JPH06301036A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06301036A
JPH06301036A JP5084696A JP8469693A JPH06301036A JP H06301036 A JPH06301036 A JP H06301036A JP 5084696 A JP5084696 A JP 5084696A JP 8469693 A JP8469693 A JP 8469693A JP H06301036 A JPH06301036 A JP H06301036A
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liquid crystal
crystal molecules
display device
pixel
crystal display
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JP5084696A
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Tokuo Koma
徳夫 小間
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ECB方式を用いた液晶表示装置の画像表示の
改善に関する。 【構成】複数形成された画素電極(11)と対向電極
(13)との間に垂直配向された液晶分子を有する液晶
層(12)が設けられ、かつ前記対向電極(13)に開
口部(14)が設けられたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、更
に詳しく言えば、ECB(Electrically Controlled Bi
refringence )方式を用いた液晶表示装置の画像表示の
改善に関する。
【0002】
【従来の技術】以下で、従来例に係る液晶表示装置につ
いて図面を参照しながら説明する。一般に、液晶表示装
置としては、TN(Twisted Nematic )方式によるもの
が多く用いられている。この装置は、液晶層を形成する
際に、上下2枚の配向膜の配向方向を変え、液晶分子が
電圧無印加の状態のときに捩じれた状態になるようにし
ているものである。
【0003】この際に、液晶分子の配向方向を決定する
ために、ポリイミドなどの高分子膜からなる配向膜の表
面の分子を一方向に揃えるため、絹布などで配向膜表面
を所望の方向に擦る処理(この処理をラビング処理と称
する)を施す必要がある。しかし、このラビング処理の
際に静電気が発生するのでのちにその影響を抑止する為
に静電処理をする必要があり、その分工程が増えてしま
う。
【0004】また、TN方式の液晶表示装置では、視角
特性が見る方向によってかなり異なり、しかも反転現象
まで生じてしまい、良好な視角特性が確保できないとい
う問題が生じてしまう。これは、良好な視角特性が、ラ
ビング方向に限定されるというTNモード特有の制限に
よるものである。一方、配向膜表面の分子が垂直に配向
したECBと称する液晶表示装置がある。
【0005】図10は、従来例に係る垂直配向膜使用の
液晶表示装置の構成を示す図である。従来例に係る垂直
配向膜使用の液晶表示装置は、第1の偏光板(1)の上
にTFT(Thin Film Transistor: 薄膜トランジスタ)
基板(2),第1の垂直配向膜(3)、液晶層(4)、
第2の垂直配向膜(5)、対向電極(6)、第2の偏光
板(7)が順次形成されてなる。当該装置によれば、配
向膜表面の分子が垂直に立ちきっているので液晶分子も
それに従って垂直に立ちきっているが、この際に、ラビ
ング処理は不要になる。また、第1の偏光板(1)の偏
光軸と第2の偏光板(7)の偏光軸は互いに90°の角
をなしている(以下この状態をクロスニコルと称す
る)。
【0006】当該装置の動作は、まず第1の偏光板
(1)側から光が入射され、TFT基板(2)を透過し
て液晶層(4)に入射される。TFT基板(2)上の不
図示の画素電極と対向電極(6)との間に電圧が印加さ
れていないときには、液晶層(4)の液晶分子(4A)
は鉛直方向に立ちきっているので、液晶層(4)から出
る光は直線偏光成分のみを有し、それは第2の偏光板
(7)によって完全にカットされてしまうので、光は透
過しない。
【0007】一方、電圧が印加されると、TFT基板
(2)上の不図示の画素電極と対向電極(6)との間に
電界が発生し、それに応じて液晶分子(4A)が傾くの
で、液晶層(4)から出る光は液晶分子(4A)の長軸
方向に沿って進み、液晶層(4)から出る光は直線偏光
成分と楕円偏光成分を有し、第2の偏光板(7)によっ
てカットされない楕円偏光成分が第2の偏光板(7)を
透過する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電極配置による液晶表示装置によると、以下に示す
ような問題が生じる。図11は、従来例に係る液晶表示
装置の駆動状態を示した上面図であって、図12は、図
11のY−Y線断面図である。また、図13は、従来例
に係る液晶表示装置の問題点を説明する図であって、各
画素電極に電圧を印加して、光を透過した状態にし、当
該装置を表示画面上から見た図である。
【0009】当該液晶表示装置が駆動状態にあるとき、
画素電極(2a)と対向電極(6)の間には電位差があ
るので、対向電極(6),画素電極(2a),ゲートバ
スライン(2b,2c)の間に電界が発生し、対向電極
(6)と画素電極(2a)との間にある液晶層(4)内
の液晶分子(4A)がこの電界の強さに応じて図11,
図12に示すように傾く。
【0010】このとき、図13に示すように、画素電極
(2a)の形成領域では、当該装置の背面から照射され
る光が透過されるが、これ以外の領域にはコントラスト
向上のための遮光膜が形成されており〔以下この領域を
遮光領域(8)と称する〕、この遮光領域(8)では、
光は透過されない。しかし、光が透過する画素電極(2
a)の形成領域においても、図13に示すように、液晶
分子の配向方向の境界を示す縞〔以下ディスクリネーシ
ョンライン(9)と称する〕が各画素上にあらわれ、こ
の部分は遮光されている。
【0011】ところで、垂直配向膜間に液晶を封入する
際に、液晶分子の配向方向がどうしても不均一になって
しまうために、初期条件における各画素の液晶分子の配
向方向にバラツキが生じる。このため、たとえ同一条件
の電圧を各画素に印加したとしても、図13に示すよう
にディスクリネーションライン(9)が各画素に対して
同じ箇所に現れずに、不均一に現れる。
【0012】よってディスクリネーションライン(9)
の出現箇所が各画素についてまちまちであるために、画
像のザラツキ(表示画像が黒い画面なら、その黒い部分
に白い砂を撒いたように見える現象)があらわれるとい
った問題が生じていた。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図1に示すように、複数形成さ
れた画素電極(11)と対向電極(13)との間に垂直
配向された液晶分子を有する液晶層(12)が設けら
れ、かつ前記対向電極(13)に開口部(14)が設け
られたことにより、ラビング処理を要せずに、視角特性
が向上し、表示画像の改善を実現することが可能となる
液晶表示装置を提供するものである。
【0014】
【作 用】本発明に係る液晶表示装置によれば、図1に
示すように、複数形成された画素電極(11)と対向電
極(13)との間に垂直配向された液晶分子を有する液
晶層(12)が設けられ、かつ対向電極(13)に開口
部(14)が設けられている。
【0015】このため、開口部(14)の形成領域には
対向電極(13)が存在しないので、画素電極(11)
と対向電極(13)との間にある電界は開口部(14)
の形成領域において微弱であり、開口部(14)の形成
領域に存在する液晶層(12)内の液晶分子は、画素電
極(11)と対向電極(13)との間にある電界の影響
を殆ど受けない。よってこの領域内の液晶分子は、当初
の垂直配向の状態を保持し、鉛直方向に立ちきってお
り、かつ安定になる。
【0016】従って、開口部(14)の形成領域に存在
する液晶分子が鉛直方向にかつ安定に立ちきっているの
で、開口部(14)の形成領域にある液晶分子との相互
作用により、開口部(14)の形成領域周辺にある液晶
分子の配向性もまた安定する。よって、各画素の液晶分
子の配向方向が、例えば、画素の中心に向かって配向す
るというように、ある規則性をもって配向される。
【0017】これにより、各画素形成領域の同じ位置に
開口部(14)を設ければ、液晶分子が全画素について
同じように配向されるので、画素ごとに液晶分子の配向
方向が多少ばらついていたとしても、液晶分子の配向方
向を示すディスクリネーションラインが各画素について
ほぼ同じ箇所に均一に現れる。よって、画像のザラツキ
を抑止することが可能になる。
【0018】従って、従来のTN方式のようにラビング
処理を必要とせずに、視角特性が向上し、かつザラツキ
のない鮮明な表示画像を得ることが可能となる。
【0019】
【実施例】以下で、本発明の実施例に係る液晶表示装置
について図2〜図9を参照しながら説明する。 (1)第1の実施例 以下で、本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の要
部について説明する。図2は本発明の第1の実施例に係
る液晶表示装置の電極配置を説明する上面図であって、
図3は図2のX−X線断面図である。
【0020】図3に示すように本発明の第1の実施例に
係る液晶表示装置の電極配置は、TFT基板(22)上
にITO膜からなり、縦300μm,横200μmの画
素電極(22a)が形成され、その両側に幅10μm程
度のゲートバスライン(22b,22c)が形成され、
その上に垂直配向された分子を有する第1の垂直配向膜
(23),垂直配向された液晶分子(24A)を有する
液晶層,第2の垂直配向膜(25)が順次形成され、そ
の上にITO膜からなる対向電極(26)が形成されて
いる。なお、画素電極(22a)の形成領域のほぼ中心
の領域にある対向電極(26)に、一辺10μmの正方
形の形状を有する開口部(26A)が設けられている。
【0021】また、画素電極(22a)の周辺には、ゲ
ートバスライン(22b,22c)に直交するように、
不図示のドレインバスラインが形成されており、画素電
極(22a)に駆動電圧を印加する不図示のTFTが設
けられている。当該液晶表示装置を作動させ、画素電極
(22a)に電圧を印加すると、画素電極(22a)と
対向電極(26)との間に電界が発生し、その影響によ
って画素電極(22a)の形成領域にある液晶層の液晶
分子(24A)が傾く。
【0022】このとき、開口部(26A)には対向電極
(26)が存在しないので、その領域内での電界は微弱
であり、開口部(26A)の形成領域に存在する液晶分
子(24A)は、電界の影響を殆ど受けない。よってこ
の領域内の液晶分子は、当初の垂直配向の状態を保持
し、垂直に立ちきっており、かつ安定である。従って、
開口部(26A)の形成領域に存在する液晶分子(24
A)が安定に垂直に立ちきっているので、開口部(26
A)の形成領域にある液晶分子(24A)との相互作用
により、開口部(26A)の形成領域周辺にある液晶分
子(24A)の配向性もまた安定になる。よって、各画
素の液晶分子(24A)の配向方向が、図5に示すよう
に、画素の中心部に向かうように配向する。
【0023】これにより、各画素形成領域の同じ位置に
開口部(26A)を設ければ、液晶分子(24A)が全
画素について同じように配向されるので、多少画素ごと
に液晶分子の配向方向がばらついていたとしても、図4
に示すように、液晶分子(24A)の配向方向の境界線
を示すディスクリネーションラインが各画素について均
一に現れる。よって、画像のザラツキを抑止することが
可能になる。
【0024】従って、視角特性が向上し、かつザラツキ
のない鮮明な表示画像を得ることが可能となる。また、
視角特性の面においても有効である。図5は、本実施例
に係るNB(Normally Black)モードの液晶表示装置の
視角特性を示すグラフであって、横軸は液晶層に印加さ
れる印加電圧であり、縦軸は液晶層を透過する光の透過
率(輝度)を示している。
【0025】本実施例に係る液晶表示装置の場合、画面
を正面から見たときの視角特性曲線(図5では“正面”
と記している)と、画面を横から45°の角度をなす方
向から見たときの視角特性曲線(図5では“SIDE4
5°”と記している),画面を上から45°の角度をな
す方向から見たときの視角特性曲線(図5では“UP4
5°”と記している),画面を下から45°の角度をな
す方向から見たときの視角特性曲線(図5では“DOW
N45°”と記している)とを比較すると、これらの特
性曲線“SIDE45°”,“UP45°”,“DOW
N45°”はほぼ同様の形状を示している。これは、視
角方向によって画像表示の特性にそれほど差がなく、ほ
ぼ均一であることを示している。従って、TNモード対
応の液晶表示装置のように、画面を見る方向によってそ
の表示画像の特性が極端に変化するというようなことが
ないので、視角特性の向上も可能になる。
【0026】(2)第2の実施例 以下で、本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置につ
いて図6〜図7を参照しながら説明する。なお、第1の
実施例と共通する事項については、重複するので説明を
省略する。本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の
構成は、第1の実施例と同様であって、第1の実施例と
異なる点は、対向電極(26)に設けられた開口部の形
状だけであるので、構成については説明を省略する。
【0027】以下で、本発明の第2の実施例に係る液晶
表示装置の要部について説明する。図6は本発明の第2
の実施例に係る液晶表示装置の電極配置を説明する上面
図であって、図7は図6のB−B線断面図である。図7
に示すように、本発明の第2の実施例に係る液晶表示装
置の電極配置は、TFT基板(22)上にITO膜から
なり、縦300μm,横200μmの画素電極(32
a)が形成され、その両側に幅10μm程度のゲートバ
スライン(32b,32c)が形成され、その上に垂直
配向された液晶分子(24A)を有する液晶層が形成さ
れ、その上にITO膜からなる対向電極(26)が形成
されてなる。
【0028】なお、画素電極(32a)の周辺には、ゲ
ートバスライン(32b,32c)に直交するように、
不図示のドレインバスラインが形成されており、画素電
極(32a)に駆動電圧を印加する不図示のTFTが設
けられている。対向電極(26)には、画素の一方の対
角線に沿った領域に、幅5μmの長方形の形状を有する
開口部(36A)が設けられている。
【0029】当該液晶表示装置を作動させ、画素電極
(32a)に電圧を印加すると、画素電極(32a)と
対向電極(26)との間に電界が発生し、その影響によ
って画素電極(32a)の形成領域にある液晶層の液晶
分子(24A)が図6,図7に示すように傾く。このと
き、開口部(36A)には対向電極(26)が存在しな
いので、その領域内での電界は微弱であり、開口部の形
成領域にある液晶分子(24A)は、画素電極と対向電
極との間に存在する電界の影響を殆ど受けずに、当初の
垂直配向の状態を保持して鉛直方向に立ちきっており、
かつ安定である。
【0030】従って、開口部(36A)の形成領域に存
在する液晶分子(24A)が安定に垂直に立ちきってい
るので、開口部(36A)の形成領域にある液晶分子
(24A)との相互作用により、開口部(36A)の形
成領域周辺にある液晶分子(24A)の配向性もまた安
定になる。よって、各画素の液晶分子(24A)の配向
方向が、図6に示すように、画素の中心部に向かうよう
に配向する。
【0031】これにより、各画素形成領域の同じ位置に
開口部(36A)を設ければ、液晶分子(24A)が全
画素について同じように配向されるので、画素ごとに液
晶分子の配向方向が多少ばらついていたとしても、液晶
分子(24A)の配向方向の境界線を示すディスクリネ
ーションラインが第1の実施例と同様に、各画素につい
て均一に現れる。よって、画像のザラツキを抑止するこ
とが可能になり、鮮明な表示画像を得ることが可能にな
る。
【0032】また、視角特性の面においても、第1の実
施例と同様にして、TNモード対応の液晶表示装置のよ
うに、画面を見る方向によってその表示画像の特性が極
端に変化するというようなことがなく、視角特性の向上
も可能になる。 (3)第3の実施例 以下で、本発明の第3の実施例に係る液晶表示装置につ
いて図8〜図9を参照しながら説明する。なお、第1,
第2の実施例と共通する事項については、重複するので
説明を省略する。
【0033】以下で、本発明の第3の実施例に係る液晶
表示装置の要部について説明する。図8は本発明の第3
の実施例に係る液晶表示装置の電極配置を説明する上面
図であって、図9は図8のC−C線断面図である。図9
に示すようにTFT基板(22)上にITO膜からな
り、縦300μm,横200μmの画素電極(32a)
が形成され、その両側に幅10μm程度のゲートバスラ
イン(42b,42c)が形成され、その上に垂直配向
された液晶分子(24A)を有する液晶層が形成され、
その上にITO膜からなる対向電極(26)が形成され
てなる。
【0034】なお、画素電極(42a)の周辺には、ゲ
ートバスライン(42b,42c)に直交するように、
不図示のドレインバスラインが形成されており、画素電
極(42a)に駆動電圧を印加する不図示のTFTが設
けられている。対向電極(26)には、画素の両方の対
角線に沿った領域に、幅5μmの長方形の形状を有する
開口部(46A)がX字状に設けられている。
【0035】当該液晶表示装置を作動させ、画素電極
(42a)に電圧を印加すると、画素電極(42a)と
対向電極(26)との間に電界が発生し、その影響によ
って画素電極(42a)の形成領域にある液晶層の液晶
分子(24A)が傾く。このとき、開口部(46A)に
は対向電極が存在しないので、その領域での電界は微弱
であり、開口部の形成領域にある液晶分子(24A)
は、画素電極(42a)と対向電極(26)との間の電
界の影響を殆ど受けずに、当初の垂直配向の状態を保持
し、かつ安定である。
【0036】従って、液晶分子の配向方向が画素ごとに
多少ばらついていても、開口部形成領域にある液晶分子
が鉛直方向に配向され、かつ安定しているので、その周
辺の液晶分子もまた、開口部形成領域の安定な液晶分子
との相互作用により、第1,第2の実施例と同様に画素
の中心部に向かうように配向される。このため、各画素
の同一位置に開口部を設けることで、各画素についてば
らつくことのあった液晶分子の配向方向が、各画素の中
心部に向かうように配向されるので、各画素ごとの配向
方向のバラツキが低減される。
【0037】よって、各画素の液晶分子が均一に配向さ
れることで、第1,第2の実施例と同様にして、液晶分
子の配向方向を示すディスクリネーションラインが各画
素について同じように現れるか、又は、開口部(46
A)の輪郭部にディスクリネーションラインの発生が一
致するため、画像のザラツキを抑止することができ、ザ
ラツキのない鮮明な表示画像を得ることが可能となる。
【0038】また、視角特性の面においても、第1,第
2の実施例と同様にして、TNモード対応の液晶表示装
置のように、画面を見る方向によってその表示画像の特
性が極端に変化するというようなことがなく、視角特性
の向上も可能になる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る液晶表
示装置によれば、画素電極(11)と対向電極(13)
との間に垂直配向された液晶分子を有する液晶層(1
2)が設けられ、かつ対向電極(13)に開口部(1
4)が設けられている。このため、従来のTN方式のよ
うにラビング処理を必要とせずに、視角特性が向上し、
かつ各画素の液晶分子が均一に配向されるので、ディス
クリネーションラインが各画素について同じように現
れ、ザラツキのない鮮明な表示画像を得ることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置の原理図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の構
成を示す上面図である。
【図3】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の構
成を示す側面図である。
【図4】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の作
用効果を説明する上面図である。
【図5】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の作
用効果を説明するグラフである。
【図6】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の構
成を示す上面図である。
【図7】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の構
成を示す側面図である。
【図8】本発明の第3の実施例に係る液晶表示装置の構
成を示す上面図である。
【図9】本発明の第3の実施例に係る液晶表示装置の構
成を示す側面図である。
【図10】従来例に係る液晶表示装置の構成を示す図で
ある。
【図11】従来例に係る液晶表示装置の電極配置を示す
上面図である。
【図12】従来例に係る液晶表示装置の電極配置を示す
側面図である。
【図13】従来例に係る液晶表示装置の問題点を説明す
る図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数形成された画素電極(11)と対向
    電極(13)との間に垂直配向された液晶分子を有する
    液晶層(12)が設けられ、かつ前記対向電極(13)
    に開口部(14)が設けられたことを特徴とする液晶表
    示装置。
  2. 【請求項2】 前記開口部(14)は、前記画素電極
    (11)が形成された領域の前記対向電極(13)に設
    けられたことを特徴とする請求項第1項記載の液晶表示
    装置。
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