JPH10186304A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透明電極のエッジからの光漏れを抑制し、表示
画面のコントラストを向上する。 【解決手段】基板面と垂直方向から見た場合の帯状透明
電極３１または３２のエッジと、それに対応するブラッ
クマトリクス３３Ｄのエッジとの重なりのうち、配向膜
２１のラビング方向６と配向膜２２のラビング方向７の
合成ベクトル方向１に沿った方向に延びる帯状透明電極
３１とブラックマトリクス３３Ｄとの重なり幅Ｗを３〜
１３μｍ、該合成ベクトル方向と直交する方向に延びる
帯状透明電極３２とブラックマトリクス３３Ｄとの重な
り幅Ｌを０〜８μｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の透明絶縁基
板の対向する各面に複数本の帯状透明電極をそれぞれ平
行に配列して設けた液晶表示素子を具備する単純マトリ
クス方式の液晶表示装置に係り、特に該透明電極のエッ
ジと、前記基板の一方に設けたブラックマトリクスのエ
ッジとの間の光漏れを抑制し、コントラストの高い表示
が可能な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単純マトリクス方式の液晶表示素子は、
例えば、表示用の複数本の帯状透明電極と配向処理を施
した配向膜等をそれぞれ積層した面が対向するように、
所定の間隙を隔てて２枚の透明ガラス基板を重ね合わ
せ、該両基板間の縁周囲に枠状に設けたシール材によ
り、両基板を貼り合わせるとともに、該シール材の一部
に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液
晶を封入、封止して液晶セルを構成し、さらに該液晶セ
ルの外側に１対の偏光板を具備してなる。

【０００３】また、基板と垂直方向から見た場合に、一
方の基板の対向面にそれぞれ平行に複数本設けた帯状透
明電極と、他方の基板の対向面にそれぞれ平行に複数本
設けた帯状透明電極とが交差（直交）するように設け、
各電極に印加する電圧を時分割で変化させ、両電極の各
交差部（すなわち、画素）における液晶にかかる実効電
圧を制御して表示を行う単純マトリクス方式液晶表示装
置では、画素容量の増加に伴って電圧マージンが狭くな
り、表示画面のコントラストが低下するという問題があ
った。

【０００４】すなわち、従来の液晶表示素子のツイステ
ッドネマチックタイプと言われるものは、２枚の電極基
板間に正の誘電異方性を有するネマチック液晶による９
０°ねじれたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側
には１対の偏光板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が、
電極基板に隣接する液晶分子の軸に対し直交あるいは平
行になるように配置するものであった（特公昭５１−１
３６６６号公報参照）。

【０００５】このようなねじれ角９０°の液晶表示素子
では、液晶層に印加される電圧対液晶層の透過率の変化
の急峻性γ，視角特性の点で問題があり、時分割数（走
査電極の数に相当）は６４が実用的限界であった。しか
し、近年の液晶表示素子に対する画質改善と表示情報量
増大要求に対処するため、一対の偏光板間に挟持された
液晶分子のねじれ角αを１８０°より大にし、この液晶
層への印加電圧による液晶層の複屈折効果の変化を検出
する構成とすることにより時分割駆動特性を改善して時
分割数を増大することがアプライド フィジクス レタ
ー 45，No．10，1021，1984（Applied Physics Lette
r，T．J．Scheffer，J．Nehring：“A new，highly mul
tiplexable liquid crystal display”)に論じられ、ス
ーパー・ツイステッド・ネマチック（ＳＴＮ）複屈折効
果型（ＳＢＥ）液晶表示装置が提案されている（米国特
許第４，５９６，４４６号や特開昭６１−２１０３２４
号公報も参照）。

【０００６】また、ＳＴＮ液晶表示素子の複屈折による
表示画面上の不要な色付きを消すために、特開昭６４−
２３２２４号公報に記載されているようにガラス基板と
偏光板との間に、複屈折効果をもたらす部材（以下、複
屈折部材と称す。光学異方体とも称す）を介在させる方
法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】表示画面の大型化・高
精細化に伴い、透明電極の抵抗を下げるために、該透明
電極の膜厚を厚くする必要がある。しかし、透明電極の
厚さを厚くすると、電極交差部である画素と、電極のな
い部分（以下、電極すき間部と称す）との液晶層厚の差
も大きくなる。

【０００８】一般的に、単純マトリクス方式液晶表示装
置において、時分割駆動を行う場合、オフ電圧で画素の
光透過率が最小になるように、液晶の屈折率と層厚、お
よび光学異方体の屈折率と厚さを調整するので、電圧無
通電では透過率はやや大きくなる。電極すき間部では、
画素部より液晶層厚が厚いので、透過率はさらに大きく
なる。また、電極すき間部は、電圧がかからないので、
画素に電圧をかけて透過率を最小にしても、電極すき間
部から光が漏れ、表示画面のコントラストが低下してし
まう。

【０００９】この電極すき間部からの光漏れを防ぐた
め、対向する基板の電極すき間部に対応する部分に、ブ
ラックマトリクスとは別に遮光膜を設ける技術が、特開
平４−１２０５１１号において提案されている。

【００１０】従来の液晶表示装置において、暗表示時の
画素、すなわち、透明電極のエッジからの光漏れのう
ち、特に、２枚の対向基板の各配向膜面の各配向方向の
合成ベクトル方向（すなわち、各配向膜面にそれぞれ隣
接する液晶分子配列方向の合成ベクトル方向）に略沿っ
た方向に延びる透明電極のエッジから、数μｍの幅で光
漏れが生じ、これにより表示画面のコントラストが低下
するという問題を本発明者らは発見した。

【００１１】従来、ブラックマトリクスは、画素（すな
わち、上下基板の各透明電極の交差部）以外の部分から
の光漏れを防止するのが主目的で設けられ、格子状の該
ブラックマトリクスの幅寸法は、縦方向、横方向の区別
なく、電極すき間部の寸法とほぼ同じに形成していた。

【００１２】本発明の目的は、透明電極のエッジからの
光漏れを抑制し、表示画面のコントラストを向上するこ
とができる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】前記課題を解決するため
に、本発明は、第１の透明絶縁基板上に格子状のブラッ
クマトリクス、および前記格子の縦または横方向に複数
本の第１の帯状透明電極をそれぞれ平行に形成し、その
上に第１の配向膜を形成し、該配向膜面に第１の配向方
向に配向処理を施した第１の基板と、第２の透明絶縁基
板上に前記格子の横または縦方向に複数本の第２の帯状
透明電極をそれぞれ平行に形成し、その上に第２の配向
膜を形成し、該配向膜面に第２の配向方向に配向処理を
施した第２の基板とを、それぞれ前記配向膜を形成した
面が対向し、前記基板面と垂直方向から見た場合に前記
第１の帯状透明電極と前記第２の帯状透明電極とが交差
し、かつ、該帯状透明電極の交差部と前記ブラックマト
リクスの前記格子のすき間の位置とが略一致するよう
に、前記第１の基板と前記第２の基板とを所定の間隙を
隔てて重ね合わせ、前記第１の基板と前記第２の基板と
の間に、１８０度〜２７０度の範囲でねじれたネマチッ
ク液晶層を封止してなる液晶セルを１対の偏光板で挟ん
でなる液晶表示素子を有する液晶表示装置において、前
記基板面と垂直方向から見た場合の前記第１または第２
の帯状透明電極のエッジとそれに対応する前記ブラック
マトリクスのエッジとの重なりのうち、前記第１の配向
方向と前記第２の配向方向の合成ベクトル方向に略沿っ
た方向に延びる前記帯状透明電極と前記ブラックマトリ
クスとの第１の重なり幅が、前記合成ベクトル方向と略
直交する方向に延びる前記帯状透明電極と前記ブラック
マトリクスとの第２の重なり幅より広いことを特徴とす
る。

【００１４】また、前記第１の重なり幅が３〜１３μ
ｍ、前記第２の重なり幅が０〜８μｍであることを特徴
とする。

【００１５】また、前記液晶セルと、前記１対の偏光板
のうちの少なくとも一方との間に、少なくとも１枚の光
学異方体を設けたことを特徴とする。

【００１６】さらに、前記ブラックマトリクスの前記格
子の各すき間に、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを
１色ずつ規則的に形成したことを特徴とする。

【００１７】本発明では、両基板の各配向方向の合成ベ
クトル方向に略沿った方向に延びる帯状透明電極のエッ
ジと、ブラックマトリクスのエッジとの第１の重なり幅
を、該合成ベクトル方向と略直交する方向に延びる帯状
透明電極のエッジと、ブラックマトリクスのエッジとの
第２の重なり幅より広くすることにより、画素の開口率
を必要以上に下げずに、透明電極のエッジからの光漏れ
を抑制し、明表示の透過率を下げずに、表示画面のコン
トラストを向上することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００１９】実施の形態１ 図１（ａ）は本発明の実施の形態１の単純マトリクス方
式モノクロ液晶表示素子の平面図、（ｂ）は（ａ）の要
部拡大図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ′切断線における断
面図、（ｄ）は（ｂ）のｄ−ｄ′切断線における断面図
である。

【００２０】（ａ）において、６３は液晶表示素子、６
０は液晶セル、１１、１２は透明なガラス等からなる上
電極基板、下電極基板、６５は表示領域、１５は上偏光
板、６は上電極基板１１の液晶配列方向（すなわち、配
向膜面のラビング処理方向）、７は下電極基板１２の液
晶配列方向（すなわち、配向膜面のラビング処理方
向）、１は液晶配列方向６と７の合成ベクトル方向（す
なわち、上電極基板１１と下電極基板１２の各配向膜面
にそれぞれ隣接する液晶分子配列方向の合成ベクトル方
向）、（ｃ）、（ｄ）において、６６は一軸延伸された
高分子フィルムからなる一軸性位相差フィルム（光学異
方体あるいは複屈折部材）、３３Ｄはブラックマトリク
ス（ブラックマスクあるいは光遮光膜とも称される）、
２３は平坦化膜（平滑層とも称される）、３１は帯状透
明電極からなる上電極、２１は上配向膜、５０はネマチ
ック液晶層、２２は下配向膜、３２は帯状透明電極から
なる下電極、６７は６６と同様の一軸性位相差フィル
ム、１６は下偏光板である。

【００２１】（ｃ）、（ｄ）に示すように、上電極基板
１１の、下電極基板１２と対向する面上に、格子状のブ
ラックマトリクス３３Ｄ、平坦化膜２３、上電極３１、
上配向膜２１を順次形成し、一方同様に、下電極基板１
２の、上電極基板１１と対向する面上には、下電極３
２、下配向膜２２を順次形成し、各配向膜２１、２２に
（ａ）の矢印６、７に示す所定の角度にラビング処理を
施した２枚の基板を、ここでは図示しない枠状のシール
材を介して、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、旋光性物
質（カイラル材）を所定の量添加し、らせんピッチを調
整したネマチック液晶５０を封入し、封止材により封止
して液晶セル６０を構成し、該液晶セル６０の外側に、
１対の一軸性位相差フィルム６６、６７、さらに１対の
偏光板１５、１６を設けて液晶表示素子６３を構成し
た。

【００２２】なお、上電極基板１１にそれぞれ平行に複
数本形成した帯状の上電極３１と、下電極１２にそれぞ
れ平行に複数本形成した帯状の形成した下電極３２と
は、該基板面と垂直方向から見た場合、交差（直交）す
るようになっている。また、液晶分子のねじれ角（ツイ
スト角）θが２４０度になるように、図１（ａ）の矢印
６、７に示す方向に上電極基板１１、下電極基板１２の
各配向膜２１、２２面をラビング処理した。また、液晶
層５０の厚さ、すなわち、両基板間ギャップは、両基板
間に多数の真球状のプラスチック等からなるスペーサ材
を分散し、６μｍに制御した。さらに、オフ電圧が印加
されたときに黒表示を行い、オン電圧が印加されたとき
に白表示を行ういわゆるノーマリブラック（ノーマリク
ローズドとも称される）方式となるように、一軸性位相
差フィルム６６、６７と偏光板１５、１６を配置した。

【００２３】ここで、基板面と垂直方向から見た場合の
上電極３１または下電極３２のエッジと、それに対応す
るブラックマトリクス３３Ｄのエッジとの重なりのう
ち、２枚の上電極基板１１と下電極基板１２の各配向膜
２１、２２面にそれぞれ隣接する液晶分子配列方向、す
なわち、各配向膜２１、２２面のラビング処理方向６、
７の合成ベクトル方向に沿った方向に延びる上電極３１
のエッジとブラックマトリクス３３Ｄのエッジとの重な
り幅をＷとする。

【００２４】また、該合成ベクトル方向と直交する方向
に延びる下電極３２のエッジとブラックマトリクス３３
Ｄのエッジとの重なり幅をＬとする。

【００２５】図２（ａ）、（ｂ）は、上電極基板１１と
下電極基板１２の帯状の上電極３１と下電極３２とが交
差する部分である画素１個の寸法を０．３ｍｍ×０．３
ｍｍとし、前記重なり幅ＬとＷを変化させた場合の明表
示部透過率（％）と、コントラストの変化を示す図であ
る。図において、●は明表示部透過率Ｔｏｎ、○はコン
トラストＣＲを示す。

【００２６】すなわち、図２（ａ）は、前記重なり幅Ｌ
を変えたときの明表示部透過率と、コントラストの変化
を示す。（ａ）から明らかなように、重なり幅Ｌが大き
くなると、画素の開口率（開口部の面積／一画素の総面
積）が下がるため、明表示部透過率もコントラストも下
がる。

【００２７】また、図２（ｂ）は、前記重なり幅Ｗを変
えたときの明表示部透過率と、コントラストの変化を示
す。（ｂ）から明らかなように、重なり幅Ｗが大きくな
ると、重なり幅Ｌと同様に、画素の開口率が下がるた
め、明表示部透過率は下がるが、コントラストは逆に高
くなる。コントラストは、重なり幅Ｗ＝７μｍで略最大
となり、重なり幅Ｗが７μｍ以上だと逆に下がる。

【００２８】重なり幅Ｗが７μｍとは、光漏れの幅であ
り、この幅は、液晶分子のねじれ角や使用する液晶材料
により若干変化するが、実用的な構成では５〜１０μｍ
の範囲となる。前記実施の形態１において、光漏れが生
じない画素中央部の最小透過率は０．１５％で、同じ電
圧を印加したときの光漏れが生じる部分の透過率は１５
％である。

【００２９】また、図２（ａ）、（ｂ）には示していな
いが、重なり幅ＷおよびＬがマイナスになると、コント
ラストはいずれも下がる。

【００３０】以上述べたことから明らかなように、重な
り幅Ｌを０、重なり幅Ｗを光漏れが生じる幅７μｍと同
じにすることにより、明表示部透過率の低下を抑えつ
つ、コントラストを最大にすることができる。

【００３１】ただし、製造ばらつき（すなわち、加工精
度、組立精度等のばらつき）を考慮して、重なり幅Ｌを
０〜８μｍ、重なり幅Ｗを３〜１３μｍの範囲となるよ
うにする。

【００３２】実施の形態２ 図３（ａ）は本発明の実施の形態２の単純マトリクス方
式カラー液晶表示装置の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）の
ｂ−ｂ′切断線における断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−
ｃ′切断線における断面図である。

【００３３】（ｂ）、（ｃ）において、３３Ｒは赤色カ
ラーフィルタ、３３Ｇは緑色カラーフィルタ、３３Ｂは
青色カラーフィルタである。

【００３４】本実施の形態では、前記実施の形態１にお
いて、ブラックマトリクス３３Ｄと平坦化膜２３との間
に、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ３３Ｒ、３３
Ｇ、３３Ｂを追加したのみで、その他の構成は前記実施
の形態１と同様である。ブラックマトリクスの格子１個
当りに１色のカラーフィルタが形成され、図３（ａ）の
横方向に３色のカラーフィルタが規則的に並べられ、縦
方向は同色のカラーフィルタが並べられている。

【００３５】本実施の形態では、前記実施の形態１の構
成にカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを追加した
だけであるので、透過率の絶対値は低下するが、透明電
極３１、３２とブラックマトリクス３３Ｄの各エッジの
重なり幅Ｌ、Ｗによる透過率とコントラストの変化の傾
向は、図２を用いて説明した前記実施の形態１とほぼ同
様であるので、ここでは説明を省略する。

【００３６】図４は本発明が適用可能な液晶表示装置の
液晶表示素子６２を上側から見た場合の電極基板上にお
ける液晶分子の配列方向（例えばラビング方向）、液晶
分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）
方向、および複屈折効果をもたらす部材の光学軸方向を
示し、図５は液晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００３７】液晶分子のねじれ方向１０とねじれ角θ
は、上電極基板１１上の配向膜２１のラビング方向６と
下電極基板１２上の配向膜２２のラビング方向７および
上電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持される正の
誘電異方性を有するネマチック液晶層５０に添加される
旋光性物質の種類と量によって規定される。

【００３８】図５において、液晶層５０を挟持する２枚
の上、下電極基板１１、１２間で液晶分子がねじれたら
せん状構造をなすように配向させるには、例えばガラス
からなる透明な上、下電極基板１１、１２上の、液晶に
接する、例えばポリイミドからなる有機高分子樹脂から
なる配向膜２１、２２の表面を、例えば布などで一方向
にこする方法、いわゆるラビング法が採られている。こ
のときのこする方向、すなわちラビング方向、上電極基
板１１においてはラビング方向６、下電極基板１２にお
いてはラビング方向７が液晶分子の配列方向となる。こ
のようにして配向処理された２枚の上、下電極基板１
１、１２をそれぞれのラビング方向６、７が互いにほぼ
１８０度から３６０度で交叉するように間隙ｄ₁をもた
せて対向させ、２枚の電極基板１１、１２を液晶を注入
するための切欠け部、すなわち、液晶封入口５１を備え
た枠状のシール材５２により接着し、その間隙に正の誘
電異方性をもち、旋光性物質を所定量添加されたネマチ
ック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間で図
中のねじれ角θのらせん状構造の分子配列をする。なお
３１、３２はそれぞれ例えば酸化インジウム又はＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）からなる透明な上、下電極であ
る。このようにして構成された液晶セル６０の上電極基
板１１の上側に複屈折効果をもたらす部材（以下複屈折
部材と称す。藤村他「ＳＴＮ−ＬＣＤ用位相差フィル
ム」、雑誌電子材料１９９１年２月号第３７−４１頁）
４０が配設されており、さらにこの部材４０および液晶
セル６０を挟んで上、下偏光板１５、１６が設けられ
る。

【００３９】液晶５０における液晶分子のねじれ角θは
１８０度から３６０度の範囲の値を採り得るが好ましく
は２００度から３００度であるが、透過率−印加電圧カ
ーブのしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向とな
る現象を避け、優れた時分割特性を維持するという実用
的な観点からすれば、２３０度から２７０度の範囲がよ
り好ましい。この条件は基本的には電圧に対する液晶分
子の応答をより敏感にし、優れた時分割特性を実現する
ように作用する。また優れた表示品質を得るためには液
晶層５０の屈折率異方性Δｎ₁とその厚さｄ₁の積Δｎ₁
・ｄ₁は好ましくは０.５μｍから１.０μｍ、より好ま
しくは０.６μｍから０.９μｍの範囲に設定することが
望ましい。

【００４０】複屈折部材４０は液晶セル６０を透過する
光の偏光状態を変調するように作用し、液晶セル６０単
体では着色した表示しかできなかったものを白黒の表示
に変換するものである。このためには複屈折部材４０の
屈折率異方性Δｎ₂とその厚さｄ₂の積Δｎ₂・ｄ₂が極め
て重要で、好ましくは０.４μｍから０.８μｍ、より好
ましくは０.５μｍから０.７μｍの範囲に設定する。

【００４１】さらに、この液晶表示素子６２は複屈折に
よる楕円偏光を利用しているので偏光板１５、１６の軸
と、複屈折部材４０として一軸性の透明複屈折板を用い
る場合はその光学軸と、液晶セル６０の電極基板１１、
１２の液晶配列方向６、７との関係が極めて重要であ
る。

【００４２】図４で上記の関係の作用効果について説明
する。図４は、図５の構成の液晶表示素子を上から見た
場合の偏光板の軸、一軸性の透明複屈折部材の光学軸、
液晶セルの電極基板の液晶配列方向の関係を示したもの
である。

【００４３】図５において、５は一軸性の透明複屈折部
材４０の光学軸、６は複屈折部材４０とこれに隣接する
上電極基板１１の液晶配列方向、７は下電極基板１２の
液晶配列方向、８は上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光
軸、９は下偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸であり、
角度αは上電極基板１１の液晶配列方向６と一軸性の複
屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度βは上偏光
板１５の吸収軸あるいは偏光軸８と一軸性の透明複屈折
部材４０の光学軸５とのなす角度、角度γは下偏光板１
６の吸収軸あるいは偏光軸９と下電極基板１２の液晶配
列方向７とのなす角度である。

【００４４】ここで本明細書における角α、β、γの測
り方を定義する。図９において、複屈折部材４０の光学
軸５と上電極基板の液晶配列方向６との交角を例にとっ
て説明する。光学軸５と液晶配列方向６との交角は図１
５に示す如く、φ₁およびφ₂で表わすことが出来るが、
本明細書においてはφ₁、φ₂のうち小さい方の角を採用
する。すなわち、図９（ａ）においてはφ₁＜φ₂である
から、φ₁を光学軸５と液晶配列方向６との交角αと
し、図９（ｂ）においてはφ₁＞φ₂だからφ₂を光学軸
５と液晶配列方向６との交角αとする。勿論φ₁＝φ₂の
場合はどちらを採っても良い。

【００４５】液晶表示素子においては角度α、β、γが
極めて重要である。

【００４６】角度αは好ましくは５０度から９０度、よ
り好ましくは７０度から９０度に、角度βは好ましくは
２０度から７０度、より好ましくは３０度から６０度
に、角度γは好ましくは０度から７０度、より好ましく
は０度から５０度に、それぞれ設定することが望まし
い。

【００４７】なお、液晶セル６０の液晶層５０のねじれ
角θが１８０度から３６０度の範囲内にあれば、ねじれ
方向１０が時計回り方向、反時計回り方向のいずれであ
っても、上記角α、β、γは上記範囲内にあればよい。

【００４８】なお、図５においては、複屈折部材４０が
上偏光板１５と上電極基板１１の間に配設されている
が、この位置の代りに、下電極基板１２と下偏光板１６
との間に配設しても良い。この場合は図５の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００４９】図６はねじれ角θ等の具体例を示す図であ
る。図に示すように、液晶分子のねじれ角θは２４０度
であり、一軸性の透明複屈折部材４０としては平行配向
（ホモジェニアス配向）した、すなわちねじれ角が０度
の液晶セルを使用した。ここで液晶層の厚みｄ(μｍ)と
旋光性物質が添加された液晶材料のらせんピッチｐ(μ
ｍ)の比ｄ／ｐは０．６７とした。配向膜２１、２２
は、ポリイミド樹脂膜で形成しこれをラビング処理した
ものを使用した。このラビング処理を施した配向膜がこ
れに接する液晶分子を基板面に対して傾斜配向させるチ
ルト角(pretilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈
折部材４０のΔｎ₂・ｄ₂は約０.６μｍである。一方液
晶分子が２４０度ねじれた構造の液晶層５０のΔｎ₁・
ｄ₁は約０.８μｍである。

【００５０】このとき、角度αを約９０度、角度βを約
３０度、角度γを約３０度とすることにより、上、下電
極３１、３２を介して液晶層５０に印加される電圧がし
きい値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある
しきい値以上になると光透過すなわち白の白黒表示が実
現できた。また、下偏光板１６の軸を上記位置より５０
度から９０度回転した場合は、液晶層５０への印加電圧
がしきい値以下のときには白、電圧がしきい値以上にな
ると黒の、前記と逆の白黒表示が実現できた。

【００５１】図７は図６の構成で角度αを変化させたと
きの１／２００デューティで時分割駆動時のコントラス
ト変化を示したものである。角度αが９０度近傍では極
めて高いコントラストを示していたものが、この角度か
らずれるにつれて低下する。しかも角度αが小さくなる
と点灯部、非点灯部ともに青味がかり、角度αが大きく
なると非点灯部は紫、点灯部は黄色になり、いずれにし
ても白黒表示は不可能となる。角度βおよび角度γにつ
いてもほぼ同様の結果となるが、角度γの場合は前記し
たように５０度から９０度近く回転すると逆転の白黒表
示となる。

【００５２】図８はねじれ角θ等の他の具体例を示す図
である。基本構造は図６に示した具体例と同様である。
ただし、液晶層５０の液晶分子のねじれ角は２６０度、
Δｎ₁・ｄ₁は約０.６５μｍ〜０.７５μｍである点が異
なる。一軸性透明複屈折部材４０として使用している平
行配向液晶層のΔｎ₂・ｄ₂は前記具体例と同じ約０．５
８μｍである。液晶層の厚みｄ₁(μｍ)と旋光性物質が
添加されたネマチック液晶材料のらせんピッチｐ(μｍ)
との比はｄ／ｐ＝０．７２とした。

【００５３】このとき、角度αを約１００度、角度βを
約３５度、角度γを約１５度とすることにより、最初の
具体例と同様の白黒表示が実現できた。また下偏光板の
軸の位置を上記値より５０度から９０度回転することに
より逆転の白黒表示が可能である点もほぼ最初の具体例
と同様である。角度α、β、γのずれに対する傾向も最
初の具体例とほぼ同様である。

【００５４】上記いずれの具体例においても一軸性透明
複屈折部材４０として、液晶分子のねじれのない平行配
向液晶セルを用いたが、むしろ２０度から６０度程度液
晶分子がねじれた液晶層を用いた方が角度による色変化
が少ない。このねじれた液晶層は、前述の液晶層５０同
様、配向処理が施された一対の透明基板の配向処理方向
を所定のねじれ角に交差するようにした基板間に液晶を
挟持することによって形成される。この場合、液晶分子
のねじれ構造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分
角の方向を複屈折部材の光軸として取扱えばよい。ま
た、複屈折部材４０として、透明な高分子フィルムを用
いても良い（この際一軸延伸のものが好ましい）。この
場合高分子フィルムとしてはＰＥＴ（ポリエチレン テ
レフタレート）、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネ
イトが有効である。

【００５５】さらに以上の具体例においては複屈折部材
は単一であったが、図５において複屈折部材４０に加え
て、下電極基板１２と下偏光板１６との間にもう一枚の
複屈折部材を挿入することもできる。この場合はこれら
複屈折部材のΔｎ₂・ｄ₂を再調整すればよい。

【００５６】ただし、図１０に示す如く、上電極基板１
１上に赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３
３Ｂ、各フィルター同志の間に光遮光膜３３Ｄを設ける
ことにより、多色表示が可能になる。図８に前記具体例
における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、
偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係を示
す。

【００５７】なお、図１０においては、各フィルタ３３
Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これらの
凹凸の影響を軽減するため絶縁物からなる平滑層２３が
形成された上に上電極３１、配向膜２１が形成されてい
る。

【００５８】図１１は液晶表示素子６２と、この液晶表
示素子６２を駆動するための駆動回路と、光源をコンパ
クトに一体にまとめた液晶表示モジュール６３を示す分
解斜視図である。液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４
は、中央に液晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備
えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。液晶表示
素子６２を嵌め込んだプリント基板３５はプラスチック
モールドで形成された枠状体４２の窓部に嵌め込まれ、
これに金属製フレーム４１を重ね、その爪４３を枠状体
４２に形成されている切込み４４内に折り曲げることに
よりフレーム４１を枠状体４２に固定する。

【００５９】液晶表示素子６２の上下端に配置される冷
陰極蛍光管３６、この冷陰極蛍光管３６からの光を液晶
表示セル６０に均一に照射させるためのアクリル板から
なる導光板３７、金属板に白色塗料を塗布して形成され
た反射板３８、導光板３７からの光を拡散する乳白色の
拡散板３９が図１１の順序で、枠状体４２の裏側からそ
の窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光管３６を点灯する為
のインバータ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側
裏部に設けられた凹部（図示せず。反射板３８の凹所４
５に対向する位置にある。）に収納される。拡散板３
９、導光板３７、冷陰極蛍光管３６および反射板３８
は、反射板３８に設けられている舌片４６を枠状体４２
に設けられている小口４７内に折り曲げることにより固
定される。

【００６０】図１２は液晶表示モジュール６３を表示部
に使用したラップトップパソコンのブロックダイアグラ
ム、図１３は液晶表示モジュール６３をラップトップパ
ソコン６４に実装した状態を示す図である。このラップ
トップパソコン６４においては、マイクロプロセッサ４
９で計算した結果を、コントロール用ＬＳＩ４８を介し
て液晶駆動用半導体ＩＣ３４で液晶表示モジュール６３
を駆動するものである。

【００６１】以上説明したように、上記具体例によれ
ば、優れた時分割駆動特性を有し、さらに白黒および多
色表示を可能にする電界効果型液晶表示素子を実現する
ことができる。

【００６２】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素の開口率を下げずに、透明電極のエッジからの光漏
れを抑制し、また、明表示の透過率を下げずに、表示画
面のコントラストを向上し、明るく、高コントラストの
高表示品質の液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１の単純マトリク
ス方式モノクロ液晶表示素子の平面図、（ｂ）は（ａ）
の要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ′切断線におけ
る断面図、（ｄ）は（ｂ）のｄ−ｄ′切断線における断
面図である。

【図２】２枚の基板の各透明電極のエッジとブラックマ
トリクスのエッジとの重なり幅を変化させた場合の明表
示部透過率と、コントラストの変化を示す図である。

【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２の単純マトリク
ス方式カラー液晶表示装置の要部拡大図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ′切断線における断面図、（ｃ）は
（ａ）のｃ−ｃ′切断線における断面図である。

【図４】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示素子における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係の一例を示した説明図である。

【図５】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図である。

【図６】別の例の液晶表示素子における液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係を示した説明図である。

【図７】液晶表示素子の図５の例についてのコントラス
ト、透過光色−交角α特性を示すグラフである。

【図８】さらに別の例の液晶表示素子における液晶分子
の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の軸の方向
および複屈折部材の光学軸の関係を示した説明図であ
る。

【図９】交角α、β、γの測り方を説明するための図で
ある。

【図１０】単純マトリクス方式カラー液晶表示素子の別
の例の上電極基板部の一部切欠斜視図である。

【図１１】単純マトリクス方式液晶表示モジュールの一
例の分解斜視図である。

【図１２】図１１の液晶表示モジュールを組み込んだラ
ップトップパソコンの一例のブロックダイアグラムであ
る。

【図１３】図１１の液晶表示モジュールを組み込んだラ
ップトップパソコンの一例の斜視図である。

【符号の説明】

１…上電極基板と下電極基板の各配向膜面のラビング処
理（液晶分子配列）方向の合成ベクトル方向、６…上電
極基板の液晶配列方向、７…下電極基板の液晶配列方
向、１１…上電極基板、１２…下電極基板、１５…上偏
光板、１６…下偏光板、２１…上配向膜、２２…下配向
膜、２３…平坦化膜、３１…上電極、３２…下電極、３
３Ｄ…ブラックマトリクス、３３Ｒ…赤色カラーフィル
タ、３３Ｇ…緑色カラーフィルタ、３３Ｂ…青色カラー
フィルタ、５０…ネマチック液晶層、６０…液晶セル、
６３…液晶表示素子、６５…表示領域、６６、６７…一
軸性位相差フィルム。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の透明絶縁基板上に格子状のブラック
   マトリクス、および前記格子の縦または横方向に複数本
   の第１の帯状透明電極をそれぞれ平行に形成し、その上
   に第１の配向膜を形成し、該配向膜面に第１の配向方向
   に配向処理を施した第１の基板と、 第２の透明絶縁基板上に前記格子の横または縦方向に複
   数本の第２の帯状透明電極をそれぞれ平行に形成し、そ
   の上に第２の配向膜を形成し、該配向膜面に第２の配向
   方向に配向処理を施した第２の基板とを、 それぞれ前記配向膜を形成した面が対向し、前記基板面
   と垂直方向から見た場合に前記第１の帯状透明電極と前
   記第２の帯状透明電極とが交差し、かつ、該帯状透明電
   極の交差部と前記ブラックマトリクスの前記格子のすき
   間の位置とが略一致するように、前記第１の基板と前記
   第２の基板とを所定の間隙を隔てて重ね合わせ、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に、１８０度〜
   ２７０度の範囲でねじれたネマチック液晶層を封止して
   なる液晶セルを１対の偏光板で挟んでなる液晶表示素子
   を有する液晶表示装置において、 前記基板面と垂直方向から見た場合の前記第１または第
   ２の帯状透明電極のエッジとそれに対応する前記ブラッ
   クマトリクスのエッジとの重なりのうち、 前記第１の配向方向と前記第２の配向方向の合成ベクト
   ル方向に略沿った方向に延びる前記帯状透明電極と前記
   ブラックマトリクスとの第１の重なり幅が、 前記合成ベクトル方向と略直交する方向に延びる前記帯
   状透明電極と前記ブラックマトリクスとの第２の重なり
   幅より広いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記第１の重なり幅が３〜１３μｍ、前記
   第２の重なり幅が０〜８μｍであることを特徴とする請
   求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記液晶セルと、前記１対の偏光板のうち
   の少なくとも一方との間に、少なくとも１枚の光学異方
   体を設けたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】前記ブラックマトリクスの前記格子の各す
   き間に、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを１色ずつ
   規則的に形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示装置。