JPH10232392A

JPH10232392A - アクティブマトリクス液晶表示パネル

Info

Publication number: JPH10232392A
Application number: JP9034817A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nishida; 真一西田; Teruaki Suzuki; 照晃鈴木; Shigeyoshi Suzuki; 成嘉鈴木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-09-02
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: JP2856188B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス液晶表示パネルにおい
て、簡単に製造でき広視野角かつ高速応答で、しかも階
調反転を生じにくくする。【解決手段】一方のガラス基板６に画素電極３が、他
方のガラス基板６に対向電極２が形成されている。両基
板間には正の誘電率異方性を有する液晶層が設けられ、
垂直に配向している。対向電極２と画素電極３とは正対
せず互い違いに位置する。両基板の外側には偏光板４、
１０が配設され、偏光板４とガラス基板６との間に負の
一軸屈折率異方性を有する光学補償層５が挿入してあ
り、異方軸は基板に垂直である。両電極間に斜めに電界
が加わると、区画ＡとＢとで反対方向に液晶分子１９が
倒れ、広視野の白表示がなされる。電圧無印加時には液
晶層によるリターデーションが光学補償層５により補償
され、安定した黒表示がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明基板で液晶を
挟んだ構造のアクティブマトリクス液晶表示パネルに関
する。

【０００２】

【従来の技術】画素のスイッチング素子（能動素子）と
して薄膜電界効果型トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と記
す）を用いるアクティブマトリクス液晶表示パネルは高
品位の画質が得られるため、携帯型コンピュータの表示
デバイスあるいは最近では省スペースのデスクトップコ
ンピュータのモニターなどとして幅広く用いられてい
る。

【０００３】従来一般的であったツイステッドネマティ
ックモード（以下「ＴＮ」と記す）の液晶表示パネル
は、正の誘電率異方性を有する液晶を用い、両基板間で
液晶分子が９０度ねじれるように配向処理が施されてい
る。そして、電界印加時に液晶分子が液晶層面から３次
元的に立ち上がり、ねじれを解消して両基板に垂直にな
ることによって透過光を制御するものである。

【０００４】また、近年、液晶表示のさらなる高画質化
を目的として、視野角特性を向上させるために、横方向
電界を利用したいわゆるインプレインスイッチングモー
ド（以下「ＩＰＳ」と記す）と呼ばれる方式を採用した
アクティブマトリクス液晶表示パネルが提案されてい
る。その一例が、１９９５年１０月１６日〜１８日開催
の「アジアディスプレイ’９５」にて発表され、その予
稿集に記載の論文「Principles and Characteristics o
f Electro-Optical Behaviour with In-Plane Switchin
g Mode」に開示されている。この液晶表示パネルは、図
１１に示すように、正の誘電率異方性を有する液晶層を
一対の基板３０のうちの一方に、互いに平行な線状の画
素電極３１および対向電極３２が形成され、他方の基板
には電極が形成されない構成である。そして、両基板の
それぞれの外側に偏光板３３が配設され、両偏光板３０
の偏光軸３４、３５は互いに直交している。すなわち、
両偏光板３０はクロスニコルの位置関係にある。画素電
極３１と対向電極３２との間に電圧が印加されて、液晶
層面内に平行な横方向電界が生じることにより、液晶分
子３６のダイレクタの向きが変化し、これによって透過
光が制御されるものである。

【０００５】さらに、液晶を垂直配向させた構成の液晶
表示パネルも提案されている。その一例は、図１２に示
すように、一対の基板３８間に負の誘電率異方性を有す
る液晶層３７が形成されたものである。そして、両基板
３８の内面にそれぞれ形成された透明電極３９、４０間
に、基板３８に垂直な電界４６が印加されて、液晶分子
４１が倒れ、透過光が制御される。なお、透明電極３
９、４０の内側には配向膜４２がそれぞれ形成され、電
圧無印加状態で液晶が基板面に垂直になるように配向さ
れている。また、基板３８の外側にはそれぞれ偏光板４
３が配設されている。

【０００６】また、特開昭５６−８８１７９号公報には
他の例が開示されている。これは、互いに平行な直線状
の対向電極と画素電極とが別々の基板に形成され、両電
極が対向位置になく互い違いになるように配置されてい
る。そして、基板に平行でも垂直でもない斜め方向の電
界が印加される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記４種類の従来のア
クティブマトリクス液晶表示方式には、それぞれに固有
の以下のような問題点が存在する。

【０００８】ＴＮ方式の液晶表示パネルの場合には、液
晶分子が液晶層面から３次元的に立ち上がるので、立ち
上がった液晶分子のダイレクタに平行な方向から見たと
きと、液晶層の法線方向から見たときとで、見え方が変
わってくる。そして、液晶表示パネルを斜め方向から見
た場合に、印加電圧と透過率との関係が大きく異なって
しまうという問題がある。具体的には、電圧−透過率特
性を図１３に例示するように、ＴＮ方式の液晶表示パネ
ルを正面から見た場合には、印加電圧が２Ｖくらいから
は電圧が高くなるにつれて透過率が低くなる単調な減少
曲線となっているのに対して、斜めから見た場合には、
印加電圧の増大に伴って透過率が一旦低下し電圧２Ｖく
らいで透過率が０になった後、電圧が高くなるにつれて
再び透過率が高くなり、電圧が３Ｖを越えるあたりから
透過率が低くなるというように、極値をもった複雑な曲
線となる。したがって、正面から見た場合の電圧−透過
率特性に基づいて駆動電圧を設定すると、斜め方向から
見た場合に、白表示部が黒くつぶれたり、黒表示部が白
っぽくなるなど、階調反転が生じるおそれがある。結
局、通常はＴＮ方式の液晶表示パネルの左右４０度、上
１５度、下５度くらいの視野角の範囲でのみ表示が正し
く視認され、使用可能である。もちろん、液晶表示パネ
ルの設置方法によって上下左右の方向は変更可能であ
る。

【０００９】これに対し、図１１に示すＩＰＳ方式の場
合は、液晶分子３６が液晶層面にほぼ平行な向きにのみ
（２次元的に）動くので、ＴＮ方式に比べて、広い視角
から見てほぼ同様な画像を得ることができるという利点
がある。具体的には、上下左右４０度くらいの視野角の
範囲で使用可能である。しかしながら、ＩＰＳ方式は主
として液晶のツイスト変形を利用して透過光の制御を行
っており、このツイスト変形は他の変形モード（ベンド
変形やスプレイ変形など）と比較して応答速度がかなり
遅く、動画を表示させた場合の画像があまり良好ではな
いという問題点がある。

【００１０】そして、図１２に示す負の誘電率異方性を
有する液晶を垂直配向させた構成は、液晶の倒れてくる
方向から斜めに、つまり倒れた液晶分子４１のダイレク
タと平行な方向から見ると、白表示と黒表示とが逆転す
るいわゆる階調反転が生じるおそれがある。これを防ぐ
ために、液晶分子４１が倒れる方向を均一にはせず、液
晶分子がある一方向に倒れる区画４４と、違う方向（前
記一方向と対称な方向など）に倒れる区画４５とに分割
された液晶表示パネルがある。しかし、このように分割
するためには配向分割等の特殊な工程が必要であり、製
造工程の増加および複雑化を招いていた。また、基板面
に対し垂直に配向された液晶に、基板面に対し垂直な電
界４６を加えることにより倒す構成とするためには、負
の誘電率異方性を有する液晶を使用する必要があるが、
負の誘電率異方性を有する液晶材料は限られており、信
頼性や使用温度範囲などの条件を満たす適当な液晶材料
は少なく、材料選択の自由度が低いという問題があっ
た。

【００１１】特開昭５６−８８１７９号公報に開示され
た構成は、図１３の構成の問題点を解消しており、電界
を印加しないとき、液晶分子は基板に対して垂直なの
で、光学的異方軸の向きはすべて基板に垂直であり、垂
直入射光に対する透過率はほぼ０で、黒表示が行われ
る。しかし、斜め方向からの入射光に関しては、入射側
偏光板を通過した光が、液晶層中で楕円偏光になり、出
射側偏光板で吸収しきれずに白っぽい表示となってしま
う。このように、液晶層におけるリターデーションのた
め階調反転が生じるという問題があった。

【００１２】以上の通り、従来のアクティブマトリクス
液晶表示パネルは、視野角の問題、応答速度の問題、製
造工程の問題、液晶材料の問題、階調反転の問題など、
各表示方式それぞれに固有の問題点を有している。

【００１３】そこで本発明の目的は、広い視野角を有
し、応答速度が速く、簡単なプロセスにより製造でき、
階調反転を生じにくいアクティブマトリクス液晶表示パ
ネルを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一対の透明絶縁性基板のうちのいずれか
一方に、互いに交差して格子状をなすように配設された
複数の走査線および複数の信号線と、走査線と信号線の
各交点近傍にそれぞれ設けられた複数の能動素子と、能
動素子に接続された複数の平行な線状の画素電極とが設
けられており、他方の透明絶縁性基板に、各画素電極に
対応して配設され画素電極との間に電圧が印加される複
数の平行な線状の対向電極が設けられており、両透明絶
縁性基板間には液晶層が設けられており、両透明絶縁性
基板の外側にはそれぞれ偏光板が配設されているアクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルにおいて、画素電極と対
向電極とは、互いに対向する位置を避けて、互い違いに
なるように配置されており、液晶層は、正の誘電率異方
性を有し、画素電極と対向電極との間の電圧が０のとき
に液晶分子のダイレクタが透明絶縁性基板に対し実質的
に垂直となるように配向されており、少なくとも一方の
透明絶縁性基板と偏光板との間に、負の一軸屈折率異方
性を有する光学補償層が配設され、光学補償層の異方軸
の向きが前記透明絶縁性基板に実質的に垂直であること
を特徴とする。このような構成とすることによって、液
晶表示パネルを、電圧印加時に液晶分子が異なった方向
に倒れる複数の区画に分割することが容易に可能であ
り、しかも、光学補償層により液晶層通過時のリターデ
ーションの影響をキャンセルすることができる。

【００１５】光学補償層が、多層構造であり、一軸屈折
率異方性を有する層が複数重ね合わされて実質的に負の
一軸屈折率異方性を有する構成とすることもできる。

【００１６】両偏光板の偏光軸が互いに直交し、画素電
極および対向電極の長手方向となす角度がそれぞれ４５
度である構成とすることもできる。

【００１７】また、対向電極が形成された前記透明絶縁
性基板にカラーフィルターが設けられ、かつ対向電極と
ブラックマトリクスとが同一層で形成されている構成と
することもできる。

【００１８】そして、対向電極およびブラックマトリク
スが、カラーフィルターよりも液晶層側に位置する構成
とすることが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、本発明のアクティブマトリクス液
晶表示パネルの第１の実施形態の断面図、図２は、簡略
化して主要部のみを示した平面図である。まず、アクテ
ィブマトリクス基板Ｘ（本実施例では入射側）について
説明する。ガラス基板（透明絶縁性基板）６上に、走査
線１４が形成され、その上を覆うようにゲート絶縁膜９
が形成されている。さらにその上に、能動素子である薄
膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という）の一部をなす
島状非晶質シリコン１３と、画素を構成する画素電極３
と、信号線１とが形成されており、各画素電極３および
信号線１は互いに平行である。そして、保護絶縁膜８お
よび配向膜１１が積層形成されている。ＴＦＴのソース
電極は画素電極３に、ドレイン電極は信号線１に接続さ
れ、走査線１４がＴＦＴのゲート電極となっている。そ
して、隣接する２本の走査線１４のうちＴＦＴを駆動し
ない方の走査線と画素電極３とがオーバーラップする部
分が、蓄積容量１２となっている。

【００２１】カラーフィルター基板Ｙ（本実施形態では
出射側）は、ガラス基板（透明絶縁性基板）６の一方の
面に、カラーフィルターをなす色層１８が設けられ、そ
の上に、画素電極３と平行な線状の対向電極２と、格子
状のブラックマトリクス１５とが形成されている。対向
電極２には、ブラックマトリクス１５を介して外部より
一定の電位が供給される。そして、さらにその上に、ア
クティブマトリクス基板側と同じ配向膜２０が設けられ
ている。なお、製造方法の詳細については後述する。

【００２２】このアクティブマトリクス基板Ｘとカラー
フィルター基板Ｙとは互いに配向膜同士が対向するよう
に配置され、両基板の配向膜１１、２０間には液晶層７
が設けられている。液晶材料は正の誘電率異方性を有
し、両配向膜１１、２０により基板に対して実質的に垂
直に配向されている。

【００２３】対向電極２と画素電極３とは正対する位置
にはなく、互い違いになるようにそれぞれ配置されてい
る。両ガラス基板６の外側には偏光板４、１０が配設さ
れ、偏光板の偏光軸方向１６、１７は、互いに直交する
とともに画素電極３の長手方向に対して４５度をなす方
向に設定してある。出射側偏光板４とガラス基板６との
間には、負の一軸屈折率異方性を有する光学補償層５が
挿入されている。光学補償層５の屈折率異方軸は基板に
垂直な方向である。

【００２４】次に、この構成からなるアクティブマトリ
クス液晶表示パネルの表示動作について、図３を参照し
て説明する。なお、簡略化のためカラーフィルター（色
層）１８などは図示省略している。

【００２５】電界を印加せず画素電極３と対向電極２と
の間の電位差が０の場合、図３（ａ）のように、正の誘
電率異方性を有する液晶分子１９は初期配向状態のまま
基板に対して垂直に配向した状態にある。したがって、
光学的異方軸の向きはすべて基板に垂直で、垂直入射光
に対する透過率はほぼ０に等しく、黒表示が実現され
る。

【００２６】斜め方向からの入射光、特に、偏光板の偏
光軸を基準として方位角４５度をなす方向からの入射に
対しては、入射側偏光板１０を通過した後の直線偏光
が、液晶層通過時のリターデーションの影響で楕円偏光
になり、光学補償層がない場合、出射側偏光板４で吸収
しきれずにかなり透過率が大きくなって、白っぽい表示
となってしまう。そこで、本実施形態では、負の一軸屈
折率異方性を有する光学補償層５をカラーフィルター側
のガラス基板６と偏光板４との間に配設してある。この
光学補償層５が、液晶層通過時のリターデーションによ
りゆがめられた偏光面を補償し、入射側偏光板１０通過
直後の偏光状態（直線偏光）に近づける。これによっ
て、光学補償層５通過後の光が出射側偏光板４でかなり
吸収され、透過率が小さく黒表示が行われる。つまり、
広い視角範囲で安定した黒レベルを得ることができる。

【００２７】次に、この液晶表示パネルに電界を印加し
て白表示を行う場合について説明する。本実施形態で
は、対向電極２と画素電極３とが互いに対向する位置に
設けられているのではなく、互い違いにずらした位置に
配設されている。そのため、相異なる基板上に交互に形
成した画素電極３と対向電極２との間に電界を印加する
と、図３（ｂ）に示されるように、各電極を中心とした
楕円状の等電位線で表わされる電位分布となり、この電
界の向き２３は、液晶層に対し垂直ではなく斜め向きに
なる。液晶分子１９には、電界となす角を小さくする方
向に倒れようとするトルクが働く。そして電界の傾き
は、対向電極２と画素電極３との位置関係により２種類
の方向に分かれる。

【００２８】例えば、対向電極２から画素電極３へ向か
う電界が印加される場合、図３（ｂ）に示すように、対
向電極２から画素電極３ａに向かっても画素電極３ｂに
も向かっても電界が生じる。したがって、図３（ｂ）に
て説明すると、左から、左下がりの向き、右下がりの向
きというように交互に異なる向きの斜めの電界が生じ
る。すなわち、対向電極２と画素電極３とによって区切
られる区画ごとに（区画Ａと区画Ｂとで）、電界の向き
２３が交互に異なっている。そこで、前記トルクを受け
て液晶分子１９が倒れる方向は、各区画ごとに左右交互
になる。従来は配向分割等の特殊な処理を施すことによ
って液晶分子の倒れる方向の異なる区画を形成していた
が、本発明によると、対向電極および画素電極の位置
が、相異なる基板上に交互になるように設けるだけで、
特殊な処理を必要とせず簡単に、液晶分子の倒れる方向
の異なる区画を形成できる。

【００２９】このように、液晶分子１９が倒れることに
より、偏光板と４５度をなす方向（電極の長手方向に垂
直な方向）にリターデーションが発生するので、透過率
が上昇し、白表示が得られる。前述の通り、本実施形態
では区画Ａと区画Ｂで液晶分子１９の倒れる方向が異な
る。正面から見た場合は区画Ａと区画Ｂとで同じ効果を
与えるが、斜めから見た場合はこの２区画Ａ、Ｂが補償
しあうので、図の左右どちらから見ても同じように白表
示が見られる。従って、中間調を含む白表示を斜めから
見た場合でも、広い視角特性を得ることができる。

【００３０】液晶分子１９は電界によって発生したトル
クによりべンド変形およびスプレイ変形を生じる。ベン
ド変形およびスプレイ変形はツイスト変形に比ベてかな
り応答速度が速いので、従来の横方向電界によるツイス
ト変形を用いた方法（ＩＰＳ方式）に比ベて、応答速度
が格段に速くなる。

【００３１】図４は、以上のようにして作成したアクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルの各画素における印加電
圧と透過率の関係を示すグラフである。０〜８Ｖの範囲
で特に良好な特性を示すことがわかる。

【００３２】図５は、図２の走査線１４の長手方向を基
準として方位角９０度の方向で基板を斜めに見た場合
の、基板法線からの傾き角と透過率との関係をプロット
したグラフである。また、図６は、方位角０度の方向で
基板を斜めに見た場合の、傾き角と透過率との関係をプ
ロットしたグラフである。

【００３３】方位角９０度方向から見た場合、広い視角
範囲で良好な表示特性が得られる。また、方位角０度方
向でも黒レベルは安定しており、白レベルとの間のコン
トラストは広い視角範囲で５：１以上が保たれる。

【００３４】以上のように、負の屈折率異方性を有する
光学補償層５と領域Ａおよび領域Ｂの間の補償効果の結
果、広い視野角特性が得られた。

【００３５】また、応答速度も、横方向電界を用いて広
い視角特性を得るＩＰＳ方式と比較すると２倍以上で、
動画を表示させた場合にも、良好な画像が得られた。具
体的には、電界を印加してから液晶分子が移動し電界印
加を停止して液晶分子が元の位置に復帰するまでの時間
が、通常の条件下で従来のＩＰＳ方式液晶表示パネルは
６０ｍｓ程度の時間を要していたのに、本実施形態の液
晶表示パネルは２５ｍｓ程度の時間で済む。

【００３６】このような本実施形態の液晶表示パネルの
製造方法の一例について、以下に詳細に説明する。

【００３７】まず、最初にアクティブマトリクス基板Ｘ
の製造方法について述ベる。

【００３８】ガラス基板（透明絶縁性基板）６上に、走
査線１４となる金属層としてＣｒ膜が１５０ｎｍ積層さ
れ、パターニングされる。さらにゲート絶縁膜９として
窒化シリコン膜が４００ｎｍの厚さに、ノンドープ非晶
質シリコン膜が３５０ｎｍの厚さに、ｎ型非晶質シリコ
ン膜が３０ｎｍの厚さに、それぞれ順番に積層される。
その後に、ｎ型非晶質シリコン層とノンドープ非晶質シ
リコン層とがパターン形成されて島状非晶質シリコン１
３が形成される。そして、信号線１および画素電極３と
なる金属層として、Ｃｒ膜が１５０ｎｍ積層され、パタ
ーニングされる。さらに、保護絶縁膜８が形成され、周
辺端子部において、保護絶縁膜８およびゲート絶縁膜９
が除去されて、ＴＦＴが完成する。

【００３９】次に、カラーフィルター基板Ｙの製造方法
について述ベる。

【００４０】まず、ガラス基板（透明絶縁性基板）６上
にカラーフィルタ（色層）１８が形成される。色層１８
の形成工程は以下の通りである。赤色顔料を含む感光性
ポリマーが基板上に形成され、フォトリソグラフィ技術
で赤色フィルタ形成領域以外が除去されて、赤色フィル
タが形成される。次に、同様な工程を施すことによっ
て、緑色フィルタ、青色フィルタが順次形成される。さ
らに、ブラックマトリクス１５および対向電極２となる
金属層として、Ｃｒ膜が１５０ｎｍの厚さに積層され、
パターニングされる。Ｃｒ層の下に反射防止のための酸
化クロム層を形成してもよい。なお、画素電極３および
対向電極２の幅は５μｍ、各電極間の間隔は１０μｍで
ある。

【００４１】以上のようにして作製したアクティブマト
リクス基板Ｘとカラーフィルター基板Ｙとには、配向膜
１１、２６がそれぞれ塗布される。両配向膜１１、２６
は、初期配向状態において液晶分子が基板に対して垂直
に立つように、垂直配向が施される。そして両配向膜１
１、２６が対向するように両基板が配置され、外周部が
シール材（図示せず）で互いに固定された後、両配向膜
間の間隙に正の誘電率異方性を有する液晶材料が注入さ
れ封止されることにより液晶層７が設けられる。注入し
た液晶の常光に対する屈折率はｎ_O＝１．４７６、屈折
率異方性は△ｎ＝０．０７７で、セルギャップは５．５
μｍである。

【００４２】また、図示しないが、表示領域外におい
て、ブラックマトリクス１５および対向電極２に接続さ
れた電極がアクティブマトリクス基板側の端子と接続さ
れ、電位を供給するためのトランスファーが銀ペースト
を用いて構成されている。

【００４３】さらに、光学補償層５であるプラスチック
製のフィルムが、カラーフィルター側のガラス基板６の
外側に貼付される。光学補償層５は、負の一軸屈折率異
方性を有するもので、異方軸は基板に垂直になるように
した。光学補償層の屈折率異方性△ｎ_Fと層厚ｄ_Fとの積
△ｎ_F・ｄ_Fは、１６５ｎｍとした。

【００４４】このアクティブマトリクス基板Ｘとカラー
フィルター基板Ｙとを挟む形で、２枚の偏光板４、１０
が貼付される。偏光軸の方向１６、１７は互いに直交
し、それぞれ画素電極３と４５度をなす方向に設定され
ている（図２参照）。

【００４５】以上のようにして製造したアクティブマト
リクス液晶表示パネルは、光学補償層により広い視角範
囲において良好な表示特性が得られ、しかも、液晶の駆
動分割がスムーズで、かつ高速な応答を得ることができ
た。

【００４６】本実施形態では、カラーフィルター（色
層）１８よりも液晶層７側に対向電極２が設けられてい
るため、カラーフィルター１８の誘電率の作用で液晶層
７にかかる電圧が実質的に低下することを防ぐととも
に、カラーフィルター１８中の不純物による液晶層７の
汚染等の悪影響が防止される。

【００４７】なお、電界を印加していないときに液晶分
子が基板面に対し完全に垂直にすることが困難な場合
は、液晶が基板法線方向に対してわずかに傾くように配
向しておく。具体的には、画素電極３および対向電極２
の長手方向とガラス基板６の法線とを含む平面内で傾く
ように配向する。あらかじめこのように配向しておく
と、傾く方向がばらつかないため、液晶の配向状態およ
び動作を安定させることができる。

【００４８】なお、図示しないが、光学補償層５を多層
構造とし、例えば正の一軸屈折率異方性を有する層を複
数重ね合わせて、積層状態において実質的に負の一軸屈
折率異方性を有する構成とすることもできる。このこと
について説明すると、正の一軸屈折率異方性を有する層
の屈折率楕円体は基板面と平行な面内で楕円形をなす形
状であるが、長手方向の向きがずれた状態で楕円体が複
数重なると、基板面の上方から見て実質的に円に近い形
状となり、基板面と平行な面内で円形をなす負の一軸屈
折率異方性の屈折率楕円体と同様なはたらきをすること
ができる。なお、本実施形態の構成では、正の一軸屈折
率異方性を有する液晶層７と負の一軸屈折率異方性を有
する光学補償層５とが重なることによって、両者の屈折
率楕円体の組合せが実質的に球に近い形状となり、屈折
率異方性の効果はどの方向から見ても打ち消される。そ
のため、本実施形態の構成により光学的補償が行われ、
黒表示部が白っぽくなる階調反転が防止できる。

【００４９】次に、本発明の第２の実施形態について、
図面を参照して説明する。

【００５０】図７は、本発明の第２の実施形態のアクテ
ィブマトリクスを示す平面図である。各層の構造および
製造方法は、図１、２に示す第１の実施形態とほとんど
同じである。第１の実施形態と同様に、液晶層７は基板
に垂直に配向され、負の一軸屈折率異方性を有する光学
補償層５が配設され、その異方軸の向きが基板と垂直で
ある。偏光板の偏光軸の方向１６、１７は互いに直向
し、かつ信号線１、走査線２のそれぞれに対して４５度
をなす。また、用いた液晶およびその配向状態および光
学補償層も前述の第１の実施形態と同様にした。

【００５１】本実施形態では、画素電極２１の長手方向
が信号線１と平行である区画Ａ、Ｂと、信号線１と垂直
である区画Ｃ、Ｄとが設けられ、これに対応して、カラ
ーフィルター基板Ｙ上の対向電極２２も、信号線１に平
行なものと垂直なものとが設けられている。

【００５２】第１の実施の形態の場合と同様、電圧無印
加状態では、液晶は垂直配向が保たれ、負の屈折率異方
性を有する光学補償層５の効果で、広い視角範囲で、安
定した黒表示が得られる。画素電極２１と対向電極２２
との間に電位差を印加すると、液晶分子は、図３（ｂ）
と同様に、画素電極２１に垂直な方向に倒れていく。こ
れにより、偏光板と４５度をなす方向にリターデーショ
ンが発生するので、透過率が上昇し、白表示が得られ
る。

【００５３】本実施形態の場合、液晶分子は、区画Ａと
区画Ｂとでは信号線１に垂直で互いに反対の方向に倒
れ、区画Ｃと区画Ｄとでは信号線１に平行で互いに反対
の方向に倒れる。こうして、１画素内に、それぞれ倒れ
る方向が異なる区画Ａ〜Ｄの４種類の異なるドメイン
（領域）が形成される。これらの４種類のドメインは互
いに補償しあって、視角特性がさらに良好になる。

【００５４】この時、区画Ａ〜Ｄの各々の区画におい
て、画素電極と対向電極との間隔および各区画の面積は
任意に設定することができるが、より視角特性を良好に
するためには、電極間隔および面積をできるだけ等しく
することが望ましい。ここでは、画素電極の幅を５μ
ｍ、電極間隔を１０μｍとし、Ａ〜Ｄの各々の区画の面
積の和はすべて等しくなるようにした。

【００５５】電圧印加時の液晶分子のダイレクタのひず
みは、第１の実施の形態とほぼ同じで、スプレイ変形と
べンド変形によるものであり、高速の応答が得られる。

【００５６】以上のようにして作成したアクティブマト
リクス液晶表示パネルの各画素における印加電圧と透過
率の関係は、図６とほぼ同じであり、０〜８Ｖの範囲で
良好な特性を示す。

【００５７】さらに、図１の走査線１４の長手方向を基
準として方位角９０度の方向で、基板を斜めに見た場合
について、基板法線からの傾き角と透過率との関係をプ
ロットしたグラフが、図８である。方位角０度方向で基
板を斜めに見た場合も、方位角９０度方向から見た場合
とほぼ同様な視角特性となる。第１の実施形態に基づく
実施例と比較すると、本実施形態はより広い視角範囲で
非常に良好な表示特性が得られる。これは、第１の実施
形態の場合、Ａ，Ｂの２種類の区画の補償効果であった
のに対し、第２の実施形態の場合、Ａ〜Ｄの４種類の区
画が補償しあった効果である。

【００５８】また、応答速度も、第１の実施形態の場合
と同様に、横方向電界を用いて広い視角特性を得るＩＰ
Ｓ方式と比較すると２倍以上で、動画を表示させた場合
にも、良好な画像が得られた。

【００５９】以上、２つの実施形態は、光学補償層が出
射側偏光板４とガラス基板６との間に挟まれる構成であ
るが、図９のように、屈折率異方軸の向きがガラス基板
６に垂直な光学補償層２５が、入射側偏光板１０とガラ
ス基板６との間に挟まれる構成とすることも可能であ
り、前記２つの実施形態とほとんど同様の効果を得るこ
とができる。

【００６０】また、図１０のように、異方軸の向きがガ
ラス基板６に垂直な光学補償層２６、２７が、出射側偏
光板４とガラス基板６との間および入射側偏光板１０と
ガラス基板６との間の両方にそれぞれ設けられる構成と
することも可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、下記の
ような効果がある。

【００６２】１）請求項１の発明は、アクティブマトリ
クス液晶表示パネルにおいて、製造工程をあまり複雑に
することなく、正の誘電率異方性を有する液晶を用い
て、高速で広視野角の液晶表示パネルが実現でき、しか
も黒表示部が白っぽく見える階調反転現象を抑制するこ
とができる。

【００６３】２）請求項３の発明は、白表示時の光利用
効率を最大にすることができる。

【００６４】３）請求項４の発明は、製造工程を簡略化
することができる。

【００６５】４）請求項５の発明は、カラーフィルター
による電圧降下が防げ液晶層に印加する電界を有効に形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の断面図である。

【図２】第１の実施形態の要部の平面図である。

【図３】第１の実施形態の動作を説明する断面図であ
る。

【図４】第１の実施形態における印加電圧と透過率との
関係図である。

【図５】第１の実施形態における方位角９０度のときの
傾き角と透過率との関係図である。

【図６】第１の実施形態における方位角０度のときの傾
き角と透過率との関係図である。

【図７】第２の実施形態の要部の平面図である。

【図８】第２の実施形態における方位角９０度のときの
傾き角と透過率との関係図である。

【図９】本発明の第３の実施形態の断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態の断面図である。

【図１１】従来のＩＰＳ方式の液晶表示パネルの斜視図
である。

【図１２】従来の垂直配向の液晶表示パネルの断面図で
ある。

【図１３】従来のＴＮ方式の液晶表示パネルにおける電
圧と透過率との関係図である。

【符号の説明】

１信号線２、２２対向電極３、３ａ、３ｂ、２１画素電極４、１０偏光板５、２５、２６、２７光学補償層６ガラス基板（透明絶縁性基板）７液晶層８保護絶縁膜９ゲート絶縁膜１１、２０配向膜１２蓄積容量１３島状非晶質シリコン１４走査線１５ブラックマトリクス１６、１７偏光軸の方向１８カラーフィルター（色層）１９液晶分子２３電界の向き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の透明絶縁性基板のうちのいずれか
一方に、互いに交差して格子状をなすように配設された
複数の走査線および複数の信号線と、前記走査線と前記
信号線の各交点近傍にそれぞれ設けられた複数の能動素
子と、前記能動素子に接続された複数の平行な線状の画
素電極とが設けられており、他方の前記透明絶縁性基板
に、前記各画素電極に対応して配設され前記画素電極と
の間に電圧が印加される複数の平行な線状の対向電極が
設けられており、前記両透明絶縁性基板間には液晶層が
設けられており、前記両透明絶縁性基板の外側にはそれ
ぞれ偏光板が配設されているアクティブマトリクス液晶
表示パネルにおいて、前記画素電極と前記対向電極とは、互いに対向する位置
を避けて、互い違いになるように配置されており、前記
液晶層は、正の誘電率異方性を有し、前記画素電極と前
記対向電極との間の電圧が０のときに液晶分子のダイレ
クタが前記透明絶縁性基板に対し実質的に垂直となるよ
うに配向されており、少なくとも一方の前記透明絶縁性
基板と前記偏光板との間に、負の一軸屈折率異方性を有
する光学補償層が配設され、前記光学補償層の異方軸の
向きが前記透明絶縁性基板に実質的に垂直であることを
特徴とするアクティブマトリクス液晶表示パネル。
【請求項２】前記光学補償層が、多層構造であり、一
軸屈折率異方性を有する層が複数重ね合わせられて実質
的に負の一軸屈折率異方性を有するものである請求項１
に記載のアクティブマトリクス液晶表示パネル。
【請求項３】前記両偏光板の偏光軸が、互いに直交
し、前記画素電極および前記対向電極の長手方向となす
角度がそれぞれ４５度である請求項１または２に記載の
アクティブマトリクス液晶表示パネル。
【請求項４】前記対向電極が形成された前記透明絶縁
性基板には、カラーフィルターが設けられ、かつ前記対
向電極と前記ブラックマトリクスとが同一層で形成され
ている請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクティブ
マトリクス液晶表示パネル。
【請求項５】前記対向電極および前記ブラックマトリ
クスが、前記カラーフィルターよりも前記液晶層側に位
置する請求項４に記載のアクティブマトリクス液晶表示
パネル。