
縁近傍部分のうち該平均配向方向以外の該当する方向に
ある箇所の液晶分子が該配線からの電界により向きを変
える方向とが、同一方向となるように該プレチルト方向
が規定されている構成とすることができる。その構成
は、前記プレチルト方向の異なる２以上の液晶層領域
が、前記平均配向方向と交差する方向に延びた線で分割
されて形成されることによりなされる。その線として
は、略々矩形状をした前記絵素の対角線を使用すること
ができる。

【００１２】

【作用】本発明によると、各絵素の各液晶層領域におい
て、液晶層領域の内側部分の液晶分子が液晶層の厚み方
向の電界により向きを変える方向と、液晶層領域の周縁
近傍部分のうち該平均配向方向にある箇所の液晶分子が
該配線からの電界により向きを変える方向とが同一方向
となるように該プレチルト方向が規定されている。この
ため、配線を有する基板に接した液晶分子の平均の配向
方向を該基板面に投影した平均配向方向にある周縁近傍
部分の液晶分子の傾きは、その液晶分子の配線に近い端
が配線から遠ざかる方向となる。その結果、配線から印
加される電界の電気力線と周縁近傍部分の液晶分子の傾
きが一致し、リバースチルトの発生が抑制されることと
なる。

【００１３】また、平均配向方向以外の方向においても
同様にすると、平均配向方向にある周縁近傍部分だけで
なく、平均配向方向以外の方向にある周縁近傍部分の液
晶分子も、その周縁近傍部分に近い配線から印加される
電界の電気力線と液晶分子の傾きが一致し、リバースチ
ルトの発生が絵素の周辺のほぼ全域において抑制される
こととなる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明を適用したア
クティブマトリクス型液晶表示装置を示す平面図であ
り、図２は図１のＡ−Ａ′矢視断面図である。この液晶
表示装置は、液晶層３３を挟むアクティブマトリクス基
板３１および対向基板３２を有する。アクティブマトリ
クス基板３１は、ガラスからなる絶縁性基板３１ａの上
に、走査線１２および信号線１３が相互に交差する状態
に配線され、走査線１２および信号線１３で囲まれた領
域に絵素電極１４が配設されている。また、走査線１２
と信号線１３との交差部の近傍に、スイッチング素子と
してのＴＦＴ２０が形成されている。このＴＦＴ２０
は、絵素電極１４を挟む２つの走査線１２、１２の一方
側に形成され、信号線１３から絵素電極１４に向けて分
岐されたソース電極１６と、絵素電極１４からソース電
極１６に向けて分岐されたドレイン電極１７とを有す
る。また、ソース電極１６とドレイン電極１７との下方
に位置し、走査線１２から分岐されたゲート電極１５を
有する。なお、本実施例ではＴＦＴ２０としてアモルフ
ァスシリコンＴＦＴを使用した。

【００１６】上記走査線１２、信号線１３またはＴＦＴ
２０などの上には、両基板３１、３２間の短絡、配線間
の短絡を防ぐために図示していない絶縁膜が形成され
る。この絶縁膜は絵素部分に窓開き構造にすることも可
能である。また、上記絵素電極１４と対向させて付加容
量電極（図示せず）を設けて、液晶に印加される電圧を
補助的に蓄える付加容量を形成してもよい。

【００１７】かかるアクティブマトリクス基板３１に対
向配設される対向基板３２は、ガラスからなる絶縁性基
板３２ａの上に、図１の破線の内側に開口部を有する窓
開き構造の遮光膜３２ｄが形成され、更にその上のほぼ
全面に対向電極３２ｂが形成されている。また、両基板
３１、３２で挟まれた液晶層３３は、１絵素内にプレチ
ルト方向の異なる２つの液晶層領域１８、１９が形成さ
れている。なお、図２において、液晶分子３３ａの傾き
方向は液晶の配向方向を表している。また絵素電極１４
と液晶層３３との界面および対向電極３２ｂと液晶層３
３との界面には各々図示しない配向膜が形成されてい
る。

【００１８】更に、両基板３１、３２の端部は、図示し
ない樹脂等からなるシール部材が設けられ、このシール
部材で液晶層３３が封止されている。また、液晶を駆動
する周辺回路等が基板３１、３２の少なくとも一方に実
装されている。なお、カラー表示を行う場合には、カラ
ーフィルタを設けた構成とすることができる。

【００１９】かかる構成の液晶表示装置に製造は、例え
ば以下の工程により行うことができる。走査線１２、信
号線１３、ＴＦＴ２０および配向膜などを有するアクテ
ィブマトリクス基板３１を形成する工程、遮光膜３２
ｄ、対向電極３２ｂおよび配向膜などを有する対向基板
３２を形成する工程、両基板３１、３２に形成した該配
向膜にラビング処理を行う工程、両基板３１、３２を貼
り合わせる工程、および両基板３１、３２間へ液晶を注
入して液晶層３３を形成する工程を行い、最後に周辺回
路等を実装することにより、液晶表示装置が完成する。

【００２０】これらの工程のいくつかの工程で、各絵素
内に、プレチルト方向の異なる２つの液晶層領域１８、
１９を形成する。１絵素内の２つの液晶層領域１８、１
９は、液晶層３３の厚み方向中央付近における液晶分子
３３ａの平均の配向方向を基板３１（または３２）に投
影した平均配向方向に沿って設けられている。かかる２
つの液晶層領域１８、１９の形成は、本実施例ではポリ
イミドよりなる配向膜を形成した後、任意の工程で配向
膜を２分する一方の部分に紫外線を照射することにより
行った。具体的には、アクティブマトリクス基板３１の
液晶層領域１９に相当する配向膜部分と、対向基板３２
の液晶層領域１８に相当する配向膜部分とに紫外線を照
射した。

【００２１】かかる紫外線照射が行われた配向膜部分に
接する液晶分子のプレチルト角は低下する。このため、
アクティブマトリクス基板３１の液晶層領域１９におけ
る液晶分子のプレチルト角は低く、液晶層領域１８にお
ける液晶分子のプレチルト角は高くなる。また、対向基
板３２の液晶層領域１８における液晶分子のプレチルト
角は低く、液晶層領域１９における液晶分子のプレチル
ト角は高くなる。このとき、相対向する基板３１、３２
の配向膜に接する液晶分子のプレチルト角は、高い方の
配向規制力に従って決まる。

【００２２】ここで、図２において、基板３１、３２に
接している斜線が各基板に接している液晶分子の傾きと
方向とを、楕円形が液晶分子の平均の傾きをそれぞれ模
式的に表しており、電界が印加された場合には液晶分子
が垂直方向に立ち上がる。破線は、走査線１２より絵素
の端の部分に印加される電気力線を示した。

【００２３】上述のごとく、液晶分子のプレチルト角
は、高い方の配向規制力に従って決まるため、液晶層領
域１８では、液晶層３３の厚み方向中央付近の液晶分子
は６時視角の状態に傾き、液晶層領域１９では、逆方向
の１２時視角の状態に傾むくことになる。よって、液晶
層領域１８と１９とにおいて、液晶分子の平均の配向方
向を基板面に投影した平均配向方向にある、液晶層領域
周縁近傍の周縁近傍部分Ｃ、Ｄ（図１参照）の液晶分子
は、図２に示すように、走査線１２に近い方の端が走査
線１２より遠ざかる方向に傾いた状態に形成される。ま
た、液晶層領域１８の右辺側の周縁近傍部分ｅと液晶層
領域１９の左辺側の周縁近傍部分ｆにおいては、基板３
１に近い部分の液晶分子が、周縁近傍部分Ｃ、Ｄにおけ
る液晶層厚み方向中央付近の液晶分子の向く方向に対し
てほぼ４５゜傾いているので、信号線１３に対して上記
とほぼ同様の状態となる。その結果、周縁近傍部分Ｃ、
Ｄにおける液晶分子の傾きと走査線１２より印加される
電界の電気力線とが一致し、周縁近傍部分ｅ、ｆにおけ
る液晶分子の傾きと信号線１３より印加される電界の電
気力線とがほぼ一致し、リバースチルトの発生を抑制で
きる。また、本実施例においては、１絵素内に６時と１
２時の両方向の視角特性が形成されているので、表示特
性の観察角度による表示品位の低下を抑制することがで
きる。なお、前記配向規制力をコントロールすることに
より、液晶の立上がり方向を任意に制御することができ
る。

【００２４】なお、上記液晶層領域１８と１９とは等面
積である必要はなく、図３および図４（図３のＡ−Ａ′
矢視断面図）に示すように絵素電極１４の端の部分のみ
に液晶層領域１９を形成し、残りの広い部分に液晶層領
域１８を形成してもよい。また、絵素電極１４の端以外
の部分にさらに別の異なる配向を持つ領域を形成しても
よい。

【００２５】（実施例２）本発明の別の実施例を以下に
説明する。本実施例２はリバースチルトの発生をより完
全に防止する場合である。

【００２６】図５は、本実施例２に係る液晶表示装置を
示す平面図である。この液晶表示装置においては、アク
ティブマトリクス基板３１に形成された絵素電極１４の
平均配向方向における液晶層領域１８、１９の周縁近傍
部分Ｃ、Ｄについて、液晶分子が走査線１２に近い端を
走査線１２より遠ざかる方向に傾いた状態に形成する。
加えて、それ以外の方向における液晶層領域１８、１９
の周縁近傍部分Ｅ、Ｆにおいても、液晶分子が信号線１
３に近い端を信号線１３より遠ざかる方向に傾いた状態
に形成する。

【００２７】すなわち、液晶層領域１８、１９は、略々
矩形状をした絵素電極１４の角を結ぶ２つの対角線のう
ち、ＴＦＴ２０の近傍を通らない方の対角線にて分割さ
れるように形成する。

【００２８】本実施例による場合には、リバースチルト
の発生を抑制できる周縁近傍部分Ｅ、Ｆが、実施例１の
場合の周縁近傍部分ｅ、ｆよりも長くなると共に、リバ
ースチルトの発生を抑制できない部分が無くなることと
なる。したがって、絵素電極１４の全外周部において、
より完全にリバースチルトの発生を抑制できる。ただ
し、本実施例に係る図５においては、液晶層領域１８と
１９との境界がＴＦＴ２０と交わるため、完全に対角線
とはならないが、ＴＦＴ２０部分には元々光による電気
特性の劣化を防ぐために遮光膜３２ｄで覆われるため、
この部分でリバースチルトが発生しても隠蔽される。

【００２９】なお、本実施例２では対角線により液晶層
領域１８と１９とを分割しているが、本発明はこれに限
らず、その対角線に対して時計方向または反時計方向に
傾いた線にて液晶層領域１８と１９とを分割してもよ
い。

【００３０】上記説明では配向膜材料としてポリイミド
よりなる配向膜を用いたが、光照射によりプレチルト角
の変化する材料ならば任意のものを使用でき、材料によ
り最適の照射波長等を選べば良い。またレーザを用いれ
ばより効率的に制御できる。また、配向制御法としては
公知の他の方法を用いてもよく、例えば無機質膜に対し
て斜方蒸着を施してラビング処理を行う方式や、無機質
膜に対して部分的にマスクをしてフォトリソグラフィー
を使用することによりラビング処理を行う方式によって
本構造を達成することも可能である。

【００３１】上記説明ではアクティブマトリクス型液晶
表示装置に対して適用しているが、本発明はこれに限ら
ず、単純マトリクス型液晶表示装置に対しも適用するこ
とができる。この場合には、対向する一対の基板の各々
に、各基板において相互に交差するように形成したスト
ライプ状の電極が交差する部分が絵素となり、その絵素
の周縁近傍部分において生じるリバースチルトの発生を
防止できる。

【００３２】更に、本発明は、ＴＮ型に限らず、任意の
モードの液晶表示装置に対し、リバースチルトの発生を
防止する対策として適用できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、配線により印加される
電界の電気力線と、配線に近い液晶分子の傾きとが一致
し、リバースチルトの発生を抑制できる。また、１絵素
内に複数の視角方向の異なる液晶層領域を有するので、
視角特性を改善できる。更に、リバースチルトによる表
示不良を隠蔽するための遮光膜における遮光部の面積を
小さくできるため、液晶表示装置の開口率を高めること
ができ、バックライト等の消費電力を減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶
表示装置を示す平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ’矢視断面図。

【図３】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶
表示装置の別の実施例を示す平面図。

【図４】図３のＡ−Ａ’矢視断面図。

【図５】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶
表示装置の更に別の実施例を示す平面図。

【図６】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置例
を示す平面図。

【図７】図６のＡ−Ａ’矢視断面図。

【符号の説明】

１２走査線１３信号線１４絵素電極１５ゲート電極１６ソース電極１７ドレイン電極１８液晶層領域１９液晶層領域２０ＴＦＴ３１アクティブマトリクス基板３１ａ絶縁性基板３２対向基板３２ａ絶縁性基板３２ｂ対向電極３２ｄ遮光膜３３液晶層３３ａ液晶分子Ｃ周縁近傍部分Ｄ周縁近傍部分Ｅ周縁近傍部分Ｆ周縁近傍部分ｅ周縁近傍部分ｆ周縁近傍部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層を挟持する一対の基板の少なくと
も一方に配線が設けられ、絵素がマトリクス状に配され
ている液晶表示装置において、該液晶層の厚み方向中央付近における液晶分子の平均の
配向方向を該基板に投影した平均配向方向に、プレチル
ト方向の異なる２以上の液晶層領域が各絵素毎に形成さ
れ、かつ、各絵素の各液晶層領域において、液晶層領域
の内側部分の液晶分子が液晶層の厚み方向の電界により
向きを変える方向と、液晶層領域の周縁近傍部分のうち
該平均配向方向にある箇所の液晶分子が該配線からの電
界により向きを変える方向とが同一方向となるように該
プレチルト方向が規定されている液晶表示装置。
【請求項２】前記平均配向方向以外の方向において
も、各絵素の各液晶層領域において、液晶層領域の内側
部分の液晶分子が液晶層の厚み方向の電界により向きを
変える方向と、液晶層領域の周縁近傍部分のうち該平均
配向方向以外の該当する方向にある箇所の液晶分子が該
配線からの電界により向きを変える方向とが、同一方向
となるように該プレチルト方向が規定されている請求項
１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記プレチルト方向の異なる２以上の液
晶層領域が、前記平均配向方向と交差する方向に延びた
線で分割されて形成されている請求項２に記載の液晶表
示装置。
【請求項４】前記線が、略々矩形状をした前記絵素の
対角線である請求項３に記載の液晶表示装置。