JPH08271919A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス型液晶表示装置Info
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- JPH08271919A JPH08271919A JP7503995A JP7503995A JPH08271919A JP H08271919 A JPH08271919 A JP H08271919A JP 7503995 A JP7503995 A JP 7503995A JP 7503995 A JP7503995 A JP 7503995A JP H08271919 A JPH08271919 A JP H08271919A
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- electric field
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】広視野角で表示の均一性が良好なアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を得る。 【構成】ｎ×ｍ個のマトリクス状の画素を形成する電極
群、アクティブ素子からなる所定の駆動手段を有し、電
界が基板７に平行に印加される構造であって、対向する
一対の基板７上に形成される配向膜５の表面に接する液
晶分子６のプレチルト角が互いに異なるようにする。
トリクス型液晶表示装置を得る。 【構成】ｎ×ｍ個のマトリクス状の画素を形成する電極
群、アクティブ素子からなる所定の駆動手段を有し、電
界が基板７に平行に印加される構造であって、対向する
一対の基板７上に形成される配向膜５の表面に接する液
晶分子６のプレチルト角が互いに異なるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス型
液晶表示装置に関する。
液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置では、液晶を駆動す
る電極を２枚の基板表面上に形成し、相対向させた電極
を用いていた。これは液晶に基板に垂直な方向の電界を
印加することで動作させる、ツイステッドネマチック表
示方式に代表される表示方式を採用していることによ
る。この場合、電極はＩＴＯ（インジュウム−ティン−
オキサイド）などの透明電極を用いる。
る電極を２枚の基板表面上に形成し、相対向させた電極
を用いていた。これは液晶に基板に垂直な方向の電界を
印加することで動作させる、ツイステッドネマチック表
示方式に代表される表示方式を採用していることによ
る。この場合、電極はＩＴＯ（インジュウム−ティン−
オキサイド）などの透明電極を用いる。
【０００３】一方、液晶に印加する電界の方向を基板に
対してほぼ平行な方向にする方式（以下、横電界方式と
称する）として、１枚の基板上に設けた櫛歯電極を用い
た方式が、特公昭63−21907 号公報，USP4345249号公報
により提案されている。この場合、電極は透明である必
要はなく、導電性が高く不透明な金属電極が用いられ
る。しかし、これらの横電界方式に関わる公知例で、表
示画面内で電圧による液晶の立上り特性を意味する液晶
のしきい値電圧と明るさの均一性を向上させる具体的方
策についての記載はない。
対してほぼ平行な方向にする方式（以下、横電界方式と
称する）として、１枚の基板上に設けた櫛歯電極を用い
た方式が、特公昭63−21907 号公報，USP4345249号公報
により提案されている。この場合、電極は透明である必
要はなく、導電性が高く不透明な金属電極が用いられ
る。しかし、これらの横電界方式に関わる公知例で、表
示画面内で電圧による液晶の立上り特性を意味する液晶
のしきい値電圧と明るさの均一性を向上させる具体的方
策についての記載はない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のツイステッドネ
マチック方式（ＴＮ方式）に代表されるアクティブマト
リクス型液晶表示装置では液晶に印加される電界の方向
と一対のパネル間のギャップ、つまりパネルの厚み方向
が同一方向であるため、液晶の駆動原理上、液晶は電界
とパネルの厚みの積である電圧で動作する。しかし、横
電界方式では液晶に印加される電界の方向とパネルの厚
み方向は同一方向ではなく基本的に独立な方向となる。
マチック方式（ＴＮ方式）に代表されるアクティブマト
リクス型液晶表示装置では液晶に印加される電界の方向
と一対のパネル間のギャップ、つまりパネルの厚み方向
が同一方向であるため、液晶の駆動原理上、液晶は電界
とパネルの厚みの積である電圧で動作する。しかし、横
電界方式では液晶に印加される電界の方向とパネルの厚
み方向は同一方向ではなく基本的に独立な方向となる。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、ｄはセルギャップ、Ｋ2 は液晶の
ツイストの弾性定数、Δεは液晶の誘電異方性、ε0 は
真空の誘電率である。この場合、液晶は電圧ではなく電
界で動作する。そして、その電界はわずかなパネルギャ
ップの変動により変化し、液晶のしきい値電圧の変動を
誘引することを意味する。
ツイストの弾性定数、Δεは液晶の誘電異方性、ε0 は
真空の誘電率である。この場合、液晶は電圧ではなく電
界で動作する。そして、その電界はわずかなパネルギャ
ップの変動により変化し、液晶のしきい値電圧の変動を
誘引することを意味する。
【０００７】また、ＴＮ方式は旋光性モードが表示原理
であるが、横電界方式では複屈折モードを採用する。
であるが、横電界方式では複屈折モードを採用する。
【０００８】
【数２】
【０００９】ここで、αは液晶層の実効的な光軸と偏光
透過軸のなす角、ｄはセルギャップ、Δｎは液晶の屈折
率異方性、λは光の波長を表す。したがって、パネルギ
ャップｄの変動が液晶層のリタデーションに変化を与え
透過率が変動しやすい。
透過軸のなす角、ｄはセルギャップ、Δｎは液晶の屈折
率異方性、λは光の波長を表す。したがって、パネルギ
ャップｄの変動が液晶層のリタデーションに変化を与え
透過率が変動しやすい。
【００１０】ところで、分子長軸方向の誘電率が大きい
Ｎｐ型液晶を用いて０次の複屈折モードを利用すると、
現存する液晶材料の複屈折異方性Δｎの制約からパネル
ギャップｄは４μｍほどが最適となる。ＴＮ方式では約
５.５μｍ であり、横電界方式で４μｍのパネルギャッ
プを採用すれば、数１及び数２の原理により表示面内に
おける輝度の均一性を得るのが非常に困難となる。ま
た、このような狭ギャップパネルの場合、パネル作製上
のギャップマージンはますます厳しくなるのが通常であ
る。異物混入による歩留まりも低下する。Ｎｎ型液晶の
場合、０.０５ ほどの複屈折異方性Δｎを有する液晶が
存在するので、約６μｍのパネルも理論上可能である。
しかし、高速応答化に対応して狭ギャップを図り４μｍ
ほどのパネルギャップにすれば、事情は前述したＮｐ型
液晶と同じになり高度な狭ギャップパネル作製技術が必
要となる。
Ｎｐ型液晶を用いて０次の複屈折モードを利用すると、
現存する液晶材料の複屈折異方性Δｎの制約からパネル
ギャップｄは４μｍほどが最適となる。ＴＮ方式では約
５.５μｍ であり、横電界方式で４μｍのパネルギャッ
プを採用すれば、数１及び数２の原理により表示面内に
おける輝度の均一性を得るのが非常に困難となる。ま
た、このような狭ギャップパネルの場合、パネル作製上
のギャップマージンはますます厳しくなるのが通常であ
る。異物混入による歩留まりも低下する。Ｎｎ型液晶の
場合、０.０５ ほどの複屈折異方性Δｎを有する液晶が
存在するので、約６μｍのパネルも理論上可能である。
しかし、高速応答化に対応して狭ギャップを図り４μｍ
ほどのパネルギャップにすれば、事情は前述したＮｐ型
液晶と同じになり高度な狭ギャップパネル作製技術が必
要となる。
【００１１】すなわち、横電界方式ではパネルギャップ
の変動によって透過率が変化する複屈折モードを用いて
いること、液晶は電界によって動作し、その電界はパネ
ルギャップにより変動すること、狭ギャップパネルほど
パネルギャップの変動許容範囲が狭まること、さらに、
狭ギャップパネルほど異物混入による歩留まりが低下す
ることのために、表示画面の輝度の均一性が得られない
という問題がある。
の変動によって透過率が変化する複屈折モードを用いて
いること、液晶は電界によって動作し、その電界はパネ
ルギャップにより変動すること、狭ギャップパネルほど
パネルギャップの変動許容範囲が狭まること、さらに、
狭ギャップパネルほど異物混入による歩留まりが低下す
ることのために、表示画面の輝度の均一性が得られない
という問題がある。
【００１２】本発明の目的は横電界方式における表示画
面内における液晶のしきい値電圧と明るさの不均一性の
問題を解決し、広視野角と均一な表示を両立する横電界
方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を提供するこ
とにある。
面内における液晶のしきい値電圧と明るさの不均一性の
問題を解決し、広視野角と均一な表示を両立する横電界
方式アクティブマトリクス型液晶表示装置を提供するこ
とにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では以下の手段を用いる。すなわち、表示画
素が走査信号電極，映像信号電極，画素電極及びアクテ
ィブ素子により基板上に構成され、前記基板は液晶の配
向膜が直接または絶縁層を介して形成されており、前記
基板は液晶の配向膜を形成したもう一方の基板と対向し
て配置され、前記両基板により液晶層が挟持され、前記
電極群は前記液晶層に対し実質的に前記基板と平行な電
界が印加できるように構成され、前記電極群は表示パタ
ーンに応じ印加電界を任意に制御できる外部制御手段と
接続されており、前記液晶層の配向状態により光学特性
を変化させる偏光手段を備えたアクティブマトリクス型
液晶表示装置であって、 ［手段１］対向する一対の基板に形成された前記配向膜
表面に接する液晶分子のプレチルト角が互いに異なるこ
とを特徴とする。
に、本発明では以下の手段を用いる。すなわち、表示画
素が走査信号電極，映像信号電極，画素電極及びアクテ
ィブ素子により基板上に構成され、前記基板は液晶の配
向膜が直接または絶縁層を介して形成されており、前記
基板は液晶の配向膜を形成したもう一方の基板と対向し
て配置され、前記両基板により液晶層が挟持され、前記
電極群は前記液晶層に対し実質的に前記基板と平行な電
界が印加できるように構成され、前記電極群は表示パタ
ーンに応じ印加電界を任意に制御できる外部制御手段と
接続されており、前記液晶層の配向状態により光学特性
を変化させる偏光手段を備えたアクティブマトリクス型
液晶表示装置であって、 ［手段１］対向する一対の基板に形成された前記配向膜
表面に接する液晶分子のプレチルト角が互いに異なるこ
とを特徴とする。
【００１４】［手段２］手段１で、前記電極群を設けた
前記基板に形成された前記配向膜表面に接する液晶分子
は平行配向であって、これと対向する基板に形成された
配向膜表面に接する液晶分子は垂直配向であることを特
徴とする。
前記基板に形成された前記配向膜表面に接する液晶分子
は平行配向であって、これと対向する基板に形成された
配向膜表面に接する液晶分子は垂直配向であることを特
徴とする。
【００１５】［手段３］手段１で、一対の基板に設けら
れた配向膜で、片方の基板の配向膜表面のみラビング処
理を施したことを特徴とする。
れた配向膜で、片方の基板の配向膜表面のみラビング処
理を施したことを特徴とする。
【００１６】［手段４］手段１で、カラーフィルタを具
備したことを特徴とする。
備したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】先ず初めに、電界方向に対する、偏光板の偏光
透過軸のなす角φP ，界面近傍での液晶分子長軸（光学
軸）方向のなす角φLCの定義を示す（図２）。偏光板及
び液晶界面はそれぞれ上下に一対あるので必要に応じて
φP1，φP2，φLC1，φLC2 と表記する。
透過軸のなす角φP ，界面近傍での液晶分子長軸（光学
軸）方向のなす角φLCの定義を示す（図２）。偏光板及
び液晶界面はそれぞれ上下に一対あるので必要に応じて
φP1，φP2，φLC1，φLC2 と表記する。
【００１８】図１（ａ)，(ｂ）は本発明の液晶パネル内
での液晶の動作を示す側断面を、図１（ｃ)，(ｄ）はそ
の正面を表す。図１ではアクティブ素子を省略してあ
る。また、本発明ではストライプ状の電極を構成して複
数の画素を形成するが、ここでは一画素の部分を示し
た。電圧無印加時のセル側断面を図１（ａ）に、その時
の正面図を図１（ｃ）に示す。透明な一対の基板の内側
に線状の電極１，３，４が形成され、その上に配向膜５
が塗布及び配向処理されている。基板間には液晶組成物
が挟持されている。棒状の液晶分子６は、電界無印加時
にはストライプ状のＹ電極の長手方向に対して若干の角
度、即ち、４５度＜｜φLC｜≦９０度をもつように配向
されている。上下界面上での液晶分子配向方向はここで
は平行、すなわち、φLC1＝φLC2を例に説明する。ただ
し、上下界面で液晶のプレチルト角は異なる。また、液
晶組成物の誘電異方性は正を想定している。次に、電界
９を印加すると図１（ｂ)，(ｄ）に示したように電界方
向に液晶分子がその向きを変える。ただし、このとき図
１（ｃ)，(ｄ）の液晶分子の向きは平均的，実効的な液
晶分子の向きを示したのであって基板間の全ての液晶分
子が同一の方向に配列しているわけではない。ここで、
偏光板８を所定角度１１に配置することで電界印加によ
って光透過率を変えることが可能となる。このように、
本実施例によれば透明電極がなくともコントラストを与
える表示が可能となる。液晶組成物の誘率異方性は正を
想定したが、負であってもよい。その場合には初期配向
状態をストライプ状電極の長手方向に垂直な方向から若
干の角度｜φLC｜（即ち、０度＜｜φLC｜≦４５度）を
持つように配向させる。
での液晶の動作を示す側断面を、図１（ｃ)，(ｄ）はそ
の正面を表す。図１ではアクティブ素子を省略してあ
る。また、本発明ではストライプ状の電極を構成して複
数の画素を形成するが、ここでは一画素の部分を示し
た。電圧無印加時のセル側断面を図１（ａ）に、その時
の正面図を図１（ｃ）に示す。透明な一対の基板の内側
に線状の電極１，３，４が形成され、その上に配向膜５
が塗布及び配向処理されている。基板間には液晶組成物
が挟持されている。棒状の液晶分子６は、電界無印加時
にはストライプ状のＹ電極の長手方向に対して若干の角
度、即ち、４５度＜｜φLC｜≦９０度をもつように配向
されている。上下界面上での液晶分子配向方向はここで
は平行、すなわち、φLC1＝φLC2を例に説明する。ただ
し、上下界面で液晶のプレチルト角は異なる。また、液
晶組成物の誘電異方性は正を想定している。次に、電界
９を印加すると図１（ｂ)，(ｄ）に示したように電界方
向に液晶分子がその向きを変える。ただし、このとき図
１（ｃ)，(ｄ）の液晶分子の向きは平均的，実効的な液
晶分子の向きを示したのであって基板間の全ての液晶分
子が同一の方向に配列しているわけではない。ここで、
偏光板８を所定角度１１に配置することで電界印加によ
って光透過率を変えることが可能となる。このように、
本実施例によれば透明電極がなくともコントラストを与
える表示が可能となる。液晶組成物の誘率異方性は正を
想定したが、負であってもよい。その場合には初期配向
状態をストライプ状電極の長手方向に垂直な方向から若
干の角度｜φLC｜（即ち、０度＜｜φLC｜≦４５度）を
持つように配向させる。
【００１９】さて、手段１のように横電界方式で対向す
る一対の基板に形成された前記配向膜表面に接する液晶
分子のプレチルト角が互いに異なるようにすることで、
液晶の複屈折異方性Δｎから制約された従来のパネルギ
ャップｄの厚み（Δｎｄ＝２分の１波長）よりパネルギ
ャップを厚くすることができる。したがって、従来より
パネルギャップ精度の裕度が広がる。液晶の複屈折異方
性Δｎは図３のような基板からの立上り角θ(ｚ)（プレ
チルト角）と分子長軸方向の屈折率ｎe 及び分子短軸方
向の屈折率noによって次式で表せる。
る一対の基板に形成された前記配向膜表面に接する液晶
分子のプレチルト角が互いに異なるようにすることで、
液晶の複屈折異方性Δｎから制約された従来のパネルギ
ャップｄの厚み（Δｎｄ＝２分の１波長）よりパネルギ
ャップを厚くすることができる。したがって、従来より
パネルギャップ精度の裕度が広がる。液晶の複屈折異方
性Δｎは図３のような基板からの立上り角θ(ｚ)（プレ
チルト角）と分子長軸方向の屈折率ｎe 及び分子短軸方
向の屈折率noによって次式で表せる。
【００２０】
【数３】
【００２１】この式はプレチルト角θが０に近い場合、
液晶の複屈折異方性Δｎはｎe−noで記述できるが、プ
レチルト角θが大きくなると液晶の複屈折異方性Δｎは
見かけ上小さくなることを表している。横電界方式は基
板に平行な方向に電界を印加するが、電極が基板の片側
にのみ設けられていることを考えれば決して電界は理想
的な一様な横方向のみではなく、電極近くでは電界強度
が大きく電極から遠い対向基板付近では電界強度が小さ
い。つまり、電界に応答する液晶分子の配向方向は基板
の間で一様ではなく、電極近くでは大きく捩じれ電極か
ら離れたところでは小さく捩じれる。したがって、電極
近くで電界印加による液晶分子の捩じれ変形に伴う複屈
折表示を行えばよく、電極から離れた対向基板付近では
プレチルト角を大きくしてみかけの複屈折異方性Δｎを
小さくし、その小さくした分パネルギャップｄを大きく
できることになる。手段２のように電極付き基板上では
液晶を平行配向にし、その対向基板上では垂直配向させ
ることによってパネルギャップｄを大きくする効果は絶
大となる。そして、手段３のようにラビング処理を行わ
ずとも垂直配向が達成できればラビング工程を半分に削
減できる効果も生まれる。手段４のようにカラーフィル
タを基板上に設けることで鮮やかな表示を行うことがで
きる。このとき、カラーフィルタはＴＦＴや電極群が設
けられている基板上でも電極群が設けられていない基板
上でもよい。
液晶の複屈折異方性Δｎはｎe−noで記述できるが、プ
レチルト角θが大きくなると液晶の複屈折異方性Δｎは
見かけ上小さくなることを表している。横電界方式は基
板に平行な方向に電界を印加するが、電極が基板の片側
にのみ設けられていることを考えれば決して電界は理想
的な一様な横方向のみではなく、電極近くでは電界強度
が大きく電極から遠い対向基板付近では電界強度が小さ
い。つまり、電界に応答する液晶分子の配向方向は基板
の間で一様ではなく、電極近くでは大きく捩じれ電極か
ら離れたところでは小さく捩じれる。したがって、電極
近くで電界印加による液晶分子の捩じれ変形に伴う複屈
折表示を行えばよく、電極から離れた対向基板付近では
プレチルト角を大きくしてみかけの複屈折異方性Δｎを
小さくし、その小さくした分パネルギャップｄを大きく
できることになる。手段２のように電極付き基板上では
液晶を平行配向にし、その対向基板上では垂直配向させ
ることによってパネルギャップｄを大きくする効果は絶
大となる。そして、手段３のようにラビング処理を行わ
ずとも垂直配向が達成できればラビング工程を半分に削
減できる効果も生まれる。手段４のようにカラーフィル
タを基板上に設けることで鮮やかな表示を行うことがで
きる。このとき、カラーフィルタはＴＦＴや電極群が設
けられている基板上でも電極群が設けられていない基板
上でもよい。
【００２２】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２３】〔実施例１〕基板としては厚みが１.１mm
で表面を研磨した透明なガラス基板を２枚用いる。これ
らの基板のうち一方の基板の上に薄膜トランジスタを形
成し、更にその上の最表面に絶縁膜及び配向膜を形成し
た。本実施例では配向膜としてポリイミド（ＰＩＱ：日
立化成製）を採用し、その上を液晶を配向させるための
ラビング処理をした。他方の基板上にもポリイミド（Ｌ
Ｑ１８００：日立化成製）を塗布し同様のラビング処理
をした。ＰＩＱは１度以下の低プレチルト配向膜であ
り、ＬＱ１８００は約１０度以上の高プレチルト配向膜
である。上下界面上のラビング方向は互いにほぼ平行
で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５度(φLC1＝φ
LC2＝７５°）とした。これらの基板間に誘電率異方性
Δεが正でその値が７.３であり、屈折率異方性Δｎが
０.０７４（５８９ｎｍ，２０℃）のネマチック液晶組
成物を挟んだ。ギャップｄは球形のポリマビーズを基板
間に分散して挾持し、液晶封入状態で５.０μｍとし
た。２枚の偏光板〔日東電工社製G1220DU〕でパネルを
挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をφP1＝７５°に設定
し、他方をそれに直交、即ちφP2＝−１５°とした。本
実施例では低電圧(ＶOFF）で暗状態,高電圧（ＶON）で
明状態をとるノーマリクローズ特性を採用した。
で表面を研磨した透明なガラス基板を２枚用いる。これ
らの基板のうち一方の基板の上に薄膜トランジスタを形
成し、更にその上の最表面に絶縁膜及び配向膜を形成し
た。本実施例では配向膜としてポリイミド（ＰＩＱ：日
立化成製）を採用し、その上を液晶を配向させるための
ラビング処理をした。他方の基板上にもポリイミド（Ｌ
Ｑ１８００：日立化成製）を塗布し同様のラビング処理
をした。ＰＩＱは１度以下の低プレチルト配向膜であ
り、ＬＱ１８００は約１０度以上の高プレチルト配向膜
である。上下界面上のラビング方向は互いにほぼ平行
で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５度(φLC1＝φ
LC2＝７５°）とした。これらの基板間に誘電率異方性
Δεが正でその値が７.３であり、屈折率異方性Δｎが
０.０７４（５８９ｎｍ，２０℃）のネマチック液晶組
成物を挟んだ。ギャップｄは球形のポリマビーズを基板
間に分散して挾持し、液晶封入状態で５.０μｍとし
た。２枚の偏光板〔日東電工社製G1220DU〕でパネルを
挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をφP1＝７５°に設定
し、他方をそれに直交、即ちφP2＝−１５°とした。本
実施例では低電圧(ＶOFF）で暗状態,高電圧（ＶON）で
明状態をとるノーマリクローズ特性を採用した。
【００２４】薄膜トランジスタ及び各種電極の構造を図
４に示す。図４には基板面に垂直な方向から見た正面図
と正面図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′における側断面図を示し
た。薄膜トランジスタ素子１４は画素電極（ソース電
極）４，信号電極（ドレイン電極）３，走査電極（ゲー
ト電極）１２、及びアモルファスシリコン１３から構成
される。共通電極１と走査電極１２、及び信号電極３と
画素電極４とはそれぞれ同一の金属層をパターン化して
構成した。容量素子１６は、２本の共通電極１の間を結
合する領域で画素電極４と共通電極１で絶縁保護膜２を
挟む構造として形成した。画素電極は正面図で、２本の
共通電極１の間に配置されている。画素ピッチは横方向
（すなわち信号配線電極間）は６９μｍ、縦方向（すな
わち走査配線電極間）は２０７μｍである。電極幅は、
複数画素間にまたがる配線電極である走査電極，信号電
極，共通電極配線部（走査配線電極に平行（図３で横方
向）に延びた部分）を広めにし、線欠陥を回避した。幅
はそれぞれ１０μｍである。一方、開口率向上のために
１画素単位で独立に形成した画素電極、及び共通電極の
信号配線電極の長手方向に伸びた部分の幅は若干狭く
し、それぞれ５μｍ，８μｍとした。これらの電極の幅
を狭くしたことで異物等の混入により断線する可能性が
高まるが、この場合、１画素の部分的欠落ですみ線欠陥
には至らない。加えて、更にできるだけ高い開口率を実
現するために絶縁膜を介して共通電極と信号電極を若干
（１μｍ）重ねた。これにより、信号配線に平行な方向
のブラックマトリクスは不要になる。そこで、図４に示
されているように、走査配線電極方向のみ遮光するブラ
ックマトリクス構造とした。ブラックマトリクスは図の
ように電極群を付設した基板に設けてもよいし、対向側
基板に設けてもよい。このようにして、共通電極と画素
電極とのギャップが２０μｍ，開口部の長手方向の長さ
１５７μｍとなり、４４.０ ％の高開口率が得られた。
画素数は３２０本の信号配線電極と１６０本の配線電極
とにより３２０×１６０個とした。なお、この液晶表示
装置のシステム構成を図７に示した。
４に示す。図４には基板面に垂直な方向から見た正面図
と正面図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′における側断面図を示し
た。薄膜トランジスタ素子１４は画素電極（ソース電
極）４，信号電極（ドレイン電極）３，走査電極（ゲー
ト電極）１２、及びアモルファスシリコン１３から構成
される。共通電極１と走査電極１２、及び信号電極３と
画素電極４とはそれぞれ同一の金属層をパターン化して
構成した。容量素子１６は、２本の共通電極１の間を結
合する領域で画素電極４と共通電極１で絶縁保護膜２を
挟む構造として形成した。画素電極は正面図で、２本の
共通電極１の間に配置されている。画素ピッチは横方向
（すなわち信号配線電極間）は６９μｍ、縦方向（すな
わち走査配線電極間）は２０７μｍである。電極幅は、
複数画素間にまたがる配線電極である走査電極，信号電
極，共通電極配線部（走査配線電極に平行（図３で横方
向）に延びた部分）を広めにし、線欠陥を回避した。幅
はそれぞれ１０μｍである。一方、開口率向上のために
１画素単位で独立に形成した画素電極、及び共通電極の
信号配線電極の長手方向に伸びた部分の幅は若干狭く
し、それぞれ５μｍ，８μｍとした。これらの電極の幅
を狭くしたことで異物等の混入により断線する可能性が
高まるが、この場合、１画素の部分的欠落ですみ線欠陥
には至らない。加えて、更にできるだけ高い開口率を実
現するために絶縁膜を介して共通電極と信号電極を若干
（１μｍ）重ねた。これにより、信号配線に平行な方向
のブラックマトリクスは不要になる。そこで、図４に示
されているように、走査配線電極方向のみ遮光するブラ
ックマトリクス構造とした。ブラックマトリクスは図の
ように電極群を付設した基板に設けてもよいし、対向側
基板に設けてもよい。このようにして、共通電極と画素
電極とのギャップが２０μｍ，開口部の長手方向の長さ
１５７μｍとなり、４４.０ ％の高開口率が得られた。
画素数は３２０本の信号配線電極と１６０本の配線電極
とにより３２０×１６０個とした。なお、この液晶表示
装置のシステム構成を図７に示した。
【００２５】本実施例１では比較例に示す両基板上にも
配向膜としてＰＩＱを用いた場合に比べ、パネルギャッ
プが約１μｍ大きい５μｍほどで図８に示すように比較
例と同等の明状態における最大輝度が得られた。
配向膜としてＰＩＱを用いた場合に比べ、パネルギャッ
プが約１μｍ大きい５μｍほどで図８に示すように比較
例と同等の明状態における最大輝度が得られた。
【００２６】〔実施例２〕基板は厚みが１.１mm で表面
を研磨した透明なガラス基板を２枚用いる。これらの基
板のうち一方の基板の上に薄膜トランジスタを形成し、
更にその上の最表面に絶縁膜及び配向膜を形成した。本
実施例では配向膜としてポリイミド（PIQ：日立化成
製）を採用し、その上を液晶を配向させるためのラビン
グ処理をした。他方の基板上にはフルオロアルキルシラ
ンを塗布し、ラビング処理を行わなかった。ＰＩＱは１
度以下の低プレチルト配向膜であり、フルオロアルキル
シランは垂直配向用の配向膜である。ラビング方向は印
加電界方向とのなす角度が７５度(φLC1＝７５°）とし
た。これらの基板間に誘電率異方性Δεが正でその値が
７.３であり、屈折率異方性Δｎが０.０７４（５８９ｎ
ｍ，２０℃）のネマチック液晶組成物を挟んだ。ギャッ
プｄは球形のポリマビーズを基板間に分散して挾持し、
液晶封入状態で７.５μｍとした。２枚の偏光板〔日東
電工社製G1220DU〕でパネルを挾み、一方の偏光板の偏
光透過軸をφP1＝７５°に設定し、他方をそれに直交、
即ちφP2＝−１５°とした。本実施例では低電圧
(ＶOFF）で暗状態，高電圧（ＶON）で明状態をとるノー
マリクローズ特性を採用した。
を研磨した透明なガラス基板を２枚用いる。これらの基
板のうち一方の基板の上に薄膜トランジスタを形成し、
更にその上の最表面に絶縁膜及び配向膜を形成した。本
実施例では配向膜としてポリイミド（PIQ：日立化成
製）を採用し、その上を液晶を配向させるためのラビン
グ処理をした。他方の基板上にはフルオロアルキルシラ
ンを塗布し、ラビング処理を行わなかった。ＰＩＱは１
度以下の低プレチルト配向膜であり、フルオロアルキル
シランは垂直配向用の配向膜である。ラビング方向は印
加電界方向とのなす角度が７５度(φLC1＝７５°）とし
た。これらの基板間に誘電率異方性Δεが正でその値が
７.３であり、屈折率異方性Δｎが０.０７４（５８９ｎ
ｍ，２０℃）のネマチック液晶組成物を挟んだ。ギャッ
プｄは球形のポリマビーズを基板間に分散して挾持し、
液晶封入状態で７.５μｍとした。２枚の偏光板〔日東
電工社製G1220DU〕でパネルを挾み、一方の偏光板の偏
光透過軸をφP1＝７５°に設定し、他方をそれに直交、
即ちφP2＝−１５°とした。本実施例では低電圧
(ＶOFF）で暗状態，高電圧（ＶON）で明状態をとるノー
マリクローズ特性を採用した。
【００２７】薄膜トランジスタ及び各種電極の構造を図
５に示す。図５には基板面に垂直な方向から見た正面図
と正面図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′における側断面図を表
す。薄膜トランジスタ素子１４は画素電極（ソース電
極）４，信号電極(ドレイン電極)３，走査電極（ゲート
電極）１２、及びアモルファスシリコン１３から構成さ
れる。共通電極１と走査電極１２、及び信号電極３と画
素電極４とはそれぞれ同一の金属層をパターン化して構
成した。容量素子１６は、２本の共通電極１の間を結合
する領域で画素電極４と共通電極１で絶縁保護膜２を挟
む構造として形成した。画素電極は正面図で、３本の共
通電極１の間に配置されている。画素ピッチは横方向
（すなわち信号配線電極間）は１００μｍ、縦方向（す
なわち走査配線電極間）は３００μｍである。電極幅
は、複数画素間にまたがる配線電極である走査電極，信
号電極，共通電極配線部（走査配線電極に平行（図５で
横方向）に延びた部分）を広めにし、線欠陥を回避し
た。幅はそれぞれ１０μｍ，８μｍ，８μｍである。一
方、１画素単位で独立に形成した画素電極、及び共通電
極の信号配線電極の長手方向に伸びた部分の幅は若干狭
くし、それぞれ５μｍ，６μｍとした。これらの電極の
幅を狭くしたことで異物等の混入により断線する可能性
が高まるが、この場合、１画素の部分的欠落ですみ線欠
陥には至らない。信号電極と共通電極は絶縁膜を介して
２μｍの間隙を設けた。ブラックマトリクスは対向基板
側にカラーフィルタと共に図６に示すような構造とし
た。このようにして、共通電極と画素電極とのギャップ
が１５μｍ，開口部の長手方向の長さ２５０μｍとな
り、５０％の高開口率が得られた。画素数は６４０本の
信号配線電極と４８０本の配線電極とにより６４０×４
８０個とした。なお、この液晶表示装置のシステム構成
を図７に示した。
５に示す。図５には基板面に垂直な方向から見た正面図
と正面図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′における側断面図を表
す。薄膜トランジスタ素子１４は画素電極（ソース電
極）４，信号電極(ドレイン電極)３，走査電極（ゲート
電極）１２、及びアモルファスシリコン１３から構成さ
れる。共通電極１と走査電極１２、及び信号電極３と画
素電極４とはそれぞれ同一の金属層をパターン化して構
成した。容量素子１６は、２本の共通電極１の間を結合
する領域で画素電極４と共通電極１で絶縁保護膜２を挟
む構造として形成した。画素電極は正面図で、３本の共
通電極１の間に配置されている。画素ピッチは横方向
（すなわち信号配線電極間）は１００μｍ、縦方向（す
なわち走査配線電極間）は３００μｍである。電極幅
は、複数画素間にまたがる配線電極である走査電極，信
号電極，共通電極配線部（走査配線電極に平行（図５で
横方向）に延びた部分）を広めにし、線欠陥を回避し
た。幅はそれぞれ１０μｍ，８μｍ，８μｍである。一
方、１画素単位で独立に形成した画素電極、及び共通電
極の信号配線電極の長手方向に伸びた部分の幅は若干狭
くし、それぞれ５μｍ，６μｍとした。これらの電極の
幅を狭くしたことで異物等の混入により断線する可能性
が高まるが、この場合、１画素の部分的欠落ですみ線欠
陥には至らない。信号電極と共通電極は絶縁膜を介して
２μｍの間隙を設けた。ブラックマトリクスは対向基板
側にカラーフィルタと共に図６に示すような構造とし
た。このようにして、共通電極と画素電極とのギャップ
が１５μｍ，開口部の長手方向の長さ２５０μｍとな
り、５０％の高開口率が得られた。画素数は６４０本の
信号配線電極と４８０本の配線電極とにより６４０×４
８０個とした。なお、この液晶表示装置のシステム構成
を図７に示した。
【００２８】本実施例２では比較例に示す両基板上にも
配向膜としてＰＩＱを用いた場合に比べ、パネルギャッ
プが約３.５μｍ大きい７.５μｍほどで図８に示すよう
に比較例と同等の明状態における最大輝度が得られた。
配向膜としてＰＩＱを用いた場合に比べ、パネルギャッ
プが約３.５μｍ大きい７.５μｍほどで図８に示すよう
に比較例と同等の明状態における最大輝度が得られた。
【００２９】〔比較例〕本比較例は以下を除いて実施例
１と全く同じである。
１と全く同じである。
【００３０】基板は厚みが１.１mm で表面を研磨した透
明なガラス基板を２枚用いる。これらの基板のうち一方
の基板の上に薄膜トランジスタを形成し、更にその上の
最表面に絶縁膜兼用の配向膜を形成した。本実施例では
配向膜としてポリイミド（ＰＩＱ：日立化成製）を採用
し、その上を液晶を配向させるためのラビング処理をし
た。他方の基板上にも同様のポリイミドを塗布し、同様
のラビング処理をした。上下界面上のラビング方向は互
いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５
度（φLC1＝φLC2＝７５°）とした。これらの基板間に
誘電率異方性Δεが正でその値が７.３であり、屈折率
異方性Δｎが０.０７４(５８９ｎｍ,２０℃）のネマチ
ック液晶組成物を挟んだ。ギャップｄは球形のポリマビ
ーズを基板間に分散して挾持し、液晶封入状態で４.０
μｍ とした。よってΔｎ・ｄは０.２９６μｍである。
２枚の偏光板〔日東電工社製G1220DU〕でパネルを挾
み、一方の偏光板の偏光透過軸をφP1＝７５°に設定
し、他方をそれに直交、即ちφP2＝−１５°とした。本
実施例では低電圧(ＶOFF）で暗状態，高電圧(ＶON）で
明状態をとるノーマリクローズ特性を採用した。
明なガラス基板を２枚用いる。これらの基板のうち一方
の基板の上に薄膜トランジスタを形成し、更にその上の
最表面に絶縁膜兼用の配向膜を形成した。本実施例では
配向膜としてポリイミド（ＰＩＱ：日立化成製）を採用
し、その上を液晶を配向させるためのラビング処理をし
た。他方の基板上にも同様のポリイミドを塗布し、同様
のラビング処理をした。上下界面上のラビング方向は互
いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５
度（φLC1＝φLC2＝７５°）とした。これらの基板間に
誘電率異方性Δεが正でその値が７.３であり、屈折率
異方性Δｎが０.０７４(５８９ｎｍ,２０℃）のネマチ
ック液晶組成物を挟んだ。ギャップｄは球形のポリマビ
ーズを基板間に分散して挾持し、液晶封入状態で４.０
μｍ とした。よってΔｎ・ｄは０.２９６μｍである。
２枚の偏光板〔日東電工社製G1220DU〕でパネルを挾
み、一方の偏光板の偏光透過軸をφP1＝７５°に設定
し、他方をそれに直交、即ちφP2＝−１５°とした。本
実施例では低電圧(ＶOFF）で暗状態，高電圧(ＶON）で
明状態をとるノーマリクローズ特性を採用した。
【００３１】本比較例では、実施例１及び２と同等の明
状態における最大輝度を得るパネルギャップの最適値は
４μｍであった。
状態における最大輝度を得るパネルギャップの最適値は
４μｍであった。
【００３２】なお、実施例で記載した液晶や配向膜は一
部の具体例であり、記述したものに限定されるものでは
ない。また、表示装置の画素構造や構成についても実施
例で記載したものに限定されるものではない。
部の具体例であり、記述したものに限定されるものでは
ない。また、表示装置の画素構造や構成についても実施
例で記載したものに限定されるものではない。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、従来の横電界方式で設
定されたパネルギャップの厚みよりパネルギャップを厚
くすることができる。したがって、表示面内におけるパ
ネルギャップ均一性の裕度が広がり、液晶パネル組立プ
ロセスにおける歩留まりも向上する。
定されたパネルギャップの厚みよりパネルギャップを厚
くすることができる。したがって、表示面内におけるパ
ネルギャップ均一性の裕度が広がり、液晶パネル組立プ
ロセスにおける歩留まりも向上する。
【図１】本発明の横電界方式における液晶の動作を示す
説明図。
説明図。
【図２】ラビング方向，偏光板の軸方向の定義を示す説
明図。
明図。
【図３】非対称界面における液晶の配列とプレチルト角
の定義を表す説明図。
の定義を表す説明図。
【図４】実施例１及び比較例における単位画素内の電極
構造を示す説明図。
構造を示す説明図。
【図５】実施例２における単位画素内の電極構造を示す
説明図。
説明図。
【図６】カラーフィルタ基板の構成の典型例を表す説明
図。
図。
【図７】本発明の液晶表示装置におけるＴＦＴ回路シス
テムを表す説明図。
テムを表す説明図。
【図８】実施例１，２及び比較例の電圧−輝度特性図。
１…共通電極、２…絶縁保護膜、３…信号電極、４…画
素電極、５…配向膜、６…液晶分子、７…基板、８…偏
光板、９…電界。
素電極、５…配向膜、６…液晶分子、７…基板、８…偏
光板、９…電界。
フロントページの続き (72)発明者 太田 益幸 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】表示画素が走査信号電極，映像信号電極，
画素電極及びアクティブ素子により基板上に構成され、
前記基板は液晶の配向膜が直接または絶縁層を介して形
成されており、 前記基板は液晶の配向膜を形成したもう一方の基板と対
向して配置され、前記両基板により液晶層が挟持され、
前記電極群は前記液晶層に対し実質的に前記基板と平行
な電界が印加できるように構成され、 前記電極群は表示パターンに応じ印加電界を任意に制御
できる外部制御手段と接続されており、前記液晶層の配
向状態により光学特性を変化させる偏光手段を備えたア
クティブマトリクス型液晶表示装置であって、対向する
一対の基板に形成された前記配向膜表面に接する液晶分
子のプレチルト角が互いに異なることを特徴とするアク
ティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項２】前記電極群を設けた前記基板に形成された
前記配向膜表面に接する液晶分子は平行配向であって、
これと対向する基板に形成された配向膜表面に接する液
晶分子は垂直配向である請求項１に記載のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置。 - 【請求項３】一対の基板に設けられた配向膜において、
片方の基板の配向膜表面のみラビング処理を施した請求
項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項４】カラーフィルタを具備した請求項１に記載
のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7503995A JPH08271919A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | アクティブマトリクス型液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7503995A JPH08271919A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | アクティブマトリクス型液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271919A true JPH08271919A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13564673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7503995A Pending JPH08271919A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | アクティブマトリクス型液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08271919A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6038007A (en) * | 1996-08-30 | 2000-03-14 | Nec Corporation | In-plane type liquid crystal display apparatus with increased numerical aperture |
| JP2001100210A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Nec Kagoshima Ltd | 液晶表示装置 |
| JP2001108972A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光学素子および該光学素子を用いた表示装置 |
| US6300992B1 (en) | 1997-07-15 | 2001-10-09 | Nec Corporation | Liquid crystal display device having characteristic of viewing angle which is right-and-left symmetrical and up-and-down symmetrical |
| US6842207B2 (en) | 1996-10-29 | 2005-01-11 | Nec Corporation | Active matrix liquid crystal display panel |
| JP2013045021A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Japan Display Central Co Ltd | 液晶表示装置 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7503995A patent/JPH08271919A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6038007A (en) * | 1996-08-30 | 2000-03-14 | Nec Corporation | In-plane type liquid crystal display apparatus with increased numerical aperture |
| US6842207B2 (en) | 1996-10-29 | 2005-01-11 | Nec Corporation | Active matrix liquid crystal display panel |
| US6965419B2 (en) | 1996-10-29 | 2005-11-15 | Nec Corporation | Active matrix liquid crystal display panel |
| US7139054B2 (en) | 1996-10-29 | 2006-11-21 | Nec Corporation | Active matrix liquid crystal display panel having particular optical compensation layer |
| US7405785B2 (en) | 1996-10-29 | 2008-07-29 | Nec Corporation | Transverse electric field active matrix liquid crystal display panel having particular optical compensation layer |
| US6300992B1 (en) | 1997-07-15 | 2001-10-09 | Nec Corporation | Liquid crystal display device having characteristic of viewing angle which is right-and-left symmetrical and up-and-down symmetrical |
| US6680768B2 (en) | 1997-07-15 | 2004-01-20 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Liquid crystal display device having characteristic of viewing angle which is right-and-left symmetrical and up-and-down symmetrical |
| JP2001100210A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Nec Kagoshima Ltd | 液晶表示装置 |
| JP2001108972A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光学素子および該光学素子を用いた表示装置 |
| JP2013045021A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Japan Display Central Co Ltd | 液晶表示装置 |
| US9341900B2 (en) | 2011-08-25 | 2016-05-17 | Japan Display Inc. | Liquid crystal display device |
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