JPH08220524A

JPH08220524A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08220524A
Application number: JP7031046A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Koma; 徳夫小間
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】配向制御窓によって変調されない光を遮断し
てコントラスト比を向上するとともに、遮光膜の電界に
より液晶が駆動されて配向制御窓の効果が失われるとい
ったことを防がれる。【構成】液晶を初期の配向状態に固定してセル内全体
の配向を安定させる配向制御窓（２４）に対応する領域
に、絶縁性の遮光膜（２１）を形成することにより、配
向制御窓（２４）領域で変調されない光を遮断してコン
トラスト比を向上するとともに、配向制御窓（２４）に
近接された遮光膜（２１）は絶縁性であるので、電圧を
持って表示電極（１３）間で電界が形成されて液晶が駆
動されるといったことが無くされ、配向制御窓（２４）
の効果が失われるのが防がれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセル内の電界を制御して
液晶の配向を制御した液晶表示装置に関し、特に、配向
制御によって生じる配向不良部分の遮光を行って、コン
トラスト比を向上した液晶表示装置に関して、その問題
点を解決するものである。

【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、液晶駆動用の透明電極を交差
配置して表示点をマトリクス的に選択しながら電圧を印
加するマトリクス型、更には、液晶駆動用の画素電極を
区画する表示電極を、共通電極に対向配置させて複数形
成し、かつ、各表示電極にスイッチ素子を接続すること
により、線順次に書き換え画素を選択しながら、信号電
圧を静的に常時保持させるアクティブマトリクス型は、
高精細、高コントラスト比の動画表示が可能となり、パ
ーソナルコンピュータのディスプレイ、テレヴィジョン
などに実用化されている。

【０００３】透明電極は一対の電極基板上に形成され、
これら電極基板は細隙をもって貼り合わせ、内部に液晶
が密封されている。透明電極は液晶を挟んで対向した部
分で画素容量を成し、各画素容量には所望の電圧が印加
されるように構成されている。液晶は誘電率及び屈折率
に異方性を有しており、各画素容量に形成された電界に
従ってその配向状態が変化して透過光を変調する。透過
率は電界強度に依存して微調整されるため、画素容量ご
とに印加電圧を制御することにより、所望の表示画面が
作成される。

【０００４】図５は従来の液晶表示装置の画素構造の平
面図であり、本出願人が既に、特願平５−８４６９６、
特願平５−１５３６７１、特願平５−１５７１２０、特
願平５−１６９０８７、特願平５−１６９０８８、特願
平５−２１６４４１、特願平５−２９５７３１、特願平
６−２１１５２、特願平６−９２２８３、特願平６−２
０７５８９、特願平６−２３７４８２において、出願済
みの配向制御窓及び配向制御電極を用いたものである。
図６は図５のＣ−Ｃ線に対応する断面図である。ガラス
などの透明な基板（１００）上には、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ
などからなる配向制御電極（１０１）が形成され、絶縁
層（１０２）を挟んで、ＩＴＯからなる表示電極（１０
３）、及び、表示電極（１０３）の間に薄膜トランジス
タとその配線（１０４）が形成された領域がある。液晶
層（１２０）を挟んだ対向位置には、ガラスなどの基板
（１１０）上に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉなどの不透明金属か
らなる遮光膜（１１１）、Ｒ、Ｇ、Ｂなどのカラーフィ
ルター層（１１２）及びＩＴＯからなる共通電極（１１
３）が形成され、対向基板とされている。共通電極（１
１３）は全面的に形成され、表示電極（１０３）との対
向部分で画素容量を構成しているが、この領域内で、電
極の不在により形成された配向制御窓（１１４）が設け
られている。遮光膜（１１１）は、画素容量領域外でブ
ラックマトリクスとなるとともに、配向制御窓（１１
４）に当たる領域に設けられ、変調されない光を遮断
し、コントラスト比を向上している。更に、図示は省い
たが、両基板（１００，１１０）の最表面には、ポリイ
ミドなどの高分子膜からなる配向膜が形成され、所定方
向にラビング処理が施されて、液晶の初期配向を制御し
ている。通常、ＴＮ(twisted nematic）モードでは、両
基板（１００，１１０）間でラビング方向は９０°で交
差している。配向制御窓（１１４）は、画素の対角線に
沿った帯状に形成されているが、特に、基板（１１０）
側のラビング方向に交差する方の対角線に沿って形成さ
れている。

【０００５】以下で、配向制御窓（１１４）の作用効果
について簡略に述べる。なお、詳細な説明は先の出願を
参照されたい。電圧印加時には、液晶層（１２０）中の
電界（１２２）は、表示電極（１０３）のエッジに当た
る部分で斜め方向に傾き、これに従って液晶ディレクタ
ー（１２１）は最小のエネルギーで安定配向状態へと変
化する。即ち、液晶ディレクター（１２１）の傾く方向
が決められる。このように局所的に制御された配向は、
液晶の持つ連続体性のため、画素容量領域内に広がる
が、表示電極（１０３）の各辺では液晶ディレクター
（１２１）の傾き方向が異なっているため、画素容量領
域中において、互いに配向状態の異なる領域の境界が生
じる。液晶は流動性を有し、液晶ディレクター（１２
１）の平面方向成分は比較的自由に変化するため、境界
領域も動きやすく、画素ごとに異なった位置に生じ得
る。このような境界領域は透過率の制御が不可能な領域
であり、ＮＷホワイトモードでは常時白を表示し、視認
に影響を及ぼす。更に、境界領域が画素ごとに不安定な
状態にあると、画面のざらつき感となって認識され、表
示品位を悪化させていた。

【０００６】前記配向制御窓（１１４）は、このような
問題を解決するために設けられている。即ち、電極不在
部分である配向制御窓（１１４）の近傍では、電界（１
２２）が無いか、あるいは、微弱で、少なくとも液晶を
駆動する閾値以下であるような層が形成され、この層内
では液晶ディレクター（１２１）が初期状態に固定され
る。このため、表示電極（１０３）のエッジ部から制御
されてきた各配向状態の境界は、配向制御窓（１１４）
により固定され、更に液晶の連続体性により画素容量内
の全域にわたり、かつ、全画素について配向が安定する
ので、画面のざらつきが防がれ、表示品位が向上する。
また、配向制御電極（１０１）は、表示電極（１０３）
の周縁部を囲って設けられ、所定の電圧が印加可能に構
成されており、表示電極（１０３）との電位差により、
表示電極（１０３）エッジでの斜め方向電界（１２２）
を積極的に生じさせ、配向制御窓（１１４）の作用と併
せて、画素容量内の液晶の配向状態を所定に分割して、
優先視角方向を複数方向にすることにより、視野角を広
げるものである。更に、遮光膜（１１１）により、配向
制御窓（１１４）を透過する光を遮断することで、コン
トラスト比が上昇し、表示品位が一段と向上する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造では、図５
及び図６に示すごとく、共通電極（１１３）は全面的に
形成されており、また、遮光膜（１１１）は導電性で画
素容量の領域外と配向制御窓（１１４）の領域は一体で
形成されている。このため、画素容量領域外において、
遮光膜（１１１）と共通電極（１１３）との間に容量が
形成され、浮遊状態の遮光膜（１１１）は、電界効果に
より、共通電極（１１３）の電位にまで近づけられる。
配向制御窓（１１４）の帯状領域の幅は、５〜１０μｍ
程度であるのに対し、遮光膜（１１１）と共通電極（１
１３）との層間離間距離は１μｍ程度であり、更に、液
晶層（１２０）の厚みは５〜１０μｍ程度である。この
ため、実際上、配向制御窓（１１４）に当たる部分にお
いて、擬似的に、共通電極（１１３）と同じ作用が生
じ、表示電極（１０３）との間に生じた電位差により電
界が発生するため、液晶ディレクター（１２１）を初期
状態に固定して、配向を安定させるという配向制御窓
（１１４）の効果が失われ、画面のざらつきなどの問題
が再び生じてくる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成されたもので、第１に、対向面側に所定の
電極が形成された２枚の基板間に、液晶が封入され、前
記電極が液晶を挟んだ上下に対向配置されてなる画素容
量に電圧を印加可能に構成された液晶表示装置におい
て、前記画素容量をなす電極の少なくとも一方には、画
素容量となる領域内において、電極不在部である配向制
御窓が形成され、前記配向制御窓が形成された基板上に
は、前記配向制御窓に対応する領域を覆う絶縁性の遮光
膜が形成されている構成である。

【０００９】第２に、第１の構成において、前記遮光膜
は、黒色顔料を分散させた有機高分子膜により形成され
ている構成である。第３に、第２の構成において、特
に、前記遮光膜は、黒色顔料を分散させた感光性樹脂膜
により形成されている構成である。第４に、第１から第
３の構成において、前記遮光膜は、前記配向制御窓が形
成された基板上に形成されている構成である。

【００１０】第５に、第１から第３の構成において、前
記遮光膜は、前記配向制御窓に対向する電極上に形成さ
れている構成である。

【００１１】

【作用】本発明の第１の構成で、配向制御窓を用いて、
液晶の配向を局所的に制御して全体の配向を整える液晶
表示装置において、配向制御窓に当たる部分に絶縁性の
遮光膜を設けることにより、配向制御窓により変調され
ない光が遮断され、コントラスト比が向上する。また、
この時、遮光膜が絶縁性であるために、共通電極との重
畳部において容量が形成されることが無くなる。これに
より、共通電極の電界効果により遮光膜に電圧が生じ
て、共通電極と同様に作用し、配向制御窓部いおいて電
極があるが如く電界が形成されて液晶を駆動するといっ
たことが防がれ、電極不在により配向制御窓を形成した
効果が失われることが防がれる。

【００１２】本発明の第２の構成で、黒色顔料を分散さ
せた有機高分子膜により、配向制御窓に当たる部分に絶
縁性の遮光膜を形成することができる。本発明の第３の
構成で、黒色顔料を分散させた感光性樹脂膜の塗布、露
光、現像により、配向制御窓に当たる部分に絶縁性の遮
光膜を形成することができる。本発明の第４の構成で、
配向制御窓が形成された基板上に、絶縁性遮光膜を形成
することにより、配向制御窓と絶縁性遮光膜との位置合
わせ精度が高まり、位置ずれを考慮した遮光膜のマージ
ンが縮小され、開口率が向上する。

【００１３】本発明の第５の構成で、配向制御窓に対向
する電極上に絶縁性の遮光膜を設けることにより、通
常、薄膜トランジスタが形成された基板側に、ブラック
マトリクスと同時に形成することが可能となる。このた
め、ブラックマトリクスは、薄膜トランジスタのアレイ
基板側のパターンに対して、高精度に形成できるため、
貼り合わせの際の位置ずれを考慮したマージンが不要と
なり、その分開口率が向上する。

【００１４】

【実施例】続いて、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例にかかる液晶表示装置の
平面図であり、図２はそのＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。ガラスなどの透明な基板（１０）上には、Ｃｒなど
の配向制御電極（１１）が形成されており、全面的にこ
れを覆う絶縁層（１２）上には、ＩＴＯからなる表示電
極（１３）、及び、表示電極（１３）の間には薄膜トラ
ンジスタとその配線（１４）が形成された領域がある。

【００１５】対向基板として液晶層（３０）を挟んで対
向配置された基板（２０）上には、絶縁性の遮光膜（２
１）が形成され、ブラックマトリクスとして表示電極
（１３）の周辺に当たる領域を覆うとともに、配向制御
窓（２４）に対応する領域を覆っている。遮光膜（２
１）は黒色顔料を分散させて遮光性を持たせた感光性樹
脂、例えば、富士ハント社製、商品名トランサーフィル
ムＫであり、スピン塗布、露光、現像により１μｍ程度
の厚さに形成される。

【００１６】遮光膜（２１）上には、Ｒ、Ｇ、Ｂなどの
カラーフィルター層（２２）が形成されている。カラー
フィルターは、染料や顔料などを分散して着色した感光
性あるいは非感光性のカラーレジンを露光、現像または
フォリソグラフィーによりパターニングを繰り返す分散
法、感光性の被染色層のパターニング、染色、を繰り返
す染色法、あるいは、凸版などにより有色インキを転写
していく印刷法等、周知の方法で形成する。

【００１７】更に、必要によりオーバーコート層を形成
した後、ＩＴＯの共通電極（２３）、及び、共通電極
（２３）中の電極不在部分である配向制御窓（２４）が
形成されている。共通電極（２３）及び配向制御窓（２
４）は、ＩＴＯのスパッタリングとフォトエッチによ
り、所定の電極の在不在が形成されたものである。配向
制御窓（２４）のパターンは、ＴＮ方式においては、画
素の対角線に沿い、かつ、初期配向方向に交差する帯状
に形成されている。

【００１８】また、図示は省いたが、両基板（１０，２
０）の液晶層（３０）との接触界面にはポリイミドなど
の配向膜が形成され、ラビングにより、初期配向を制御
している。以上の説明の如く、本発明では、遮光膜（２
１）として絶縁性材料を用いることにより、全面的に形
成された共通電極（２３）との重畳部において容量が形
成されることが防がれる。これにより、重畳部において
共通電極（２３）の電界効果によって遮光膜（２１）に
電圧が生じ、配向制御窓（２４）に当たる領域におい
て、遮光膜（２１）が共通電極（２３）と同様の作用を
して電極が存在するが如くに電界が形成されて液晶を駆
動することが無くされる。このため、配向制御窓（２
４）によって形成される無電界領域を確保され、局所的
に液晶の配向を初期状態に固定してセル内全体の配向を
安定される効果が保たれる。

【００１９】続いて、本発明の第２の実施例を説明す
る。第１の実施例と同様の説明は割愛する。図３は平面
図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。ガラ
スなどの基板（４０）上には、Ｃｒなどの配向制御電極
（４１）が形成され、これを覆う絶縁層（４２）上に
は、ＩＴＯの表示電極（４３）、及び、表示電極（４
３）の間には薄膜トランジスタとその配線（４４）が形
成された領域がある。薄膜トランジスタとその配線（４
４）上、及び、表示電極（４３）上の配向制御窓（５
３）に対応する領域には、絶縁性の遮光膜（４５）が形
成されている。遮光膜（４５）は、例えば、第１の実施
例と同様、黒色顔料を分散させて遮光性を持たせた感光
性樹脂の塗布、露光、現像により形成している。一方、
液晶層（６０）を挟んだ対向位置に設置された基板（５
０）上には、Ｒ、Ｇ、Ｂなどのカラーフィルター層（５
１）が形成され、カラーフィルター層（５１）上には、
ＩＴＯの共通電極（５２）と、前記表示電極（４３）に
対向する領域内で電極不在により形成された配向制御窓
（５３）設けられている。また、図示は省いたが、両基
板（４０，５０）の液晶層（６０）との接触界面にはポ
リイミドなどの配向膜が形成され、ラビング処理が施さ
れている。

【００２０】本実施例では、絶縁性の遮光膜（４５）を
薄膜トランジスタのアレイ基板上に形成している。即
ち、表示電極（４３）間の薄膜トランジスタ及びその配
線（４４）の形成領域上に直接に被覆形成している。こ
のため、遮光膜を対向基板側に形成する場合と比べて、
貼り合わせ時のずれを考慮したマージンが不要となり、
遮光膜（４５）と表示電極（４３）は、マスクアライメ
ントにより高精度に位置合わせができる。一方、配向制
御窓（５３）に対応する領域では遮光膜（４５）の貼り
合わせマージンが必要となるが、表示電極（４３）の周
縁長に比べて、配向制御窓（５３）の帯全長の方が短
い。このため、遮光膜を対向基板側に設ける場合より
も、位置合わせマージンの総面積が小さくなり、開口率
は向上する。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明
で、液晶の配向を整える配向制御窓に対応する領域に絶
縁性の遮光膜を形成することにより、遮光膜を対向基板
側に形成する場合、共通電極との間に容量が形成され
ず、電界効果によって共通電極電圧にまで近づけられた
遮光膜が、配向制御窓部において共通電極と同様に作用
して表示電極間で電界を形成して液晶を駆動してしま
い、配向制御窓を設けた効果が失われるということが防
がれる。即ち、遮光膜を絶縁性とすることにより、配向
制御窓部において、無電界領域が確保され、液晶を初期
状態に固定してセル内全体の配向を安定させることがで
きる。従って、配向制御窓によって液晶の配向を安定に
制御し、表示品位を向上するとともに、配向制御窓の領
域において変調されない光を遮断してコントラスト比を
向上することができる。

【００２２】また、絶縁性の遮光膜は、薄膜トランジス
タのアレイ基板上に直接に形成することができるので、
表示画素パターンに精度よく位置合わせができるので、
位置合わせマージンによる有効表示領域の損失が抑えら
れ、開口率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかる液晶表示装置の
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例にかかる液晶表示装置の
平面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図５】従来の液晶表示装置の平面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１０，２０，４０，５０基板１１，４１配向制御電極１２，４２絶縁層１３，４３表示電極１４，４４薄膜トランジスタとその配線２１，４５遮光膜２２，５１カラーフィルター層２３，５２共通電極２４，５３配向制御窓３０，６０液晶層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向面側に所定の電極が形成された一対
の基板間に、液晶が封入され、前記電極が液晶を挟んだ
上下に対向配置されてなる画素容量に電圧が印加可能に
構成された液晶表示装置において、前記画素容量をなす電極の少なくとも一方には、画素容
量となる領域内において、電極不在部である配向制御窓
が形成され、前記配向制御窓に対応する領域には絶縁性
の遮光膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】前記遮光膜は、黒色顔料を分散させた有
機高分子膜により形成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。
【請求項３】前記遮光膜は、黒色顔料を分散させた感
光性樹脂膜により形成されていることを特徴とする請求
項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記遮光膜は、前記配向制御窓が形成さ
れた基板上に形成されていることを特徴とする請求項１
から請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記遮光膜は、前記配向制御窓に対向す
る電極上に形成されていることを特徴とする請求項１か
ら請求項３記載の液晶表示装置。