JPH08152639A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶の配向方向が異なる複数の領域を有する液
晶表示値において、発生するディスクリネーションの変
形を最小限とする。 【構成】液晶の配向方向が異なる複数の領域Ｉ５，ＩＩ
６を有する事により広視野角化した液晶表示装置におい
て、薄膜トランジスタの存在しない側の第２の基板１５
表面にのみ液晶配向が異なるような配向処理を施した液
晶表示装置。更には、能動素子側の第１の基板１４側の
プレチルト角をほぼ０°とした液晶表示装置。 【効果】発生するディスクリネーションが画素電極１０
と信号電極線１３や走査電極線１２との横方向電界の影
響を受けにくくなり、変形が最小限となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に広視野な表示が得られる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の広視野を目的として液晶の配向方
向が異なる領域を設けた液晶表示装置として、特公昭５
８−４３７２３号公報，特開昭５９−２１１０１９号公
報，特開昭６３−１０６６２４号公報，特開平５−１７
３１４２号公報等に記載されているような技術が知られ
ている。ここでは、特開平５−１７３１４２号公報を例
にとって説明する。

【０００３】図５は従来の液晶表示装置の分割した領域
の一例の平面図、図６は従来の液晶表示装置の分割した
領域の一例の断面図、図７は従来の液晶表示装置の作用
の一例を説明する模式図である。

【０００４】図５および図６に示すように、領域Ｉ５と
領域ＩＩ６を構成する単位領域は信号電極線１３と走査
電極線１２とで囲まれた１画素領域と一致するように形
成され、領域Ｉ５と領域ＩＩ６との境界は画素電極１０
を横切るように走査電極線１２と平行に伸びる。薄膜ト
ランジスタ１１は冗長構成で画素電極１０の中心線に対
して対称な位置に配置される。蓄積容量電極２４は第１
の基板１４の表面に設けられる。ＩＴＯの画素電極１０
は絶縁層２６を解して蓄積容量電極２４の上に形成さ
れ、更にその上に配向膜８が形成される。カラーフィル
タ２０は第２の基板１５上に設けられ、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の
画素領域を有し、その上に保護層２５が設けられる。ま
た、カラーフィルタ２０のＲ，Ｇ，Ｂ毎の各領域を開口
させる対向基板の遮光膜２３が設けられる。図７に示す
ように、領域Ｉ５と領域ＩＩ６の液晶物質３が共に走査
電極線１２に向かってプレチルトするように配置されて
いる。この従来例では、分割された各々の領域での液晶
配向は、螺旋型の捻じれ（ツイストとも呼ばれる）の向
きは同じ向きであるが、基板１４，１５表面に対する角
度の違いにより、電圧印加時には液晶分子の立ち上がる
方向（チルト方向とも呼ばれる）が異なるため、光が基
板１４，１５に対する鉛直方向から傾いた斜め方向より
入射する場合に各々の領域Ｉ５，ＩＩ６が互いの光学特
性を補償しあう。その結果、電圧印加持における視角依
存性の少ない光学特性が得られる。特に、階調表示時に
視角を変化しても階調反転の現象が見られなくなってい
る。

【０００５】図８（Ａ），（Ｂ）は従来の広視野を目的
として領域を分割した液晶表示装置でのディスクリネー
ションを説明する模式図である。図８（Ａ），（Ｂ）に
示すように、この従来例の分割された領域の境界には液
晶配向の不連続な領域すなわちディスクリネーション４
が発生し、光透過率の乱れを起こす。その結果、黒表示
時の透過率の上昇が起こり全体に白く浮いたような表示
となってしまう。また、実際の画像表示時にこのような
ディスクリネーション４の存在は前画面が残ってみえる
焼き付きや正面以外の位置から観察した時の視角方向に
依存した輝点として認識され表示品位を著しく低下させ
る。そこで、この光透過率の乱れを改善するために遮光
部を設けた従来例としては、特開平５−１７３１３８号
公報，特開平５−１７３１４２号公報に示すようなもの
がある。図５の蓄積容量電極２４はこのような液晶表示
装置における遮光膜１としての役割も果たす。このよう
に発生するディスクリネーション４を遮光する事によ
り、黒表示時の透過率の上昇を抑える事が出来る。更に
焼き付きや斜め観察時の輝点をなくす事が出来る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の広
視野を目的として液晶の配向方向が異なる領域を設けた
液晶表示装置には上述のように光透過率の乱れが発生す
るという欠点があった。その結果、実際の表示において
焼き付きや輝点等が現れ画質が低下していた。また、そ
の特性を改善し遮光膜を設けた液晶表示装置でも焼き付
きや斜め観察時の輝点が観察される事があった。これは
次のような原因による。液晶配向の不連続な領域すなわ
ちディスクリネーションは、配向を分割した形状のみな
らず電界の影響を大きく受ける。つまり、分割された液
晶配向境界のエネルギー的な安定性には、液晶配向自身
によるエネルギーと電界によるエネルギー変形の双方が
関係する。これらの影響により、分割境界である画素中
央部のディスクリネーションが変形する事があり、遮光
部の外にディスクリネーションがはみ出す事がある。更
に、画素中央部より画素端部の方が横方向の電界すなわ
ち同一基板上の電極間の電界の影響が大きく、画素端部
に発生するディスクリネーションは変形しやすい。これ
らのディスクリネーションが制御出来ない事により焼き
付きや輝点が発生していた。

【０００７】本発明の目的は、広視野で高コントラス
ト、かつ焼き付きや輝点が無い液晶表示装置を提供する
事にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素電極と能
動素子とを備えた第１の基板と、カラーフィルタを備え
た第２の基板と、この第２の基板と前記第１の基板間に
狭持された液晶物質とを有し、画素領域内に前記液晶物
質の配向方向が異なる複数の領域を含む液晶表示装置に
おいて、前記能動素子の存在しない前記第２の基板表面
にのみ前記液晶物質の配向方向が前記複数の領域ごとに
異るような配向制御を行う。この液晶表示装置におい
て、第１の基板側のプレチルト角Ｘが０°≦Ｘ＜１．５
０°好ましくは０°≦Ｘ≦１．０°である。

【０００９】

【作用】能動素子として薄膜トランジスタを用い、配向
方向を複数に分割した液晶表示装置でのディスクリネー
ションの例を図８（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。
配向方向は、ラビング方向として第１の基板の配向方向
２１，第２の基板の配向方向２２を図中に矢印で示し
た。ここでは図８（Ａ）と図８（Ｂ）の２種類のディス
クリネーション４の例を示した。図８（Ａ）は走査電極
線１２，信号電極線１３と画素電極１０間の横方向の電
界の影響が少なく配向がきれいに分割された状態であ
る。このような状態の時の遮光部は従来例のように配向
分割の境界２すなわち画素中央部に設ければ良くその幅
も５μｍから１０μｍ程度で十分である。また、対向基
板であるカラーフィルタ側の第２の基板に設けた遮光部
と組合せる事により、信号電極線１３との境界に発生す
るディスクリネーション４も容易に遮光する事が出来
る。しかしながら、実際の表示において図８（Ａ）のよ
うな状態を取り続ける事は少ない。なぜなら、動画等の
表示を行う時や黒表示を行う時には横方向の電界が大き
くなるため、ディスクリネーション４が図８（Ｂ）のよ
うに変形するためである。図８（Ｂ）では、信号電極線
１３及び走査電極線１２双方との横方向電界が大きくデ
ィスクリネーション４が大きく変形している。まず、信
号電極線１３との電界により、配向分割の境界２のディ
クリネーション４が変形し画素端部で大きく曲がるよう
になり、信号電極線１３との間のディクリネーション４
も画素内部に侵入してくる。また、走査電極線１２との
電界により走査電極線１２中央での配向分割の境界２を
無視した位置にディスクリネーション４が存在する。遮
光部がこれらのディスクリネーション４を隠すような形
状となっていないと、遮光部からはみ出したディスクリ
ネーション４により焼き付きや輝点という表示欠陥が引
き起こされる。

【００１０】本発明では、能動素子側の第１の基板の走
査電極線１２や信号電極線１３と画素電極１０間に発生
する横方向電界の影響を液晶配向が受けにくくするため
に、能動素子である薄膜トランジスタ１１の存在しない
対向側の第２の基板表面でのみ液晶配向を分割する。そ
の結果、分割された液晶配向は電界の影響を受けにくく
なり、ディスクリネーション４の曲がりが減少する。さ
らに、能動素子側の第１の基板のプレチルト角をほぼ０
度とする事により、能動素子側の液晶配向は第１の基板
上の横方向の電界により画素中央部近辺で異なった液晶
配向の領域に分割されやすくなる。この時に、対向側の
第２の基板表面で液晶配向が分割されているとディスク
リネーション４の曲がり等を発生させることなく、良好
な分割が実現される。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例の断面図、図
２は本発明の薄膜トランジスタアレイを示す平面図であ
る。本発明の第１の実施例は、図１および図２に示すよ
うに、能動素子としてアモルファスシリコンによる薄膜
トランジスタ１１を用い、一単位画素の大きさを縦２６
１μｍ，横１０８μｍとした。走査電極線１２，信号電
極線１３は、スパッタ法で形成されたクロム（Ｃｒ）を
用い、線幅を１８μｍとした。ゲート絶縁膜には窒化シ
リコン（ＳｉＮｘ）を用いた。画素電極１０は透明電極
である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用い、スパッタ法
により形成した。このように薄膜トランジスタ１１をア
レイ状に形成したガラス基板を第１の基板１４とした。
また、対向側の第２の基板１５上には、クロムを用いた
対向基板の遮光膜２３を形成した後、ＩＴＯを用いた透
明電極１６を形成し、更にカラーフィルタ２０を染色法
によりアレイ状に形成しその上面にシリカを用いた保護
層２５を設けた。この第２の基板１５を洗浄後、高プレ
チルト角を与える日立化成社製ＬＣ−１０２ポリイミド
による配向膜（図示せず）を塗布し２５０℃で１時間焼
成した。この表面全面同じ方向にラビング処理を施し
た。その配向膜表面にポジ型レジストを塗布し、マスク
部の幅が１２６μｍで開口部の幅が１３５μｍのストラ
イブ状のマスクを用い一画素内をマスクする領域と露光
する領域に分けた。露光部のレジストを現象した後、前
回のラビング処理方法と１８０度異なった方向にラビン
グ処理を施した。この後、レジストを剥離した。第１の
基板１４には、低プレチルト角を与えるポリイミド（日
本合成ゴム社製、ＡＬ−１０５１）をスピン塗布し、２
００℃で１時間焼成した。その後、ラビング処理のみを
施し、ラビングの方向は９０度捻じれた方向とした。こ
れらのラビング方向は、図８（Ａ），（Ｂ）に示すよう
な方向とした。このようにして作製した二枚の基板１
４，１５をギャップが５．５μｍになるように、かつ、
ラビング方向が互いに直角になるように、球形のシリカ
粒子によるスペーサを介して接着剤で貼り合わせパネル
を作製した。このセルに左カイラル材を溶解させた通常
の正の誘電異方性を有するネマチック液晶を注入し、注
入口を封止した。

【００１３】この液晶表示装置では、従来の配向分割型
液晶表示装置で見られていた焼き付きや斜めから観察し
た時の輝点が大幅に少なくなっていた。この液晶表示装
置に第１の基板１４側若しくは第２の基板１５側から反
射光を入射して遮光膜に隠されたディスクリネーション
を観察した所、特に図８（Ｂ）に見られた走査電極線１
２寄りや信号電極線１３寄りのディクリネーション４は
ほとんどすべての画素で対向基板の遮光膜２３の範囲内
に収まっていた。

【００１４】次に、高プレチルト角を与えるポリイミド
（ＬＣ−１０２）の分割配向処理（すなわち、一回目の
ラビング処理の後レジストを塗布し、露光・現像し再度
ラビングし全てのレジストを剥離する工程）後の各領域
Ｉ５，ＩＩ６でのプレチルト角を測定した。現象後にレ
ジストが残っていた部分（すなわち、ラビング処理とし
ては一度目のラビング処理のみが施される部分）と現象
後にレジストが残っていなかった部分（すなわち、２度
目のラビング処理を施される部分）のプレチルト角を測
定した。第１の実施例のセルを作製した時の表面処理と
全く同じ条件になるように、２種類のセルを作製した。
すなわち、一方のセルの両基板表面には、一度目のラビ
ング処理後レジストを塗布し、完全にマスクした状態で
露光・現像し（すなわち、この状態ではレジストが残っ
ている）、再度そのレジスト上をラビングしレジストを
剥離した。他方のセルの両基板表面には、一度目のラビ
ング処理後レジストを塗布し、全面が露光されるマスク
を用い露光・現象し（すなわち、この状態でレジストが
残っていない）、再度配向膜表面をラビング処理をしレ
ジストを剥離した。このような条件で２種類のアンチパ
ラレルセルを作製し、クリスタルローテーション法によ
って測定した。その結果、現像後レジストが残っていた
部分のプレチルト各は３．４°、レジストが残っていな
かった部分のプレチルト角は２．７°と求められた。一
方、低プレチルト角を与えるポリイミド（ＡＬ−１０５
１のプレチルト角をやはり実施例のセルを作製したもの
と同じ条件で、アンチパラレルセルを作成し、クリスタ
ルローテーション法を用いて測定した。その結果プレチ
ルト角は１．４°と求められた。このように、第２の基
板１５すなわちカラーフィルタ側基板にのみ分割配向処
理を施した状態で、第２の基板１５のプレチルト角が高
く、第１の基板１４すなわち薄膜トランジスタ１１側基
板のプレチルト角が低い時に良好な特性の液晶表示装置
が得られた。

【００１５】本発明の第２の実施例は、第１の基板１
４，第２の基板１５等は、第１の実施例と同様に製作
し、第２の基板１４側の配向膜、すなわち、高プレチル
トの配向膜のみを変えた例である。配向膜を日産化学社
製ＲＮ−７１５に変えた所、第１の実施例と同様に良好
な分割が出来、また、この液晶表示装置では、従来の配
向分割型液晶表示装置で見られていた焼き付きや斜めか
ら観察した時の輝点が全くなかった。このＲＮ−７１５
のプレチルト角を第１の実施例と全く同様の方法である
クリスタルローテーション法で測定した。その結果、現
像後レジストが残っていた部分のプレチルト角は１２
°，レジストが残っていなかった部分のプレチルト角は
９°と求められた。本実施例では第１の実施例の材料よ
り、プレチルト角が高いためにより安定な配向が得ら
れ、輝点が全く発生しなかった。この液晶表示装置に第
１の基板１４側若しくは第２の基板１５側から反射光を
入射して対向基板の遮光膜２３に隠されたディスクリネ
ーションを観察した所、特に図８（Ｂ）に見られた走査
電極線１２寄りや信号電極線１３寄りのディスクリネー
ション４は完全に対向基板の遮光膜２３の範囲内に収ま
っていた。

【００１６】本発明の第３の実施例は、第１の基板１
４，第２の基板１５等は第１の実施例と同様に作製し、
第２の基板１５側の配向膜、すなわち、高プレチルトの
配向膜を変えた例を示す。配向膜を東レ社製Ｋ−１０６
に変え、また、焼成温度を２００℃に変えた所、良好な
分割が出来、また、この液晶表示装置では、従来の配向
分割型液晶表示装置で見られていた焼き付きや斜めから
観察した時の輝点が第２の実施例と同様に全くなかっ
た。このＫ−１０６のプレチルト角を第１の実施例と全
く同様の方法であるクリスタルローテーション法で測定
した。その結果、現像後レジストが残っていた部分のプ
レチルト角は１６°，レジストが残っていなかった部分
のプレチルト角は９°と求められた。

【００１７】図３は本発明の第４の実施例の断面図、図
４（Ａ），（Ｂ）は従来の領域を分割しない液晶表示装
置での電界の様子を示す断面図およびディスクリネーシ
ョンの発生位置を示す断面図である。本発明の第４の実
施例は、第１の基板１４，第２の基板１５等は第１の実
施例と同様に作製し、第１の基板１４側の配向膜、すな
わち、低プレチルトの配向膜を変えた例を示す。配向膜
を日産化学社製ＳＥ−１１８０に変えた所、更に良好な
分割が出来た。この時、高プレチルト側の配向膜は、第
１の実施例と同様にＬＣ−１０２とした。この液晶表示
装置では、従来の配向分割型液晶表示装置で見られてい
た焼き付きや斜めから観察した時の輝点が第２の実施例
と同様に全くなかった。このＳＥ−１１８０のプレチル
ト角を第１の実施例と全く同様の方法であるクリスタル
ローテーション法で測定した所、０．８°と求められ
た。従来の液晶表示装置で、図４（Ａ）のように第２の
基板１５側のプレチルト角を低くすると画素電極１０と
走査電極線１２や信号電極線１３との横方向の電界によ
り発生するディスクリネーションが図４（Ｂ）のように
画素中央部に侵入する傾向がある。このようなディスク
リネーションの画素中央部への侵入はプレチルト角が低
いほど激しく、プレチルト角が１．５°より低くなると
画素端から画素幅の１割程度侵入し、プレチルト角が
１．０°より低くなると画素端から画素幅の３割程度侵
入する。この実施例では、その特性と第２の基板１５の
液晶の配向方向を分割する事により、第２の基板１５側
のプレチルト角が比較的低くても図３に示すように良好
にディスクリネーションが固定出来た。その結果、本実
施例では第１の実施例と同じ高プレチルト側の材料を使
っても第１の実施例より更に良好な分割が出来た。この
ように、第１の基板１４側のプレチルト角としては好ま
しくは１．５°を超えない値であり、更に好ましくは
１．０°を超えない値であるのが望ましい。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、分割配向処理を施した液
晶表示装置では、分割の境界及び電界の影響を受けやす
い部分にディスクリネーションが発生する。従って、本
発明によれば、分割配向処理を施した液晶表示装置のデ
ィスクリネーションを所定の範囲内に発生させる事が出
来、効果的に遮光出来るため、焼き付き等の現象の無い
良好な表示の液晶表示装置を得る事が出来る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。

【図２】本発明の薄膜トランジスタアレイを示す平面図
である。

【図３】本発明の第４の実施例の断面図である。

【図４】（Ａ），（Ｂ）は従来の領域を分割しない液晶
表示装置での電界の様子を示す断面図およびディスクリ
ネーションの発生位置を示す断面図である。

【図５】従来の液晶表示装置の分割した領域の一例の平
面図である。

【図６】従来の液晶表示装置の分割した領域の一例の断
面図である。

【図７】従来の液晶表示装置の作用の一例を示す断面図
である。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は従来の広視野を目的として領
域を分割した液晶表示装置でのディスクリネーションを
説明する模式図である。

【符号の説明】

１ 遮光膜 ２ 配向分割の境界 ３ 液晶物質 ４ ディスクリネーション ５ 領域Ｉ ６ 領域ＩＩ ７，８ 配向膜 １０ 画素電極 １１ 薄膜トランジスタ １２ 走査電極線 １３ 信号電極線 １４ 第１の基板 １５ 第２の基板 １６ 透明電極 ２０ カラーフィルタ ２１ 第１の基板の配向方向 ２２ 第２の基板の配向方向 ２３ 対向基板の遮光膜 ２４ 蓄積容量電極 ２５ 保護層 ２６ 絶縁層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極と能動素子とを備えた第１の基
   板と、カラーフィルタを備えた第２の基板と、この第２
   の基板と前記第１の基板間に狭持された液晶物質とを有
   し、画素領域内に前記液晶物質の配向方向が異なる複数
   の領域を含む液晶表示装置において、前記能動素子の存
   在しない前記第２の基板表面にのみ前記液晶物質の配向
   方向が前記複数の領域ごとに異るような配向制御を行う
   事を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶表示装置において、
   第１の基板側のプレチルト角Ｘが０°≦Ｘ＜１．５０°
   好ましくは０°≦Ｘ≦１．０°である事を特徴とする液
   晶表示装置。