JPH0238263Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は、液晶表示体装置に関するものであ
る。さらに本考案は、液晶表示体装置の表示品質
向上に関し、特にその液晶配向の改良に関する。

液晶デイスプレイは、位電圧、位電力駆動が可
能であり、小型、薄型のフラツトパネルデイスプ
レイとして近年急速に応用商品が拡大しつつあ
り、さらにCRTに代わりうる画像表示装置とし
てもその実用化がいそがれている。液晶デイスプ
レイの駆動方式としては、時分割駆動方式と、ア
クテイブマトリクス駆動方式があるが、この両方
式にてすでに小型の液晶テレビが発売あるいは試
作品の発表がされている。また液晶パネルとカラ
ーフイルターを組み合わせることにより、鮮やか
なフルカラー液晶テレビも試作発表されている。
今後、液晶デイスプレイは、小型で薄型であるフ
ラツトデイスプレイとして、幅広い応用が考えら
れる。

〔従来技術〕

液晶表示体装置の液晶材料に注目すると、現在
最も広く実用化されているので、TN（ツイステ
ツドネマテイツク）液晶である。このTN材は電
気的にその光に対する施光能の消失が卸御され、
これによつて構成される液晶層が光の透過に付し
て、言わばスイツチとなり得る。そこで今、正の
誘電異方性を持つ、TN液晶を仮定すると、上下
２枚の基板間の表面付近の液晶のなす角度−以後
ツイスト角と言う−に配向処理を施し、両基板間
に生ずる電界に応じて、液晶層の施光能を変化さ
せる事により表示が行われるのが一般的である。
ところが、液晶分子は光に対し固有の屈析率異方
性を持つので、施光能の変化率は、これをいかな
る方向から観察するかに依つて変化する事とな
る。その為、最も変化率の変化する方向は、最大
のコントラスト比を持つ。今後この方向を明視方
向と呼ぶ。従つて液晶表示体の製造にあたつては
最も頻般に見る方向に明視方向がくるように配向
処理を施すのが有利であり、この方法がとられる
ことが最つも多い。さて実際のデイスプレイにつ
いて見ることにする。

第１図は多結晶シリコントランジスタを用いた
アクテイブマトリツクス駆動方式のデイスプレイ
の画素の図であり、横方向に走るゲートライン
１、縦方向に走るソースライン２、画素電極３、
多結晶シリコントランジスタのダブルゲート４、
ソース５、ドレイン６から構成されている。第２
図は多結晶トランジスタの断面構造を示す図であ
る。透明なガラス基板７の上に多結晶シリコンの
チヤンネル８を作り、表面にゲート酸化膜９を形
成した上に、多結晶シリコンのゲート４、層間絶
縁膜１０を積層した後に、ソース及びドレインの
コンタクト穴をあけて、最後にITO膜のソース
５、ドレイン６、及び画素電極３を形成した構造
になつている。

第３図は、このようなアクテイブマトリツクス
駆動方式のパネルの等価回路を示したものであり
画素トランジスタ１１、画素電極３と共通電極１
３の間の液晶層の作るコンデンサ１２から成る画
素部とサンプリングトランジスタ１４とシフトレ
ジスタ１５及びビデオ入力端子１７から成るメド
ライバー部とシフトレジスタ１６から成るＹドラ
イバー部で構成されている。テレビ表示用のデイ
スプレイの場合は240×240程度のマトリツクスと
なる。このデイスプレイをつけるためには、シフ
トレジスタ１６により、各ゲートラインを上から
順次選択していく、この時、１ゲートラインの選
択期間に、各ゲートラインに継がれた画素のビデ
オ信号を１７に供給しながら、シフトレジスタ１
５を走査して、サンプリンゲトランジスタ１４を
左から右へ選択すると、各画素に対応するビデオ
信号レベルが各画素のコンデンサ１２に書き込ま
れるのである。そして、実際に画像表示を見やす
くするため前記のように明視方向を、画像表示を
した時、画面の手前、時計の文字板で言うと６時
の方向に明視方向が来るように配向処理を施す
と、この時、液晶層をはさむ２枚の基板表面付近
での液晶分子のダイレクターは１８，１９の方向
を持つて配向される。

このように簡単な構造を採用し、画面の６時方
向に明視方向がくるように配向処理を施すことに
より、製造プロセス工数が低減して歩留りが向上
し、さらに見やすい画面が実現される事を狙つた
液晶表示体装置であつたが、次のような欠点があ
る。

即ち、表示装置の電源をOFFからONへすると
ソースライン２と画素電極３との間のITOの存在
しない領域に液晶が正常な状態で立ち上がらない
領域が出現する現象が起こる。肉眼でこの現象を
見ると縦方向に走るソースラインに沿つて、白つ
ぽい領域が無数に見えるため、丁度、画面に雨が
降つたように見える。第４図はこのマクロ的なよ
うすを模式的に示した図である。我々は、この現
象を雨のように見えるドメインであることから、
雨状ドメインと呼ぶことにする。更に、顕微鏡で
の詳しい観察によると２種類の雨状ドメインが発
見された。１つは肉眼で良く確認できるものであ
り、雨状ドメインの領域と他の正常な領域の境界
にくつきりとデイスクリネーシヨンが出来ている
ものである。このタイプのものは、電源をONに
すると瞬時に表われ、第６−ａ〜ｃ図のようにソ
ースラインと画素電極のすき間に沿つて、次第に
消滅していくが、消滅が遅いものは数分間たつて
も消えないものがある。もう１つは、雨状ドメイ
ンの領域と正常な領域の境界がはつきりせずにぼ
やけているタイプのものであり、このタイプは時
間が経ても全然変化せず雨状ドメイン領域が白つ
ぽく見えるものである。我々は、この２つのタイ
プのうち前者を動的雨状ドメイン、後者を静止雨
状ドメインと呼ぶ。

ここで、２つの雨状ドメインの発生原理につい
て簡単に推測する。まず、静止雨状ドメインにつ
いて説明する。第７図は全面を黒色とする時のビ
デオ信号の電圧波形V_VIDEOと画面の上の方の画素
に書き込まれる電圧信号波形V_Upel及び画面の下
の方の画素に書き込まれる電圧信号波形V_Lpelを
示している。ビデオ信号は共通電極電圧V_COMを
中心に＋と−に等電圧で１フレーム（約１／30
秒）を周期とする繰り返し波形となつている。画
面の上方の画素にはビデオ信号が各フイールドの
早い時間に書き込まれる。一方、下の方の画素に
は各フイールドの遅い時期に書き込まれる。全面
黒色の表示の時はビデオV_VIDEOとソースラインに
加わる電圧波形はほぼ等しくなる。つまり、ソー
スラインと各画素の電位が同じ時には、液晶層に
加わる電気力線は第８−ａ図のようになり、ソー
スラインと各画素から、共通電極へ向つてあるい
はその逆に平行になるために、ソースラインと画
素間のすき間の液晶も比較的良く他の領域に追随
する。これに対して、ソースラインと各画素の電
位の極性（共通電極に対する）が逆の場合には、
第８−ｂ図のようにソースラインと画素のすき間
の近傍には電気力線が水平方向を向く領域が出現
する。このために該領域の液晶は立ち上がらず
に、周辺の領域に比較して白く見えるのである。
以上が静止雨状ドメインの発生原理であるが、第
７図からわかるように、画面の上と下を比較する
と下の画素の方がソースラインと逆極性になつて
いる時間が長く、静止雨状ドメインの現象がはつ
きり起こるのである。また、電気力線が垂直な領
域から、水平方向に走つている領域への変化は連
続的になるために、静止雨状ドメインの場合は、
境界がぼんやりと見えるのである。

一方の動的雨状ドメインは電源がOFFからON
になつた時に過度的に加わる電気力線の変化によ
り、液晶のチルト角が一時的に逆になる現象と思
われる。

次に、実際に画面を見やすくする為に明視方向
を６時にした場合について考えてみる。表示装置
を構成する両基板付近での液晶分子のマクロ的模
式図は、第５図−１８，１９，２０に示した通り
であるが、これをミクロ的に模式化したのが第９
−ａ図である。両図とも、アクテイブマトリクス
基板側からの入射光を用いた透過型のデイプレイ
に於て、液晶分子が入射光の進行方向で右回りの
ツイストをしている場合を仮定した。第９−ｂ図
は、一つの液晶分子２０と、ソースライン−画素
電極の間に生ずる電気力線の関係をあらわしてお
り、画面上方から観察した場合である。第９−ｃ
図はこれを側面から観察した場合である。図中矢
印２２がソースラインと画素電極の間の電気力線
を示している。第９−ｂ，ｃ図から、６時に明視
方向を設定すると、液晶分子が電気力線と平行に
なろうとする事、及び、第９−ｃ図から、液晶分
子のダイレクターと電気力線が電極端で直交に近
い角をならしてチルトがかわりやすい事がわか
る。実際の顕微鏡による観察でも、６時に明視方
向を設定した場合、顕者なデイスクリネーシヨン
ラインが観察された。

このように動的雨状ドメインはチルト角が逆に
なるために、周囲の領域とデイスクリネーシヨン
を作るために、光を散乱して、白くはつきりと見
える。肉眼で見た時に表示品質を低下させる原因
となるために、動的雨状ドメインを起こさない対
策及び起きても速やかに消滅させる対策が必要で
ある。

〔目 的〕

本考案はアクテイブマトリツクス駆動方式の液
晶表示体装置に発生する雨状ドメインのうち、特
に前述の動的雨状ドメインが表示品質の低下を招
くのを防止することを目的とする。

〔概 要〕

本考案はアクテイブマトリツクス駆動方式の液
晶表示体装置の動的雨状ドメインの発生を防止ま
たは発生した時速く消滅させるように、ソースラ
インまたはゲートラインの少なくとも一方向と液
晶分子のダイレクターが平行となる様に配向処理
を施したことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１０−ａ図は本考案の実施例のTFT基板と
液晶分子の配向方向を模式的に示したものであ
り、ソースラインが走る縦方向と平行に液晶分子
２０が配向されている。第１０−ｂ，ｃ図は第１
０−ａ図のソースライン２とその左側の画素電極
３の部分を拡大し、この部分に生ずる電気力線２
２と液晶分子２０の関係を模式的に示してあり、
第１０−ｂ図は平面図、第１０−ｃ図は断面図で
ある。図からわかるように液晶分子２０のダイレ
クターの方向に対して電気力線２２はほぼ直交す
るために、電気力線２２はツイスト角に対しては
変ようと働くが、チルト角については、電気的線
２２の方向とチルト角の軸方向とほぼ一致してい
るために大きな変化を与えない。即ち、チルト角
の逆転を防止でき、動的雨状ドメインの発生を抑
制できるのである。この結果、表示品質の低下を
防止できるのである。次に、画面の見やすさを実
施例について考えて見るとアクテイブマトリツク
ス基板側での液晶分子ダイレクターが今ソースラ
インと平行であるから、例えばツイスト角を80゜
にする場合ではデイスプレイとしての明視方向
は、６時方向あるいは12時方向にはなりえず、４
時40分、６時20分、10時40分、１時20分のいずれ
かになるわけであり、表示画像を見る場合不利で
ある様に思われる、がしかし、実際には、６時の
側から見る場合については、６時に明視方向を設
けると、視点の６時−12時方向を含む画面に垂直
な平面内での移動に対してはコントラスト比の変
化が激しいため、画像をとらえにしし、本考案に
よる４時40分、または６時20分に明視方向を設け
る場合の方が視点の移動に対するコントラスト比
の変化率が小さく、表示画像が見やすく有利であ
ることがわかつた。従つて、本考案の有効性は失
なわれるものではない。また、駆動の上で、ゲー
トラインと画素画極の間の電気力線が問題となる
時は、液晶分子ダイレクターとゲートラインが平
行になる様に配向させる事で、動的雨状ドメイン
の発生を押える事ができる。

〔効 果〕

上述の如く本考案は、一対の基板内に液晶が封
入され、該基板の一方の基板上にマトリクス状に
配列された複数の画素電極、該画素電極にデータ
信号を供給してなるデータ信号電極、該画素電極
に走査信号を供給してなる走査信号電極を有して
なる液晶表示体装置において、該液晶の分子の配
向方向は、該データ信号電極又は、走査信号電極
に平行であるようにしたから、従来の如き動的雨
状ドメインの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図…アクテイブマトリクス駆動方式液晶表
示装置の画素パターン図。１−ゲートライン、２
−ソースライン、３−画素電極、４−ダブルゲー
ト、５−ソース、６−ドレイン、第２図…多結晶
トランジスタの断面図、７−ガラス基板、８−チ
ヤンネル、９−ゲート酸化膜、１０−層間絶縁
膜、第３図…アクテイブマトリクス駆動方式のパ
ネルの等価回路。１１−画素トランジスタ、１２
−液晶層の作るコンデンサ、１３−共通電極、１
４−サンプリングトランジスタ、１５−シフトレ
ジスタ、１６−シフトレジスタ、１７−ビデオ入
力端子、第４図…雨状ドメインを発生した画面の
模式図。第５図…６時方向に明視方向を設ける場
合の２枚の基板表面付近での液晶分子ダイレクタ
ーの模式図。７…ガラス基板、１８−一方の基板
表面付近での液晶分子ダイレクター、１９−モラ
一方の基板表面付近での液晶分子ダイレクター、
２０−液晶分子、第６−ａ〜ｃ図…動的雨状ドメ
インの消滅していく様子を説明する図。２１−動
的雨状ドメイン領域、第７図…全面黒色時のビデ
オ信号及び上下画素へ書き込まれる信号波形図。
第８−ａ，ｂ図…アクテイブマトリクス基板表面
付近での液晶分子の状態と電気力線との関係をあ
らわす模式図。２０−液晶分子、２２−ソースラ
インと画素電極の間に発生する電気力線、第９−
ａ〜ｃ図…従来例におけるアクテイブマトリクス
基板表面付近での液晶分子の状態と電気力線との
関係をあらわす模式図。２０−液晶分子、２２−
ソースラインと画素電極の間に発生する電気力
線、第１０−ａ〜ｃ図…本発明による実施例であ
り、アクテイブマトリクス基板面付近での液晶分
子の状態と電気力線との関係をあらわす模式図。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一対の基板内に液晶が封入され、該基板の一方
   の基板上にマトリクス状に配列された複数の画素
   電極、該画素電極にデータ信号を供給してなるデ
   ータ信号電極、該画素電極に走査信号を供給して
   なる走査信号電極を有してなる液晶表示体装置に
   おいて、該液晶の分子の配向方向は、該データ信
   号電極又は、走査信号電極に平行であることを特
   徴とする液晶表示体装置。