JPH1048671A

JPH1048671A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1048671A
Application number: JP20865996A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Morii; 康裕森井; Fumio Matsukawa; 文雄松川; Akira Tsumura; 顕津村; Shin Tabata; 伸田畑; Masaya Mizunuma; 昌也水沼; Akira Tamaya; 晃玉谷; Masayuki Fujii; 雅之藤井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-08-07
Also published as: JP3644653B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低電圧駆動が可能で、表示特性に優れた液晶
表示装置を得る。【解決手段】基板１３および対向基板１４上に、櫛型
の画素電極１１とコモン電極１２を互いの櫛の歯が平行
かつ交互になるよう配置する。上記液晶表示装置に電圧
を印加すると、画素電極１１とコモン電極１２により斜
め方向の電界が発生し、正の誘電異方性を有する液晶分
子１０ｂは斜め方向の電界に沿って配向する。液晶分子
１０ｂの視野角依存性を解消するためには、斜め方向の
電界がより水平に近くなるように画素電極１１およびコ
モン電極１２の間隔を離して配置することが望ましい
が、一方、電極間隔を大きくとることにより高い駆動電
圧が必要となる。よって、セルギャップ４〜１０μｍの
液晶表示装置に対し、基板表面に対する電界方向のなす
角度Ａを２０度より大きく、４５度以下にする必要があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置、
特にその駆動電圧の低下と表示特性の向上に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力等の特長を有するため、腕時計、電卓等の表示装置と
して広く用いられている。特に、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）等によりアクティブ駆動を行うツイストネマティ
ック（ＴＮ）型液晶表示装置は、ワードプロセッサー、
パーソナルコンピュータ等の表示装置やテレビ等におい
て、従来の最も一般的な表示装置であるＣＲＴに置き換
わりつつある。しかしこのＴＮ型液晶表示装置は、一般
的に視野角が狭く、斜め方向から眺めた時に、コントラ
スト低下、階調反転として観察されるという問題を持っ
ている。特に近年液晶表示装置の大型化が進み、同一の
観察点から表示面の上下左右端を眺めた場合にでさえ表
示に差が見られるため、視野角の拡大が求められてい
る。

【０００３】この斜め方向から観察したときの表示品位
低下の原因としては、ＴＮ型液晶表示装置では液晶分子
の電界による立ち上がりを利用して表示を行っており、
その立ち上がり方向に異方性があるために生じると考え
られている。つまり、一方向から立ち上がる液晶分子を
種々の方向から眺めると、その光学的寄与が変化するた
め視野角に対する表示変化が生じると考えられ、ＴＮ型
液晶表示装置の本質的問題であると言える。このような
問題を解決するために、最近、面内応答型液晶表示装置
が提案されている。

【０００４】図３は、従来の面内応答型液晶表示装置を
示す構造図である。図３−ａは、従来より用いられてい
る櫛型の面内応答型液晶表示装置の１画素の上面図を示
す。図において、１はソース線、２はゲート線、３は画
素部、４および５は櫛型の電極、６はスイッチング素子
である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）部、７はコモン線を
それぞれ示す。一般的な画素構成は、従来よりＴＮ液晶
を用いたアクティブマトリクス型ＴＦＴ素子と同様に、
映像信号を伝えるデータ用信号線いわゆるソース線１と
画素部３に信号を入力するための走査用信号線いわゆる
ゲート線２および画素部３に映像信号を書き込むＴＦＴ
６を有する。面内応答型液晶表示装置の特徴は画素部３
にあり、画素部３は、映像信号が書き込まれる櫛型の電
極４とこれに面内方向で対応する櫛型の電極５を有し、
かつ電極５はコモン線７と接続されている。図３−ｂ
は、画素部３の拡大図を示す。ＴＦＴ６から書き込まれ
た映像信号は、電極４に一定の電位を発生する。電極５
は、コモン線７と接続されているため、コモン線７の電
位を調節することにより、ある電位を電極４、５間に与
えることができる。

【０００５】図４−ａは、上記従来の面内応答型液晶表
示装置の電極４、５から発生する電界を示す断面図であ
る。図において、８は櫛形の電極４、５が形成された画
素電極基板、９は対向基板である。対向基板９は、従来
のＴＮ型液晶用ＴＦＴパネルとは異なり、電極を有する
必要はなく、画素電極基板８との一定のパネル間隙内に
液晶を封入するためのものである。電極４、５間に発生
した電界は、図に示すように対向基板９側に近づくにつ
れ若干山型になる。図４−ｂは、負の誘電異方性を有す
る液晶材料を用いた時の図４−ａに示す電界に対する液
晶の配向状態を示す断面図である。図において１０ａは
負の誘電異方性を有する液晶を示す。負の液晶材料１０
ａは、分子の短軸方向に誘電異方性を有するため、電界
方向に対し短軸が沿う。対向基板９方向から見た視野角
はＴＮ型液晶用ＴＦＴパネルに比べて広くなり、且つ電
極４、５間全域にわたりディスクリネーションを発生す
ることがない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
面内応答型液晶表示装置では、表示特性が良好であるこ
とから一般的に負の誘電異方性を有する液晶１０ａが用
いられていた。しかし、現在発見されている負の誘電異
方性をもつ液晶材料は数が少なく、ディスプレイ用液晶
として使用できる特性を持つものは誘電異方性の絶対値
が小さく、液晶を駆動するために高い電圧が必要になる
という問題があった。このため、現在のＴＮ液晶に代表
される正の誘電異方性を有する液晶材料の適用が望まれ
ている。図４−ｃは、従来の面内応答型液晶表示装置に
正の誘電異方性を有する液晶を用いた時の、電界に対す
る液晶の配向状態を示す断面図である。図において１０
ｂは正の誘電異方性を有する液晶を示す。正の誘電異方
性を有する液晶材料１０ｂは、駆動電圧、応答速度、電
圧保持率等の諸特性は安定しているが、従来の面内応答
型液晶表示装置に用いた場合、山型になった電界方向に
液晶分子長軸が沿って配向するため、その頂点部分に異
なる配向状態の液晶のぶつかりであるディスクリネーシ
ョンラインが発生する。このディスクリネーションライ
ンの発生／消失はヒステリシスを描くため残像が発生
し、表示品位が低下するという問題があった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、低電圧駆動が可能で、残像が
無く、表示特性に優れた液晶表示装置を得ることを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる液晶表
示装置は、基板上に配置された複数本のゲート線とソー
ス線の各交点に設けられた薄膜トランジスタに接続され
た互いに平行に配置された複数の画素電極、基板と対を
なす対向基板上に、画素電極の中間位置に対向して互い
に平行に配置された複数のコモン電極、一対の基板間に
配向膜を介して挟持された液晶を備え、画素電極および
コモン電極間に電圧を印加し、基板面に斜め方向に電界
を発生させ液晶を面内応答させることにより光学特性を
制御する液晶表示装置であって、斜め方向の電界の角度
すなわち画素電極およびコモン電極間の最短距離を結ぶ
線と基板とのなす角度が２０度より大きく４５度以下で
あるものである。また、画素電極およびコモン電極は、
櫛型電極としたものである。また、一対の基板の間隔
を、約４〜１０μｍとするものである。さらに、液晶
は、正の誘電異方性を有するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下に、本発明の実施の形態１である液
晶表示装置を図について説明する。図１−ａは、本発明
の実施の形態１である液晶表示装置の１画素に対する上
下電極パターンを示す斜視図、図１−ｂは、１画素に対
する電極の上面図、図２は電界に対する液晶分子の配向
状態を示す断面図である。図において、１１は櫛型の画
素電極、１２は同じく櫛型のコモン電極、１３は画素電
極１１が形成された基板、１４はコモン電極１２が形成
された基板、１５は配向膜をそれぞれ示す。なお、図
中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略す
る。また、図１に示す電極構成は、１画素を示している
が、同構造は１画素に限定されるものでなく、基板全面
が１画素構造をとる場合もある。本実施の形態では、全
画素にわたり同様の画素構造をとるものである。

【００１０】本実施の形態による液晶表示装置の作成方
法について説明する。例えばガラスよりなる基板１３上
に、櫛型の画素電極１１を形成する。画素電極１１は、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）部６を有し、ゲート線２と
ソース線１に接続されている。次に対向基板であるガラ
ス基板１４上に、櫛型のコモン電極１２を形成する。コ
モン電極１２は一定信号が基板面全域の電極に伝わる構
造であればどのような構造でもよい。画素電極１１およ
びコモン電極１２は、一画素ピッチ毎に櫛型をしてお
り、櫛の歯の部分に当たる電極に対して、櫛の歯の隙間
に当たる部分は非導電部であり、光が透過するように透
明に近い絶縁体、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2等が形成され
ているか、またはガラス基板１４が見える構造になって
いる。また、電極部は、遮光性を有する導電体、例えば
Ｃｒ、ＡｌまたはＭｏ等であることが望ましい。なお、
画素電極１１およびコモン電極１２の電極幅は５〜５０
μｍ程度であり、間隔は２〜５０μｍ程度である。ただ
し、電極幅および電極間隔は、上記の数値に限定するも
のではなく、電極幅は細いほど、電極間隔は広いほど、
開口率が向上するため望ましい。これらの２つの櫛型の
電極は、互いにそれぞれの櫛の歯が平行且つ交互に等間
隔で配置されている。すなわち、コモン電極１２の櫛の
歯の隙間に相当する非導電部の中央部に、画素電極１１
の櫛の歯に相当する電極が配置され、同様に、画素電極
１１の櫛の歯の隙間に相当する非導電部の中央部に、コ
モン電極１３の櫛の歯に相当する電極が配置されてい
る。このように配置することで、各電極間で発生する電
界の強さが等しくなる。

【００１１】画素電極１１およびコモン電極１２の形成
後、それぞれの基板１３、１４表面にポリイミド配向膜
１５、例えば日本合成ゴム製Ａｌ−１０４４を形成す
る。次に、基板１３、１４を図１−ａ中に示すＲ、Ｆの
方向にそれぞれラビングする。ラビング方向は、基本的
には画素電極１１およびコモン電極１２に対し水平方向
に行うが、電界が加わった時の液晶分子の回転方向を規
制するために、電極に対し０度以上４５度以下の角度を
有してラビングする場合が多い。上記のように形成され
た２枚の基板１３、１４をそれぞれのラビング方向Ｆ、
Ｒが反平行または平行に重ねあわせ、上下基板の間隔を
４〜１０μｍとしてセルを作成する。この基板間に正の
誘電異方性を有するネマティック液晶、例えばチッソ製
ＭＳ５０１７を注入し、所望の液晶セルが得られる。

【００１２】図２は、本実施の形態による液晶表示装置
に電圧を印加した場合の液晶分子の配向状態を示す断面
図である。図においてＬは画素電極１１とコモン電極１
２との最短距離、Ａは上記Ｌと基板１３面とのなす角度
であり、電界方向のなす角を示す。電圧を印加すると、
画素電極１１とコモン電極１２により斜め方向の電界が
発生し、正の誘電異方性を有する液晶分子１０ｂは、こ
の斜め方向の電界に沿って配向する。本実施の形態によ
る液晶表示装置では、基板１３、１４間に斜め方向の電
界を発生させるため、例えば基板１４側から画像を見た
場合、液晶分子１０ｂを斜め方向から見ることになる。
液晶分子１０ｂは、長軸方向と短軸方向に屈折率の異方
性を有するため、視野角の依存性が発生してしまう。こ
れを解消するためには斜め方向の電界がより水平に近く
なるように画素電極１１およびコモン電極１２を配置
し、液晶１０ｂの長軸方向が、基板に対しほぼ水平に配
向することが望ましい。一方、斜め方向の電界をより水
平にするためには、画素電極１１およびコモン電極１２
それぞれの櫛の歯に相当する電極間隔を大きくとらなけ
ればならないため、必要な電圧を液晶分子１０ｂに加え
るためにより高い駆動電圧が必要となる。

【００１３】以上のことから、セルギャップ４〜１０μ
ｍの液晶表示装置に対し、基板表面に対する電界方向の
なす角度Ａを２０度より大きく、４５度以下にする必要
がある。角度Ａが４５度以上であった場合、ディスクリ
ネーションが大きく発生し、さらに、液晶１０ｂの屈折
率異方性が視野角依存性を生じるため、４５度以下にす
る必要がある。また、２０度以下であった場合、セルギ
ャップ４μｍにおいて画素電極１１と対向するコモン電
極１２の距離Ｌに対しＬｃｏｓＡが約１１μｍ以上とな
り、現在の液晶の駆動電圧と、アクティブマトリクス素
子を用いた時に液晶部に加えることができる電圧を考慮
すると、１１μｍ以上の間隔にすることは難しい。セル
ギャップが４μｍ以上の時は、櫛の歯の間隔をさらに大
きくする必要があるため、より困難である。なお、セル
ギャップは薄すぎると駆動電圧が高くなり、厚すぎると
応答速度が遅くなるため、本実施の形態における液晶モ
ードには、４〜１０μｍ程度が選択されている。

【００１４】本実施の形態による液晶表示装置の動画特
性を計測した結果、ディスクリネーションラインは発生
せず、また、視野角依存性も顕著に現われず、残像のな
い良好な表示特性が得られた。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、対向
する基板上に形成された画素電極および共通電極間に電
圧を印加し、基板面に斜め方向に電界を発生させ液晶を
応答させる液晶表示装置において、斜め方向の電界の角
度すなわち画素電極および共通電極間の最短距離を結ぶ
線と基板とのなす角度を２０度より大きく４５度以下と
したので、ディスクリネーションの発生がなく、さらに
視野角依存性のない良好な表示特性を有する液晶表示装
置を得ることが可能である。

【００１６】さらに、正の誘電異方性を有する液晶を用
いることができるので、低電圧駆動が可能で保持率が高
く、信頼性の高い液晶表示装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１である液晶表示装置
の一画素電極を示す斜視図および上面図である。

【図２】この発明の実施の形態１である液晶表示装置
における電圧印加時の液晶の配向状態を示す断面図であ
る。

【図３】従来の面内応答型液晶表示装置を示す上面図
および拡大図である。

【図４】従来の面内応答型液晶表示装置における電圧
印加時に発生する電界と液晶の配向状態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ソース線、２ゲート線、３画素部、４、５電
極、６薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）部、７コモン
線、８画素電極基板、９対向基板、１０ａ負の誘
電異方性を有する液晶、１０ｂ正の誘電異方性を有す
る液晶、１１画素電極、１２コモン電極、１３、１
４基板、１５配向膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田畑伸東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者水沼昌也東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者玉谷晃東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者藤井雅之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に配置された複数本の走査用信号
線とデータ用信号線の各交点に設けられた薄膜トランジ
スタに接続された互いに平行に配置された複数の画素電
極（いわゆる画素電極基板）、上記基板と対をなす対向基板上に、上記画素電極の中間
位置に対向して互いに平行に配置された複数のコモン電
極（いわゆる対向基板）、上記一対の基板間に配向膜を介して挟持された液晶を備
え、上記画素電極および共通電極間に電圧を印加し、基
板面に斜め方向に電界を発生させ上記液晶を応答させる
ことにより光学特性を制御する液晶表示装置であって、
上記斜め方向の電界の角度すなわち上記画素電極および
共通電極間の最短距離を結ぶ線と上記画素電極基板との
なす角度が２０度より大きく４５度以下であることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項２】画素電極およびコモン電極は、櫛型電極
であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】一対の基板の間隔を、約４〜１０μｍと
することを特徴とする請求項１または請求項２記載の液
晶表示装置。
【請求項４】液晶は、正の誘電異方性を有することを
特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の液
晶表示装置。