JPH0713166A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 液晶層を挟んで対向する電極５２、５５上
に、画素ｐごとに異なる液晶配向状態に配向する二領域
をもつ配向膜５３、６０を形成し、これら異なる液晶配
向状態に配向する領域の境界ｂ0 に沿っていずれかの電
極側にスリット部６１を形成する。 【効果】 スリット部によりディスクリネーションライ
ンの発生箇所を固定し、異なる液晶配向状態に配向する
境界の前記ラインの発生の安定をはかる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に係わる。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は主にネマティック液晶を
用いており、表示方式として複屈折モードと旋光モード
の２つの方式に大別できる。

【０００３】捩じれネマティック液晶を用いた複屈折モ
ードの表示方式の液晶表示素子は、例えば、９０°以上
捩じれた分子配列を持ち（ＳＴ方式と呼ばれる）、急峻
な電気光学特性を持つため、各画素ごとにスイッチング
素子（薄膜トランジスタやダイオード）が無くても時分
割駆動により容易に大容量表示が得られる。

【０００４】一方、旋光モードの液晶表示素子はＴＮ方
式と呼ばれ、９０°捩じれた分子配列をもち、応答速度
が数十ミリ秒と速く高いコントラスト比を示すことか
ら、時計や電卓、さらにはスイッチング素子を各画素ご
とに設けることにより大表示容量で高コントラストな高
い表示性を持った液晶表示素子例えばＴＦＴ型表示素子
を実現することができる。

【０００５】近年、このＴＦＴ−液晶表示素子は階調表
示を行っているが、斜めから観察した場合には表示の反
転や黒つぶれ、白抜けといった現象が生じる。

【０００６】これらの問題を解決する手段として、一画
素内に液晶分子の起き上がる方向が１８０°異なる二領
域を設けた液晶表示素子を用いて視角依存性を改善する
方法でＴＤＴＮ（二領域ＴＮ）と呼ばれる方式が提唱さ
れている（例えば特開昭６４−８８５２０号公報参
照）。また、液晶分子配列にスプレイ配列を用い、先の
ＴＤＴＮと同様の効果を得るＤＤＴＮ（領域分割ＴＮ
（ Y.Koike,et,al.,1992,SID,p798)などが提案されてい
る。これらは、前述した印加電圧−透過率特性の視角依
存性が異なる二領域を一画素として、前述した現象を事
実上なくすことを目的としている。

【０００７】ＤＤＴＮ、ＴＤＴＮは、少なくとも電圧印
加時に画素配向分割の境界部に、ディスクリネーション
ラインが出現するため、このことによって表示品位を著
しく低下させる恐れがある。このため、ディスクリネー
ションラインが出現する位置にブラックマトリクスのよ
うな遮光領域を設け、その表示品位を維持する必要があ
る。このディスクリネーションラインは基本的には配向
境界部に出現するが、特に電圧印加時には、その出現位
置や幅が不定となることが多い。

【０００８】すなわち図５、６はＤＤＴＮ、ＴＤＴＮに
おける配向境界部の電圧印加時の液晶分子配列を概念的
に示したものである。図５（ａ）、（ｂ）のようにＤＤ
ＴＮの構成では上基板１に透明電極２を形成し、その全
面に低プレチルト角配向膜３を付け、さらに各画素ｐの
半分の領域に高プレチルト角配向膜５を設ける。下基板
６も同様に透明電極７、低プレチルト角配向膜８、高プ
レチルト角配向膜９を付け、基板１、６を対向させたと
きに一画素ｐの領域内に低プレチルト配向膜３と高プレ
チルト角配向膜９が対面するようにしたものである。

【０００９】高、低プレチルト角配向膜のいずれもラビ
ング方向（矢印ａで示す、説明上、ねじれを省略）は同
じとする。したがって、液晶を配向させたときに、両プ
レチルト角配向膜により一画素の領域内に丁度反転した
液晶配向状態が生じる。ここで、図は電圧印加状態の液
晶分子Ｍの配向状態を概念的に表している。

【００１０】電圧無印加時には、およそ液晶分子配列は
全面同一配向をなしているため、前記ディスクリネーシ
ョンラインは出現せず、このことは問題にならないが、
電圧印加時は液晶分子の立ち上がる方向が各配向領域ご
とに異なるため前記ディスクリネーションラインｄが出
現する。ＴＤＴＮは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように
同一画素ｐ上の配向膜１２に１８０°方向がずれたラビ
ング処理（矢印ｂ、ｃ）を施すものであり、電圧無印加
時から液晶分子配列に境界を持つＴＤＴＮもそのディス
クリネーションラインｄの出現する位置が問題となる。
ここで、ＴＤＴＮ、ＤＤＴＮともに画素内で配向処理を
異ならせるため、２種の配向膜を用いたり、ラビング処
理において、画素の一部にラビングがなされない領域を
設けるための覆いとしてマスクするため、図５（ｂ）の
領域ＤＬ2 のように配向膜厚分の段差を生じたり、前記
マスク厚分の段差を生じたりして、図６（ｂ）の領域Ｄ
Ｌ4 のように、配向境界部の付近は配向力が弱まる傾向
にある。このため、電圧印加時においては、ディスクリ
ネーションラインｄの出現する位置つまり、液晶分子Ｍ
の立ち上がる方向が異なる境界部が、配向処理境界部の
付近の配向力が弱まることによって不定となり、様々な
位置に出現し、問題となっていた。

【００１１】また、ＤＤＴＮ、ＴＤＴＮ双方とも、上下
基板間において、配向処理境界部（ＤＤＴＮの場合、配
向膜種の境界、ＴＤＴＮの場合、ラビング方向の境界）
が合わせずれを生じた場合にも、図５（ａ）、図６
（ａ）の領域ＤＬ1 、ＤＬ3 に示すように、前記ディス
クリネーションラインｄの出現する位置つまり、液晶分
子の立ち上がる方向が異なる境界部が不定となり、様々
な位置に出現し、問題となっていた。

【００１２】さらに、前記配向処理境界部付近にスペー
サーが配置された場合も、そのスペーサー近辺の液晶分
子配列が乱れるため、特に電圧印加時においては前記デ
ィスクリネーションラインの出現する位置つまり、液晶
分子の立ち上がる方向が異なる境界部が不定となり、様
々な位置に出現し、問題となっていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の液晶表示素子には、階調表示を行う際、印加電圧−透
過率特性に極値が存在することによる表示の反転現象等
の視角依存性が生じていた。また、これらを解決する手
段としては、液晶分子の起き上がる方向を一画素内に２
方向以上設けて事実上の極値をなくすことが提案されて
いるが、電圧印加時においては前記ディスクリネーショ
ンラインの出現する位置つまり、液晶分子の立ち上がる
方向が異なる境界部が不定となり、様々な位置に出現
し、問題が生じていた。

【００１４】本発明はこれら不都合を解決するものであ
り、前記ディスクリネーションラインの出現する位置つ
まり、液晶分子の立ち上がる方向が異なる境界部を所定
の位置に出現しうる新規なセル構成を提出するものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の画素を
形成するように相互に対向して配置された第１の電極と
第２の電極と、これら電極間に配置され誘電異方性が正
のネマティック液晶からなる液晶層と、前記電極上に設
けられ液晶層を複数の異なる液晶配向状態に配向する配
向膜とからなる液晶表示素子において、第１の電極と第
２の電極の少なくとも一方が各画素内の前記異なる液晶
配向状態の境界部に沿ってスリット部を有する液晶表示
素子を得るものである。

【００１６】さらに第１の電極が共通電極であり第２の
電極が一画素ごとにスイッチング素子を有する複数の画
素電極であって、前記第１の電極の各画素電極を形成す
る第２の電極に対向する位置にスリット部を有するアク
ティブマトリクス駆動液晶表示素子を得るものである。

【００１７】さらに本発明においては、スリット部に対
応する少なくとも一方の基板の面にブラックマトリクス
層を形成する。

【００１８】

【作用】本発明の液晶表示素子の作用を図３により説明
する。図３はＤＤＴＮ素子であり透明ストライプ電極２
２と、一画素を二分する低プレチルト角配向膜２３と高
プレチルト角配向膜２４を設けた上基板２１と、透明ス
トライプ電極２５と、一画素を二分する低プレチルト角
配向膜２６と高プレチルト角配向膜２７を設けた下基板
２８とを１０μｍ以下の間隔で対向させ、この間隙に液
晶層２９を挟持させる。矢印ａは配向方向を示すが、説
明を簡略にするため、ねじれの状態を省略した。

【００１９】上基板の一画素の領域内で高低プレチルト
角配向膜２３、２４の境界部分２４ａに沿って、上基板
の電極２２は導電部分のないスリット部３０を、例えば
５μｍ幅で形成している。このため、両電極２２、２５
間に電圧を印加すると、このスリット部３０近傍の電界
に横成分を生じて、スリット部３０を中心にして斜電界
となり図のように電気力線ｅが曲がる。すなわち、液晶
分子Ｍの立上がり方向は、このスリット部を中心にして
異なることになる。図はこの斜電界による液晶分子Ｍの
異なる立上がりによる配列状態を示している。

【００２０】このように、本発明の構成を用いれば斜め
に電界がかかる作用によって、多少の配向処理境界部の
上下のずれや配向処理境界部付近の配向力の低下が生じ
ても、液晶分子の立ち上がる方向の境界はこの電界の電
気力線ｅの方向の境界部で決まるため、前記ディスクリ
ネーションラインの出現する位置はこのスリット部３０
を中心に安定して出現するため、この位置に僅かな遮光
層を設ければ、表示品位を損なうことがなくなる。

【００２１】図から明らかなように電界は異なる２方向
に斜めに印加されるため、多少、液晶分子のチルト方向
を決め得る各基板表面の配向規制力が弱くても、自ずと
所望の方向に液晶分子が立ち上がることを助長する作用
も得られる。

【００２２】このスリット部３０に発生するディスクリ
ネーシヲンラインを遮光するために、下基板面の電極２
５のスリット部に対向する下層にブラックマトリクス層
３１を形成しておく。

【００２３】ＴＤＴＮの場合を図４に示す。ストライプ
電極３２を一画素上で配向方向ｂ、ｃを１８０°異なら
せて有する配向膜３３を積層した上基板３４と、ストラ
イプ電極３５を一画素上で配向方向ｂ、ｃを１８０°異
ならせて有する配向膜３６を積層した下基板３７を対向
させ、これら間に液晶層３８を配置する。ストライプ状
の上電極３２とストライプ状の下電極３５は９０°交差
で配列されている。

【００２４】これら電極の交差領域が一画素ｐとなる
が、図のように上電極の一画素内における配向状態が変
わる境界に沿って電極のないスリットすなわちスリット
部分３９を形成している。スリット部両端は連絡部によ
りスリット部分両側の電極部分が接続されている。

【００２５】電圧を印加すると、スリット部分３９を中
心に斜電界が発生する。この斜電界による液晶分子Ｍへ
の影響はスリット部分を中心にして対称的に異なる方向
であり、液晶分子Ｍを電気力線ｅに沿わせるように整列
させる。このため、ディスクリネーションラインを狭く
しかも安定してに発生させる。このディスクリネーショ
ンラインが発生する位置の両基板のいずれかにブラック
マトリクス層４１を設けて、透過光の乱れを吸収する。

【００２６】

【実施例】以下図面により本発明の実施例について説明
する。

【００２７】（実施例１）図１および図２は本発明をア
クティブマトリクス駆動型液晶表示素子に適用した実施
例を示すものである。

【００２８】図において、ガラスの上基板５１は一表面
にＩＴＯでできた透明共通電極５２とその上に被着され
たポリイミドの上配向膜（商品名ＡＬ−１０５１、日本
合成ゴム製）５３が設けられる。一方、ガラスの下基板
５４は前記上基板５１に対向する表面に一画素ｐを形成
する画素電極５５をモザイク条に配置し、これらの間に
信号線５６とゲート線５７を配線する。各画素電極５５
はＴＦＴからなるスイッチング素子５８を有しており、
信号線５６とゲート線５７に接続されている。下基板５
４上の信号線５６、ゲート線５７およびスイッチング素
子５８が位置する領域に光を遮蔽するブラックマトリク
ス層５９が配置される。さらに画素電極５５面を含む下
基板５４全面にポリイミドの下配向膜（商品名ＡＬ−１
０５１、日本合成ゴム製）６０が被着される。

【００２９】下電極５５は各３３０μｍ×１１０μｍの
長方形の寸法を有しており、長方形を二分する長手方向
中心１６５μｍの位置で、下配向膜６０の液晶配向状態
の境界ｂ0 を形成するようにする。すなわち、本実施例
はＴＤＴＮ型素子であり、一画素ｐ内にラビング処理方
向を１８０°ずらした異なる液晶配向状態の領域ｐ1、
ｐ2 を形成する。矢印ｂ2 は一方の領域ｐ1 のラビング
配向方向を、矢印ｃ2は他方の領域ｐ2 のラビング配向
方向を示し、フォトレジストのマスクパターンを用いて
２度のラビング処理により、同一配向膜上に形成する。

【００３０】上基板５１の上配向膜５３についても同様
に、一画素ｐ内に一画素を二分する境界ｂ0 を境にラビ
ング方向ｂ1 とｃ1 が１８０°ずれたラビング配向領域
を形成する。これらの方向は、上配向膜５３のラビング
方向ｂ1 、ｃ1 と下配向膜６０のラビング方向ｂ2 、ｃ
2 とが９０°交差するように、上下基板を５μｍの間隔
で対向させる。

【００３１】さらに、本実施例では上基板の共通電極５
２に前記異なる配向状態の境界ｂ0に沿って、導電部分
のない長さ１１０μｍ、幅５μｍのスリット部６１が一
画素ごとに形成される。

【００３２】一方、スリット部６１に対応する下電極５
５の裏側で下基板５４面に幅２０μｍのブラックマトリ
クス層６２が他のブラックマトリクス層５９とともに形
成される。

【００３３】得られる上下基板５１、５４をシール剤で
シールして液晶セルとし、基板間に誘電異方性が正のネ
マティック液晶（商品名ＺＬＩ−２２９３、メルクジャ
パン社製）を液晶層６３として配置して液晶表示素子を
得る。

【００３４】本実施例の液晶表示素子を用いて、両面に
クロスニコル配置の偏光板を配置し、電気光学特性を視
角を振って測定したところ、対称で広い視角特性が得ら
れ、なおかつ、配向境界ｂ0 に生じるディスクリネーシ
ョンラインは、スリット部内側の幅の範囲で発生し最小
幅のブラックマトリクス層のパターンで十分に遮光でき
て良好な表示品位が得られた。

【００３５】（実施例２）図３に示す単純マトリクス型
液晶表示素子において、ＤＤＴＮ型で素子を形成した。
本実施例素子をマルチプレックス駆動し、実施例１同
様、電気光学特性を視角を振って測定したところ、実施
例１同様対称で広い視角特性が得られ、なおかつ、配向
境界に生じるディスクリネーションラインは、スリット
部の内側にしか出現せず、良好な表示品位が得られた。

【００３６】（比較例）前記実施例１において上基板の
共通電極にスリット部のない構造である従来構成の画素
配向分割型液晶表示素子を作成したところ、一部の画素
にブラックマトリクス層からはみでるディスクリネーシ
ョンラインが発生し、表示品位を低下させた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、画素配向分割型液晶表
示素子において、出現するディスクリネーションライン
の発生位置が安定して所望の位置に出現し、表示品位を
低下させることがない。また、多少配向規制力が弱くて
もチルトリバース等の配向不良は生じにくくなるといっ
た効果を得る。

【００３８】なお、本発明はＭＩＭからなるスイッチン
グ素子を用いても同様の効果を得ることは言うまでもな
く、また、３原色のカラーフィルターを用いての表示の
カラー化をしてもの同様の効果を得ることは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示部分的斜視図。

【図２】図１に示す実施例の作用を説明する略断面図。

【図３】本発明の作用を説明するＴＤＴＮ素子の略断面
図。

【図４】本発明の作用を説明するＤＤＴＮ素子の略断面
図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は従来のＴＤＴＮ型液晶表示素
子の構成および出現するディスクリネーションライン発
生位置を説明する略断面図。

【図６】（ａ）、（ｂ）は従来のＤＤＴＮ型液晶表示素
子の構成および出現するディスクリネーションライン発
生位置を説明する略断面図。

【符号の説明】 ５１…上基板 ５２…共通電極 ５３…上配向膜 ５４…下基板 ５５…画素電極 ５８…スイッチング素子 ５９…ブラックマトリクス層 ６０…下配向膜 ６１…スリット部 ６２…ブラックマトリクス層 ６３…液晶層 ｂ0 …液晶配向状態境界

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 武志 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素を形成するように相互に対向
   して配置された第１の電極と第２の電極と、これら電極
   間に配置され誘電異方性が正のネマティック液晶からな
   る液晶層と、前記電極上に設けられ前記液晶層を複数の
   異なる液晶配向状態に配向する配向膜とからなる液晶表
   示素子において、 前記第１の電極と第２の電極の少なくとも一方が前記各
   画素内の前記異なる液晶配向状態の境界部に沿ってスリ
   ット部を有する事を特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 第１の電極が共通電極であり第２の電極
   が一画素ごとにスイッチング素子を有する複数の画素電
   極であって、前記第１の電極の各画素電極を形成する第
   ２の電極に対向する位置にスリット部を有する請求項１
   に記載された液晶表示素子。
3. 【請求項３】 スリット部に対応する少なくとも一方の
   基板の面にブラックマトリクス層を形成してなる請求項
   １または２に記載の液晶表示素子。