JPH07191336A

JPH07191336A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07191336A
Application number: JP34846893A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Haruhara; 一之春原; Hiroyuki Osada; 洋之長田; Tsutomu Hasegawa; 励長谷川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、視野角が広く、応答速度が速く、表
示特性に優れた横方向電界制御による液晶表示装置を提
供することを目的とする。【構成】一対の基板と、前記一対の基板の一方の基板上
に互いに絶縁して形成された少なくとも２つの表示電極
と、前記表示電極が内側となるように前記一対の基板を
対向させた状態で前記一対の基板間に挟持された液晶材
料とを具備し、前記表示電極間に電位差を設けて前記液
晶材料中の液晶分子の配列状態を変えることにより旋光
性を制御して表示を行う直視型または投射型液晶表示装
置において、前記表示電極が表示電極が複数の歯を有す
る櫛型電極からなり、前記歯の一部の幅を大きくして配
列状態を一方向に変化させるように制御できる形状を有
することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄く、低電圧駆動が可
能であるので、腕時計、電卓等の表示装置として広く使
用されている。特に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の
アクティブスイッチ素子を組み込んだＴＮ型液晶表示装
置は、ＣＲＴ並の表示特性を発揮するので、ワードプロ
セッサー、パーソナルコンピュータのディスプレイやテ
レビ等にも用いられるようになってきている。

【０００３】しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置におい
ては、視野角が中間調表示において狭く、表示画面の周
縁部と中央部では色またはコントラストに大きな差が出
てしまう。この現象は、ＴＮ型液晶表示方式がネマチッ
クｐ型液晶材料に電界を印加して電界方向に沿って液晶
分子を立たせることにより旋光性を制御する表示方式で
あり、液晶分子の立ち上がり方向が決まっているために
起きる。したがって、ＴＮ型液晶表示装置においては、
視野角の問題は根本的解決することはできない。

【０００４】この問題を解決するために、ＴＮ型液晶表
示方式のように液晶分子を配向させた状態で電界を横方
向、すなわち基板に平行な方向に印加することにより旋
光性を制御して表示する方法、すなわち横方向電界制御
表示が提案されている。しかしながら、この方法におい
ては、応答速度、特に液晶分子の立ち下がりの応答速度
が遅い。また、さらにセグメントタイプの表示パネルに
表示電極を設けた構成とした場合、表示電極の形状によ
り本来印加される電界の方向と異なる方向に電気力線が
生じ、そのため液晶分子にツイストリバースが発生し、
その結果表示品位が落ちる。このように、横方向電界制
御表示では、表示特性に問題が多いことが新たに分かっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、視野角が広く、応答速度が速
く、表示特性に優れた横方向電界制御による液晶表示装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板
と、前記一対の基板の一方の基板上に互いに絶縁して形
成された少なくとも２つの表示電極と、前記表示電極が
内側となるように前記一対の基板を対向させた状態で前
記一対の基板間に挟持された液晶材料とを具備し、前記
表示電極間に電位差を設けて前記液晶材料中の液晶分子
の配列状態を変えることにより旋光性を制御して表示を
行う直視型または投射型液晶表示装置において、前記表
示電極が複数の歯を有する櫛型電極からなり、前記歯の
一部の幅を大きくして配列状態を一方向に変化させるよ
うに制御できる形状を有することを特徴とする液晶表示
装置を提供する。

【０００７】ここで、本発明において、液晶材料として
は、ネマチック液晶材料を用いることができる。特に、
捩じれについて弾性定数の高い、LIXON 5034（チッソ社
製、商品名）等を用いることが好ましい。液晶材料のタ
イプとしては、ネマチックｐ型液晶材料およびｎ型液晶
材料のいずれの液晶材料を用いることができるが、本発
明の液晶表示装置の特長を生かすために、ネマチックｐ
型液晶材料を用いることが好ましい。

【０００８】基板材料としては、ガラス、石英、シリコ
ン等を用いることができる。また、表示電極の材料とし
ては、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｉｎ，Ｉ
ＴＯ等の導電性金属、金属酸化物、導電性高分子等を用
いることができる。なお、表示電極の厚さは表示上厚い
ほうが好ましく、１０００オングストローム以上である
ことが望ましい。

【０００９】表示電極の形状としては、異なる２つの表
示電極を交互に設けた構造等が考えられる。この場合、
表示電極の厚みは、表示特性上厚いほうが好ましく、５
０００オングストローム以上であることが好ましい。ま
た、本発明における表示電極の形状は、電気力線の方向
を液晶分子の配列状態が一方向に変化させるように制御
できるものであればよい。例えば、隣り合う表示電極間
において最小である表示電極間の間隔が狭くまたは広く
なるように表示電極の形状を設定することにより電気力
線の方向を制御することができる。ここでいう最小であ
る表示電極間の間隔とは、表示電極の端面のある一点か
ら隣り合う表示電極の端面のある一点に対する距離のう
ち最も短い距離をいう。具体的には、表示電極１３の形
状としては、図１〜図９に示すものが挙げられる。ただ
し、ここで示した形状に限定されるものではない。

【００１０】本発明において、マトリクス駆動用の配線
を一対の基板の一方の基板上にすべて設けるためには、
配線同士を絶縁する必要がある。このため、少なくとも
２つの表示電極を絶縁して設ける方法としては、ＳｉＯ
ｘやＳｉＮｘ等の無機材料または高分子材料からなる絶
縁層を基板上に設け、その上または側面に表示電極を設
ける方法等を挙げることができる。この場合、絶縁層の
厚さは、電界を有効に利用するために３０００オングス
トローム以上であることが好ましい。

【００１１】また、このように、一対の基板の一方の基
板上にすべて表示電極を設ける場合、各画素毎の一方の
表示電極をすべて同じ電位にすることにより、効率的に
駆動させることができる。なお、表示電極を一方の基板
上にすべて設けることにより、基板間隔を一定に保つた
めのスペーサとして用いることもできる。

【００１２】本発明において、ＴＦＴ等のアクティブス
イッチ素子を各画素毎に設けたアクティブマトリクス駆
動方式を採用することにより、さらに鮮明な表示を実現
できる。

【００１３】本発明において、色付き防止のため、表示
における最適条件として、電界無印加状態において液晶
分子の配向がパラレル配向であり、ノーマリブラックで
あることが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明の液晶表示装置は、横方向電界制御表示
方式の液晶表示装置において、表示電極が複数の歯を有
する櫛型電極からなり、歯の一部の幅を大きくして配列
状態を一方向に変化させるように制御できる形状を有す
ることを特徴としている。

【００１５】図１０（Ａ）に示すように、上記表示方
式、すなわち基板１１表面に対して平行（横方向）に電
界を印加して表示する方式においては、ツイスト配向ま
たはパラレル配向されているネマチックｐ型液晶分子１
２は、図１０（Ｂ）に示すように電界方向にその配向を
変えようとする。これは、一方の基板１１に設けられた
表示電極１３に近いほどその傾向が強い。これにより、
初期の捩じれ配向による旋光性はなくなり、偏光板を通
して液晶セルに入射した直線偏光はその偏光面を変える
ことなく液晶セルから出射することになる。

【００１６】この横方向電界制御表示方式においてマト
リックス表示を行う場合、図１１に示すような画素表示
電極配線が考えられる。ところがこの表示電極配線で
は、表示電極１３の角部分１４に電気力線が集中するの
で、液晶分子１２の配向状態が変化する方向が表示電極
１３の左右で異なる。これによりディスクリネーション
が発生し、液晶分子の配列の歪が大きくなり、表示が不
安定となる。

【００１７】この現象を防止するために、液晶分子の初
期の配向方向を表示電極に対して数°の角度をもたせる
方法が考えられたが、この方法を用いても図１１の表示
電極の形状においてはディスクリネーションが発生し、
表示が不安定となる。さらに、液晶分子の初期の配向方
向を表示電極に対して数°の角度をもたせる方法では、
液晶分子の配向方向を９０°変化させることができない
ために、コントラストが低くなり弊害となる。

【００１８】上述した問題点は、表示電極の角部分への
電気力線の集中が最小限になるように、または電気力線
の方向が制御できるように表示電極の形状を設定するこ
とにより、解決できた。すなわち、表示電極の形状を規
定することにより、液晶分子の配向状態の変化方向を規
定することができ、それによりディスクリネーションの
発生を防止し、表示が安定となった。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。（実施例１）１枚のガラス基板上にＩＴＯを蒸着して厚
さ５００オングストロームのＩＴＯ膜を形成し、ポジ型
感光性レジストを用いて図１に示す櫛型形状の表示電極
を形成した。この表示電極は、歯の根となる部分を厚く
した。次いで、表示電極上に配向膜を形成した後、表示
電極の長手方向に配向膜にラビング配向処理を行った。
さらに、もう１枚のガラス基板上に配向膜を形成して配
向処理した後、配向方向がパラレル配向になるように２
枚の基板を対向させ、スペーサとして外径５μｍのグラ
スファイバーを挟み液晶セルを作製した。次いで、得ら
れた液晶セルにカイラルピッチ２０μｍ、Δｎ＝０．１
０のネマチックｐ型液晶材料を封入した。このとき、液
晶分子のプレチルト角は３°となった。なお、偏光板方
向はノーマリーブラックとした。このようにして本発明
の液晶表示装置を得た。

【００２０】この液晶表示装置の隣合う表示電極間に±
１０Ｖの電圧を印加したところ、ディスクリネーション
ラインの発生がなく、立ち下がり応答速度１００msec、
コントラスト比５０：１と良好な表示が得られた。（実施例２）１枚のガラス基板上にＩＴＯを蒸着して厚
さ５０００オングストロームのＩＴＯ膜を形成し、ポジ
型感光性レジストを用いて図２に示す櫛型形状の表示電
極を形成した。この表示電極は、歯の根となる部分を狭
くした。次いで、表示電極上に配向膜を形成した後、表
示電極の長手方向に配向膜にラビング配向処理を行っ
た。さらに、もう１枚のガラス基板上に配向膜を形成し
て配向処理した後、配向方向がパラレル配向になるよう
に２枚の基板を対向させ、スペーサとして外径５μｍの
グラスファイバーを挟み液晶セルを作製した。次いで、
得られた液晶セルにカイラルピッチ５０μｍ、Δｎ＝
０．１０のネマチックｐ型液晶材料を封入した。このと
き、液晶分子のプレチルト角は５°となった。なお、偏
光板方向はノーマリーブラックとした。このようにして
本発明の液晶表示装置を得た。

【００２１】この液晶表示装置の隣合う表示電極間に±
１０Ｖの電圧を印加したところ、ディスクリネーション
ラインの発生がなく、立ち下がり応答速度８０msec、コ
ントラスト比１００：１と良好な表示が得られた。（実施例３）１枚のガラス基板上にアルミニウムを蒸着
して厚さ１５００オングストロームのアルミニウム膜を
形成し、ポジ型感光性レジストを用いて図３に示す形状
の表示電極を形成した。このとき、アルミニウム膜のパ
ターニング時間を充分長くすることにより、ガラス基板
との界面付近がオーバーエッチングされて、ガラス基板
の接合面が線幅２μｍの逆台形状となった。

【００２２】次いで、表示電極上に配向膜を形成した
後、表示電極の長手方向に対して時計回り（右回転）に
１°ずらして配向膜にラビング配向処理を行った。さら
に、もう１枚のガラス基板上に配向膜を形成して配向処
理した後、配向方向が右回りに９０°ツイスト配向にな
るように２枚の基板を対向させ、スペーサとして外径６
μｍのグラスファイバーを挟み液晶セルを作製した。

【００２３】次いで、得られた液晶セルに左回転のカイ
ラルピッチ１００μｍ、Δｎ＝０．１０のネマチックｐ
型液晶材料を封入した。このとき、液晶分子のプレチル
ト角は８°となった。なお、偏光板方向はノーマリーブ
ラックとした。このようにして本発明の液晶表示装置を
得た。

【００２４】この液晶表示装置の隣合う表示電極間に±
６Ｖの電圧を印加したところ、ディスクリネーションラ
インの発生がなく、立ち下がり応答速度６０msec、コン
トラスト比９０：１と良好な表示が得られた。（実施例４）１枚のガラス基板上にＩＴＯを蒸着して厚
さ１０００オングストロームのＩＴＯ膜を形成した。そ
の上に、ネガ型感光性ポリイミドを用いて図４に示す形
状の絶縁層を形成した。次いで、この上にＩＴＯを蒸着
して厚さ５００オングストロームのＩＴＯ膜を形成する
ことにより、絶縁層を介して２つの表示電極を形成し
た。

【００２５】次いで、表示電極上に配向膜を形成した
後、表示電極の長手方向に対して時計回り（右回転）に
０．５°ずらしてＳｉＯの斜め蒸着を基板法線に対して
８０°の方向から行った。さらに、もう１枚のガラス基
板上に配向膜を形成して配向処理した後、配向方向がパ
ラレル配向になるように２枚の基板を対向させ、スペー
サとして外径５μｍのグラスファイバーを挟み液晶セル
を作製した。

【００２６】次いで、得られた液晶セルに左回転のカイ
ラルピッチ１００μｍ、Δｎ＝０．１０のネマチックｐ
型液晶材料を封入した。このとき、液晶分子のプレチル
ト角は２５°となった。なお、偏光板方向はノーマリー
ブラックとした。このようにして本発明の液晶表示装置
を得た。

【００２７】この液晶表示装置の隣合う表示電極間に±
８Ｖの電圧を印加したところ、ディスクリネーションラ
インの発生がなく、立ち下がり応答速度５０msec、コン
トラスト比１００：１と良好な表示が得られた。（比較例）１枚のガラス基板上にＩＴＯを蒸着して厚さ
５００オングストロームのＩＴＯ膜を形成し、ポジ型感
光性レジストを用いて、図１１に示すようなライン幅５
μｍ、ラインスペース１０μｍの２つの表示電極を形成
した。表示電極の長手方向に対してに２°ずらして配向
膜にラビング配向処理を行った。さらに、もう１枚のガ
ラス基板上に配向膜を形成して配向処理した後、配向方
向がパラレル配向になるように２枚の基板を対向させ、
スペーサとして外径２μｍのグラスファイバーを挟み液
晶セルを作製した。

【００２８】次いで、得られた液晶セルにカイラルピッ
チ５０μｍ、Δｎ＝０．１０のネマチックｐ型液晶材料
を封入した。このとき、液晶分子のプレチルト角は５°
となった。なお、偏光板方向はノーマリーブラックとし
た。このようにして比較例の液晶表示装置を得た。

【００２９】この液晶表示装置の隣合う表示電極間に±
１０Ｖの電圧を印加したところ、ディスクリネーション
ラインが発生し、良好な表示が得られなかった。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の液晶表示装置
は、いわゆる横方向電界制御表示方式の液晶表示装置に
おいて、表示電極が複数の歯を有する櫛型電極からな
り、この歯の一部の幅を大きくして配列状態を一方向に
変化させるように制御できる形状を有するので、視野角
が広く、応答速度が速く、表示特性が優れたものであ
り、実用上大きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図２】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図３】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図４】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図５】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図６】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図７】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図８】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図９】本発明の液晶表示装置の表示電極形状を示す平
面図。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）は本発明の液晶表示装置の動
作原理を説明するための概略図。

【図１１】従来の液晶表示装置の表示電極形状の影響を
説明するための平面図。

【符号の説明】

１１…基板、１２…液晶分子、１３…表示電極、１４…
角部分。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板と、前記一対の基板の一方の
基板上に互いに絶縁して形成された少なくとも２つの表
示電極と、前記表示電極が内側となるように前記一対の
基板を対向させた状態で前記一対の基板間に挟持された
液晶材料とを具備し、前記表示電極間に電位差を設けて
前記液晶材料中の液晶分子の配列状態を変えることによ
り旋光性を制御して表示を行う直視型または投射型液晶
表示装置において、前記表示電極が複数の歯を有する櫛
型電極からなり、前記歯の一部の幅を大きくして配列状
態を一方向に変化させるように制御できる形状を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。