JPH0922025A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶分子の配向状態（チルト方向）を変えて
液晶表示装置の視野角を改善する方法を提供しようとす
るものである。 【構成】 ＴＦＴ基板８上にはＴＦＴ素子１３、ＴＦＴ
素子１３に併設された画素電極１４が、その界面には配
向膜１５が形成される。コモン基板７上には透明電極１
０や、ブラックマスク１２、およびＸ状スリット１１が
設けられ、その界面には同じく配向膜１５が形成され
る。このＸ状スリット１１には電極が形成されていない
ため、この近傍では斜め方向の電界を生じることにな
り、液晶分子の配向状態（チルト方向）はこの斜め方向
の電界に沿った方向に傾くことになる。 【効果】 チルト方向に依存される視野角特性が大幅に
改善され、高品位な表示映像を得ることができるように
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶モニタや液
晶モニタ付機器等に用いられる液晶表示装置に関し、更
に詳しくは、液晶表示パネルの配向状態（チルト方向）
を制御して良好な視野角を実現する液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶モニタやノートパソコンに代
表される液晶モニタ付機器の普及とともに、液晶表示装
置への高性能化の要求が高まり、液晶表示装置の高精細
化や高画質化が進行している。このような状況の下で、
特に中、大型の液晶表示装置を中心に斜め方向から覗い
ても画像がくっきりと映出される高視野角の液晶表示装
置を求める声が高まっている。本発明は液晶表示装置の
高視野角化に係わるものであり、以下その具体例を挙げ
て説明する。

【０００３】従来のＴＮ(Twisted Nematic) モードの液
晶表示パネルは、図示を省略したが、下ガラス基板であ
るＴＦＴ基板上に互いに絶縁された走査線と信号線が形
成され、その交点には薄膜形成とフォトリソグラフィ技
術により、薄膜トランジスタＴＦＴ(Thin Film Transis
tor)が形成されて構成される。他方の上ガラス基板に
は、カラー液晶パネルの場合はＲ、Ｇ、Ｂのカラーフイ
ルタが形成され、開口部を除いてブラックマスクＢＭが
形成されている。この２枚のガラス基板を所定の間隔を
もって対向配置させ、これらの間隙に液晶組成物を挟持
させるとともに、その周囲をシール材で封止する。ま
た、上下ガラス基板の外側には偏光板が貼着され、液晶
表示パネル近接には光を照射するバックライトが配設さ
れて構成されている。

【０００４】そして、このような構成の従来の液晶表示
パネルの動作を説明するならば、前述のガラス基板の界
面には、ラビング処理がなされていて、注入された液晶
組成物はこのラビング処理の作用により９０度捩じれて
配向する。この液晶セル（液晶分子）は旋光性を有して
おり、電圧を印加しない状態ではバックライトが照射し
た光は液晶セル内の液晶分子軸に沿って伝搬し、偏波面
が９０度回転する。通常のノーマリーホワイトモードの
場合この旋光方向に沿って互いに直交するように２枚の
偏光板が配設されていて、入射した光はそのまま液晶セ
ル内を透過し、上ガラス基板に形成されたカラーフィル
タのＲ、Ｇ、Ｂに応じた発色を行う。

【０００５】一方、液晶セルにしきい値以上の電圧を印
加すると、液晶セルは電圧方向（両ガラス基板の方向）
に揃って立ち、旋光性が失われて光は遮断され、黒色表
示となる。つまり、しきい値以下の電圧では入射光が透
過し、しきい値以上の電圧を印加すると光は遮断され
る。このように、液晶表示パネルは印加された電圧レベ
ルに応じて透過光を制御するシャッタ動作で画像表示に
おける階調制御を行うようになされている。また、旋光
方向を遮るように２枚の偏光板を平行に配設したノーマ
リーブラックモードも存在していて、このモードでは視
野角依存性が比較的少ないが、黒表示の色付きがあるた
めその利用度は少ない。

【０００６】しかし、ＴＮモードの液晶表示パネルは正
の誘電率異方性を有するネマチック液晶による９０度捩
じれた螺旋構造を有しているため、液晶セルが斜めに立
ち上がった状態では、見る方向によってチルト方向が異
なることになり、所定の視野角から外れると、画面が白
くなったり、画像の白黒が反転する等の視野角の限界が
あった。

【０００７】このような視野角依存性を改善するために
様々な工夫がなされており、液晶分子の配向状態を変え
て視野角を改善する方法の１つとして、画素部分を例え
ば２分割し、ラビング時にレジストを用いて一方を部分
的にマスクして２方向以上のラビング処理を施す方法が
ある。その２として、上下ガラス基板に各々チルト（液
晶分子の傾き）の異なる２種以上の配向膜を塗布して、
各領域のチルト角を制御する方法。その３として一旦形
成した配向膜に各領域毎に部分的に紫外線（ＵＶ）を照
射してチルト角を変える方法等が考案されており、一部
は実施に移されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の液
晶表示装置の視野角を改善する方法では、種々の技術的
困難や管理の手間を要する非効率なものが多かった。即
ち、その１のレジストでマスクして２方向以上のラビン
グ処理を施す方法では、レジスト塗布量のばらつきによ
る液晶表示装置の特性劣化や、ラビング処理を２回以上
繰り返す必要があるという不具合点があった。その２の
両ガラス基板にチルトの異なる２種以上の配向膜を塗布
して、各領域のチルト角を制御する方法では、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて配向膜を２種以上塗布しなけれ
ばならず、新たにフォトリソ工程が必要なことや配向膜
を管理する必要があるという不具合点があった。その３
の一旦形成した配向膜に部分的にＵＶを照射してチルト
角を変える方法では、配向膜へのＵＶ照射のダメージを
生じやすいという不具合点があった。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、液晶分子の配向状態を変えて視野角を改善する方法
の内、レジスト塗布量のばらつきによる特性劣化や、フ
ォトリソ工程が必要な手間、および配向膜へのＵＶ照射
のダメージを生じることなく液晶表示装置の視野角を改
善する方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の液晶表示装置は、所定の旋光構造を有する
液晶層と、この液晶層を挟持して液晶表示パネルを構成
する一対の電極板と、液晶表示パネルの一方の側に配設
されていて液晶表示パネルと同等の光学特性でかつ逆の
旋光構造を有する光学補償手段と、液晶表示パネルと光
学補償手段を積層して互いに直交配置された一対の偏光
板と、偏光板の一方の側に配設された光源とを備えた液
晶表示装置である。そして、電極板の一方の側の画素相
当部分に所定の平面形状を有する分離溝、即ちスリット
を形成し、液晶表示パネルに電界が印加されたとき、こ
の分離溝によって分離溝の近傍に斜め方向の電界を発生
させ、この電界によって互いに異なる配向状態を有する
ドメイン（領域）を形成するようにし、このドメインに
よって液晶表示パネルの視野角依存性を改善することで
前記課題を解決した。

【００１１】また分離溝の平面形状は、Ｘ字状スリッ
ト、十字状スリット、環状スリット、および少なくとも
２本からなる縦または横方向の線状スリット、の内の少
なくとも一形状であることとした。

【００１２】更に液晶表示パネルと光学補償手段の屈折
率異方性Δｎの分散値Ｄ〔＝Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ
（５９０ｎｍ）〕を、１．０５以上かつ１．１５以下の
間で一致させることとした。

【００１３】

【作用】かかる構成の本発明の液晶表示装置では、電極
板の一方の側の画素相当部分にＸ字状、十字状、環状、
および少なくとも２本からなる縦または横方向の線状ス
リット等を形成し、液晶表示パネルに電界が印加された
とき、この分離溝によって分離溝の近傍に斜め方向の電
界を発生させ、この電界によって互いに異なる配向状態
を有するドメインを形成するようにした。そのため、液
晶層のチルト方向に依存する視野角特性を大幅に改善す
ることができる。

【００１４】更に本発明の液晶表示装置では、前述の液
晶表示パネルのチルト方向を変化する視野角改善方法
（分割配向）と、ノーマリーブラックモードを用いた視
野角改善方法の両方の効果を従来の液晶表示装置作製プ
ロセスで容易に実現することができる。

【００１５】

【実施例】以下、図１ないし図６を参照して本発明の液
晶表示装置の実施例を説明する。初めに、図１および図
２を参照して本発明の液晶表示装置の構成を説明する。
図１は本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図で
あり、図２は光学補償部の波長分散特性を示す特性図で
ある。

【００１６】図１において、符号１は本発明の液晶表示
装置を指す。本発明の液晶表示装置１は、映像を映出す
る液晶表示パネル２、光学補償手段としての光学補償部
３、および液晶表示パネル部２に近接して配設される光
源であるバックライト部４で大略構成される。

【００１７】液晶表示パネル２の細部構成は、図示を省
略したが、カラー液晶パネルの場合にはＲ、Ｇ、Ｂのカ
ラーフイルタや、画素電極を開口してブラックマスク等
が形成されたコモン基板７や、互いに絶縁された走査線
と信号線が形成され、その交点にはＴＦＴ等が形成され
たＴＦＴ基板８、そして２枚のガラス基板の隙間に形成
された液晶セル（液晶分子を含む）９で構成されてい
る。液晶表示パネル２は例えば左回りの９０度旋光のＴ
Ｎ型の液晶表示パネルである。また、光学補償部３の上
部には上偏光板（視認側）５が、液晶表示パネル部２の
下部には下偏光板６がクロスニコル(Nicol) の状態で配
置されている。

【００１８】光学補償手段たる光学補償部３は、前述の
液晶表示パネル部２と同様の光学特性を持ち、かつ液晶
表示パネル部２と逆の旋光特性、例えば右回りの９０度
旋光特性を有する位相差板若しくは液晶パネルで構成さ
れる。この時、液晶表示パネル２と光学補償部３の屈折
率異方性Δｎの分散値Ｄ〔＝Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ
（５９０ｎｍ）〕を１．０５〜１．１５の間で一致させ
ることとする（但し、Δｎ＝ｎ_e −ｎ_o ：屈折率異方
性）。その状態を図２の光学補償部の波長分散特性図に
示した。ここで、図２は波長λ＝５５０ｎｍのΔｎを基
準とした各波長におけるΔｎ（λ）との比を表したもの
で、一般的にその物質のΔｎの波長分散値Ｄとして表さ
れるものである。

【００１９】このような構成の本発明の液晶表示装置の
動作を説明する。前述のコモン基板７およびＴＦＴ基板
８の各々の界面には、ラビング処理がなされており、注
入された液晶分子はこのラビング処理の作用により９０
度捩じれて配向して液晶セル９を形成している。この液
晶セル９は旋光性を有しており、電圧を印加しない状態
ではバックライト部４から照射されて下偏光板６を透過
して直線偏光された光は、液晶表示パネル部２において
例えば左回りで９０度旋光される。旋光した光は光学補
償部３で液晶表示パネル部２とは逆の右回りで９０度旋
光され、上偏光板５によって遮断され黒表示となる。こ
の時、本発明の液晶表示装置１では液晶表示パネル部２
の持つ波長分散を光学補償部３で補償するため、通常の
ノーマリーブラックモード（ＴＮ型、偏光板平行ニコ
ル）で発生する黒表示の色付き現象は防止できることに
なる。

【００２０】次に、図３および図４を参照して本発明の
液晶表示装置の詳細を説明する。図３はコモン基板の電
極構造の一例を示す拡大平面図であり、図４は本発明の
液晶表示パネルに電界が印加されたときの液晶分子の配
向状態を模式的に示す断面図である。

【００２１】初めに、図３のコモン基板の電極構造にお
いて、符号１０は透明電極であり、透明電極１０上の画
素電極に相対する以外の部分には光を遮断するためのブ
ラックマスク１２が形成されている。そして画素電極相
当部分には、一例として幅５μで電極の形成されないＸ
状スリット１１が形成されている。

【００２２】図４の液晶表示パネルの断面構造におい
て、液晶表示パネル部２のＴＦＴ基板８上にはＴＦＴ素
子１３、ＴＦＴ素子１３に併設された画素電極１４が、
その界面には配向膜１５が形成されている。一方、コモ
ン基板７上には前述の如く透明電極１０や、ブラックマ
スク１２、およびＸ状スリット１１が設けられ、その界
面には同じく配向膜１５が形成されて構成されている。

【００２３】引き続き、液晶表示パネルに駆動電圧が印
加された場合の動作を説明する。このような液晶表示パ
ネルに所定の駆動電圧が印加された場合、透明電極１０
のＸ状スリット１１には電極が形成されていないため、
Ｘ状スリット１１近傍には上下基板に対して垂直ではな
く、斜め方向の電界が生じることになり、液晶分子のチ
ルト方向はこの斜め方向の電界に沿った方向に傾くこと
になる。

【００２４】即ち、図４において、斜め方向の電界を生
じたＸ状スリット１１の近傍の液晶分子は、その斜め方
向の電界によって各々に斜め方向の電界に沿って傾いて
配向することになる。こうして、Ｘ上スリット１１を境
界として互いに異なるチルト方向を有するドメインが画
像電極１４上に形成されることになる。本発明の液晶表
示装置では、このようにして互いに異なる配向状態を得
ることができるようになるため、通常のＴＮモード液晶
表示パネルで問題となっているチルト方向に依存した視
野角特性が大幅に改善される。

【００２５】図５に等コントラスト曲線を例示して本発
明の液晶表示装置の視野角特性の改善効果を説明する。
図５（ａ）は位相差板有りでノーマリーブラックモード
である本発明の液晶表示装置の視野角特性を示す特性図
であり、（ｂ）は通常のノーマリーホワイトモードの視
野角特性を示す特性図である。なお、図中の縦軸横軸の
数値は傾斜角度を、５〜１００等の数値はコントラスト
比を示している。

【００２６】図５（ｂ）の通常の視野角を示す特性図に
おけるコントラスト比２０の線上に注目した場合、画面
上方向（グラフ右上部）では良好な視野角が確保されて
いるのに対し、左右方向の視野角は狭くなっており、更
に下方向の視野角は極端に狭く、所謂上方向の視野角依
存性を有していることが分かる。一方、同図（ａ）の本
発明の液晶表示装置においてコントラスト比２０の線上
に注目した場合、画面の上下左右のあらゆる方向とも略
均一で良好な視野角が確保されていることが知見され
る。

【００２７】また、本発明の液晶表示装置の構造は前述
のように光学補償手段を用いたノーマリーブラックモー
ドであるため、チルト方向の異なるドメインとドメイン
の境界（ディスクリネーション）は、輝線ではなく黒線
であるため、ブラックマスク１２を用いて光を遮光する
必要はなくブラックマスク１２を省略できる。ブラック
マスク１２を省略することにより、液晶表示パネルの開
口率を向上を図ることができるよになり、明るい液晶表
示装置を構成することができる。

【００２８】最後に、図６を参照して本発明の液晶表示
装置の作製プロセスを説明する。図６は本発明の液晶表
示装置の作製のプロセスフロー図である。

【００２９】先ず、ステップＳＰ１においてコモン基板
となるガラス基板を洗浄する。ステップＳＰ２ではクロ
ムＣｒやアルミＡｌその他の金属材料においてブラック
マスクＢＭを形成する。ステップＳＰ３では透明電極と
なＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)をスパッタリング処理によ
り形成する。ステップＳＰ４において一方の基板となる
ＴＦＴ基板を洗浄する。ステップＳＰ５では洗浄された
ＴＦＴ基板に所定の処理によってＴＦＴ素子を形成す
る。ステップＳＰ６では同様に画素電極をスパッタリン
グ処理によって形成する。

【００３０】これらコモン基板とＴＦＴ基板はステップ
ＳＰ７でポリイミド等の配向膜が塗布される。ステップ
ＳＰ８ではその表面を一方向にラビングする。ステップ
ＳＰ９において紫外線硬化樹脂等のシール印刷が施さ
れ、ステップＳＰ１０にてこれらは互いに貼り合わされ
る。ステップＳＰ１１にて１パネル分として分割され
る。ステップＳＰ１２にて分割された１パネル分の液晶
表示パネルに液晶組成物が注入され、その注入口が封止
される。ステップＳＰ１３では液晶分子を均一に配向す
るため熱処理（アニール）が施され、本発明の液晶表示
パネルモジュールが完成する。その後、不図示の液晶表
示パネル組立て工程に移行され、本発明の液晶表示装置
が完成される。

【００３１】本発明は前記実施例に限定されず、種々の
実施形態を採ることができる。例えば、前記実施例では
一例としてＴＦＴアクティブマトリクスモードについて
例示したが、単純マトリクスモードにも、その他の液晶
を用いた表示装置にも応用が可能である。また、ブラッ
クマスクＢＭの形成については、ノーマリーブラックモ
ードであるため、ある程度のコントラスト低下が許容可
能であれば削除することも可能である。更に、本発明は
以上示した一実施形態にとらわれず様々な形態に発展出
来ることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置によれば、液晶表示パネルの配向状態（チルト方向）
を２種以上形成する視野角改善方法（分割配向）と、ノ
ーマリーブラックモードを用いた視野角改善方法を組み
合わせることにより、チルト方向に依存される視野角特
性が大幅に改善され、高品位な表示映像を得ることがで
きる効果がある。

【００３３】そして、液晶表示パネルのチルト方向を２
種以上形成する視野角改善方法（分割配向）と、ノーマ
リーブラックモードを用いた視野角改善方法の両方の効
果を従来の液晶表示装置作製プロセスで容易に実現する
ことが可能である。また、従来の液晶表示装置作製プロ
セスであるため、液晶や配向膜に何ら影響を与ることが
なく、工程管理が容易となる。

【００３４】更に、本発明の液晶表示装置には光学補償
手段を備えているため、ノーマリーブラックモードにも
係わらず電圧の無印加時の黒の色付きが抑えられ、表示
品位のよい黒表示を実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面
図である。

【図２】 光学補償部の波長分散特性を示す特性図であ
る。

【図３】 コモン基板の電極構造の一例を示す拡大平面
図である。

【図４】 本発明の液晶表示パネルに電界が印加された
ときの液晶分子の配向状態を模式的に示す断面図であ
る。

【図５】 （ａ）は本発明の液晶表示装置の視野角特性
を示す特性図であり、（ｂ）は通常のノーマリーホワイ
トモードの視野角特性を示す特性図である。

【図６】 本発明の液晶表示装置の作製のプロセスフロ
ー図である。

【符号の説明】

１ 本発明の液晶表示装置 ２ 液晶表示パネル ３ 光学補償部 ４ バックライト部 ５ 上偏光板 ６ 下偏光板 ７ コモン基板 ８ ＴＦＴ基板 ９ 液晶セル １０ 透明電極 １１ Ｘ状スリット １２ ブラックマスク １３ ＴＦＴ素子 １４ 画素電極 １５ 配向膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の旋光構造を有する液晶層と、 前記液晶層を挟持して液晶表示パネルを構成する一対の
   電極板と、 前記液晶表示パネルの一方の側に配設されるとともに、
   前記液晶表示パネルと同等の光学特性を備え、かつ前記
   液晶表示パネルと逆の旋光構造を有する光学補償手段
   と、 前記液晶表示パネルおよび前記光学補償手段を積層し、
   互いに直交して配置された一対の偏光板と、 前記偏光板の一方の側に配設された光源とを備えた液晶
   表示装置であって、 前記電極板の一方の側の画素相当部分に所定の平面形状
   を有する分離溝を形成し、 前記液晶表示パネルに電界が印加されたとき、該分離溝
   によって該分離溝近傍に斜め方向の電界を発生させると
   ともに、前記電界によって互いに異なる配向状態を有す
   るドメインを形成し、前記ドメインによって前記液晶表
   示パネルの視野角依存性を改善することを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 該分離溝の平面形状は、Ｘ字状、十字
   状、環状、および少なくとも２本からなる縦または横方
   向の線状、のうちの少なくとも一形状であることを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶表示パネルと前記光学補償手段
   の屈折率異方性Δｎの分散値Ｄ〔＝Δｎ（４５０ｎｍ）
   ／Δｎ（５９０ｎｍ）〕を、１．０５〜１．１５間で一
   致させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。