JPH08234208A

JPH08234208A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08234208A
Application number: JP7040190A
Authority: JP
Inventors: Susumu Oi; 進大井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-13
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2701772B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画素電極毎に横方向電界を利用して配向分割
し、画素内配向分割で必要な遮光層による輝度低下を押
さえ広視野角化を図る事を目的とする。【構成】本発明の液晶表示装置は、二枚の偏光板及び透
明基板に挟まれた液晶層を透明基板内の第１の基板上に
形成された画素電極と第２の基板に形成された対向電極
間の電圧印加により液晶配向状態を変更する事で透過率
を制御する液晶表示装置において、前記第２の基板上の
対向電極は複数の領域に分割され、分割対向電極の領域
が前記第１の基板の画素電極に対して偏心している構成
をもつ。

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、特
に配向分割により視野角を広げた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ（以下「ＬＣＤ」と記
す）はコンパクト性、低消費電力性により、その需要は
拡大している。また機能的にも大画面化、高精細化、多
階調化が進められている。既に対角３３ｃｍの表示サイ
ズで８ビットの多階調（フルカラー）表示能力のある製
品も一部実用化されている。このような大画面化、フル
カラー化が進められるとＬＣＤの視野特性が一層問題と
なり、広視野角化が大きな課題とされている。

【０００３】現状のＯＡ用途のＬＣＤでは液晶の配向
は、例えば図４（ａ）に示すような矢印の方向に薄膜ト
ランジスタ（以下ＴＦＴと記す）基板の画素電極２１と
カラーフィルター基板の対向電極２２（ＣＦ）上の配向
膜（通常はポリイミド膜）にラビング処理（ローラに巻
かれた布で擦る）を行い、液晶２３を上下非対称に配向
させている。液晶はＴＦＴ基板直上ではＴＦＴ基板側の
ラビング方向に、カラーフィルター基板直上ではそのラ
ビング方向に配向し、基板間でツイストして配向する事
になる。

【０００４】電圧が印加されていない（あるいは低い電
圧しか印加されていない場合）状態では液晶２３は寝た
状態（基板に平行）でツイストするため、入射光偏光面
は旋光性により液晶のツイストと共に回転する。出射側
の偏光板が入射側に対して直交していると白（ノーマリ
ーホワイトモード）表示となる。一方液晶に大きな電圧
が印加されると、液晶はラビング方向側に若干の角度
（プレチルト角）をもって配向している為、ラビング方
向に液晶分子は立ち上がる。図４（ａ）の例では液晶分
子は下側方向に立ち上がる事になる。十分大きな電圧が
液晶に印加されると液晶分子は完全に立ち上がり、光の
信号方向での屈折率の異方性は無くなり、入射光の偏光
面は回転せず、ノーマリブラックでは黒表示となる。黒
と白の中間の電圧が液晶に印加されると液晶はその印加
電圧に応じた立ち方をする。この状態では液晶を上視野
から見る場合と下視野から見る場合では、実質的な液晶
の立ち方が異なり視認性に上下の非対称性が生じる。図
４（ａ）に示すように上視野では液晶が寝た状態に近く
なり、低階調側の輝度が上昇し、コントラストが低下す
る。一方下視野では液晶が立った状態になるため低階調
側の輝度は急激に低下するが、この程度は階調により異
なり、その結果階調の順番が逆転する現象（階長反転）
が生ずる。

【０００５】このような上視野でのコントラスト低下、
下視野の階調反転を防ぐため、特開昭５２−２１８４５
に開示されている一画素内に異なる配向分布を持たせる
技術の試みがなされている。特にＬＣＤの上下視野角拡
大に効果がある図４（ｂ）に示すような一画素内を二分
割し、液晶の立ち方がそれぞれ上下方向になるように液
晶２３を配向させる事が多数試みられている。このよう
に電圧印加時に下側に立ち上がる領域と上側に立ち上が
る領域とが存在すると上下視野特性は従来の上視野と下
視野特性を合成した特性となり、特に下視野での階調反
転防止に絶大な効果があることが知られている。

【０００６】二分割配向の実現方法は図５（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す三つの方法がそれぞれ（ａ）ＩＤ
ＲＣ９１Ｄｉｇｅｓｔ、Ｐ６８、１９９１，（ｂ）Ｓ
ＩＤ９２Ｄｉｇｅｓｔ、Ｐ７９８、１９９２、特開平５
−２１００９９，（ｃ）ＪａｐａｎＤｉｓｐｌａｙ９
２、Ｐ５９１、１９９２、特開平５−１７３１３７に開
示されている。図５（ａ）にラビング方向を示す方法は
分割されたそれぞれの領域で配向が逆になるよう上下基
板でのラビング方向を逆にしている方法である。この方
法は液晶の配向は安定となるがラビングを上下の基板上
でそれぞれ２回、つまり１回目を全面行うとすると２回
目には半分の領域をカバーする必要があり、プロセスが
非常に煩雑となる。

【０００７】図５（ｂ）の方法はそれを改善するために
上下の基板で分割する領域で高プレチルト配向膜と低プ
レチルト配向膜をそれぞれ配し、液晶配向を高プレチル
ト配向上のラビング方向で律する事でラビングを１回で
済ます方法である。この方法はプロセス制御が難しいラ
ビングの回数を低減し、プロセス的には簡略化される
が、電圧印加時の液晶の立ち上がり方向は高プレチルト
配向膜のプレチルト方向で決まるため、低プレチルト配
向膜上のプレチルト方向と電圧印加時の液晶の立ち上が
り方向は逆となり、液晶は図１０（ｃ），（ｄ）に示す
ようなスプレイ配向状態となる。スプレイ配向は図１０
（ａ），（ｂ）に示すノーマル配向に比べ歪みエネルギ
ーが大きく、外乱によりノーマル配向に戻ろうとするた
め、例えば画素電極周辺とその回りのバス配線間に形成
される横方向電界が大きいと、リバースチルト（液晶の
立ち上がり方向が異なる領域）やリバースツイスト（液
晶のツイスト方向の異なる領域）などの表示不良が発生
しやすくなる。

【０００８】図５（ａ）と（ｂ）との中間的な方法が図
５（ｃ）に示す方法である。この方式は一方の基板に高
プレチルト配向膜を設け、高プレチルト膜側だけ２回ラ
ビングする方法である。この方法は（ａ）の方法よりラ
ビングの回数が少なくプロセス的には有利である。また
スプレイ配向領域は一方だけになるので、横方向電界の
影響の強い領域にはノーマル配向側が来るようにラビン
グ方向を設定する事で配向の安定性を確保しやすくな
る。

【０００９】一般にこのような画素内配向分割をすると
分割境界には電圧印加時にも液晶が横になった、配向の
遷移領域が生じ、黒表示時に白い輝線（ディスクリネー
ションライン）となる。これはＬＣＤのコントラスト低
下をもたらすので、特開平５−２８１５４５に開示され
ているように配向分割領域をブラックマトリックス（以
下ＢＭと記す）で覆う技術が必要となる。図６に示すよ
うにディスクリ遮光層（ＢＭ）２６による遮光を行う場
合、図５（ａ），（ｂ）の何れの方法も境界が一方の基
板で決まらないのでＢＭと分割境界とのマージンを取ら
なければならないが、図５（ｃ）の方法であれば、２回
ラビングする基板側にＢＭを設ける事でディスクリネー
ションを遮光できるので、ＢＭの幅を狭くでき、ＢＭに
よる輝度低下が少ない。

【００１０】以上述べたラビング条件を二領域で変える
事で液晶の配向を分割する方法は、程度差はあるが何れ
もプロセス増大、配向の不安定性を伴っている。これを
解決する配向分割方法として特開平４−１４９４１０に
電界を用いた配向分割技術が開示されている。この方法
は図７（ａ）に示すように低プレチルト配向膜を両方の
基板に設け、スプレイ配向するようにラビング処理を行
う事で液晶の電圧印加時の立ち上がり方がなるべくプレ
チルト方向に依存しないようにする（図７（ｂ））。こ
の状態では液晶の配向は画素電極２１の周辺の横方向電
界の影響を敏感に受け、図７（ｃ）に示すように液晶２
３は電圧印加時に画素周辺電界に依存した方向に立ち上
がり、分割配向される。但し、この状態では画素中央部
の横方向電界は無いので、プレチルトの揺らぎ、その他
の配向パラメータのアンバランスで配向分割は必ずしも
画素の中央部にくるとは限らない。

【００１１】そこで対向電極側に配向分割境界部に対応
する所にスリットを設ける事で配向分割位置を安定化す
る技術がＳＩＤ９３Ｄｉｇｅｓｔ、Ｐ２６９、１９９
３，特開平６−４３４６１に開示されている。この方法
では図８（ａ）に示すように、通常のラビング条件では
横方向電界の強い基板（画素電極）側のラビング方向と
直交する斜め方向が横方向電界による配向分割がされや
すいので、それに沿った斜めのスリット２７を対向基板
上に形成する事で、図８（ｂ）に示すように画素中央部
にも横電界成分を発生させ配向分割位置を安定化してい
る。更に前述の配向分割境界のディスクリネーションラ
インを遮光するために図９に示すような斜め方向にＢＭ
のディスクリ遮光層２６を設ける必要がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の横方向電
界での配向分割方式ではディスクリネーションラインを
遮光する為に斜め方向にＢＭを形成する必要があり、そ
のＢＭ層により画素領域で光が通過する面積率（開口
率）が大幅に低下して、輝度低下による視認性が劣化す
るという問題がある。

【００１３】本発明は前述の問題を解決し、輝度低下に
よる視認性劣化を抑えながら、上下視野角を増大させＬ
ＣＤの表示性能を向上させる事を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、二枚の偏光板及び透明基板に挟まれた液晶層を透明
基板内の第１の基板上に形成された画素電極と第２の基
板に形成された対向電極間の電圧印加により液晶配向状
態を変更する事で透過率を制御する液晶表示装置におい
て、前記第２の基板上の対向電極は複数の領域に分割さ
れ、分割対向電極の領域が前記第１の基板の画素電極に
対して偏心している事を特徴とする。対向電極は画素列
方向に分割されてもよいし、画素行方向に分割されても
よい。また、分割電極の画素電極に対する偏心方向はピ
クセル毎に変えている。さらに本発明では、液晶は低電
圧印加時にはスプレイ配向とされている。

【００１５】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例を示す
ＬＣＤパネルの上面図と断面図である。本実施例では、
カラーフィルター基板２上の対向透明電極４は列方向に
分割されている。さらに対向透明電極は画素透明電極３
に対し行方向に偏心しており、その偏心の向きは単位ピ
クセルのＲＧＢでは同じにし、その回りのピクセルでは
逆方向に偏心するように対向透明電極が分割されてい
る。

【００１６】この構成により各画素透明電極３には対向
透明電極４の偏心方向に対応した方向の横方向電界が印
加される事になるので、液晶は電圧印加時にその横電界
方向に立ち上がる事になる。図１（ａ）の上方に矢印で
示しているように、例えばＴＦＴ基板側の配向膜が右下
方向にラビングされている場合には、液晶はラビング方
向側にプレチルトしている。一方ＣＦ基板側は左下方向
にラビングされているので、画素透明電極と対向透明電
極に挟まれた液晶は低電圧印加時にはスプレイ配向して
いる。このため、対向透明電極が右側に偏心している画
素ではラビング方向に立ち上がるが、左側に偏心してい
る画素では液晶はラビングと逆方向に立ち上がることと
なる。各画素内では液晶の配向は同一であり、画素内に
は配向分割に伴うディスクリネーションの発生は無い。
従って、配向分割境界を遮光するＢＭが不必要であり、
配向分割にともなう輝度低下を抑える事ができる。また
ピクセル毎に偏心方向を変える事で、上下視野での色バ
ランスの変化を抑える事ができる。なお、横方向電界に
よる液晶の立上りに影響を与えないために、プレチルト
角はなるべく小さい方がよい。

【００１７】図２（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
例を示すＬＣＤパネルの上面図と断面図である。本実施
例では、第１の実施例が対向電極が列方向に完全に分離
されていたのに対し、画素列間あるいはピクセル間の対
向電極にはスリットを設けていない。この構成により第
１の実施例に比べ対向電極４の面抵抗を下げる事ができ
るので、対向電極の電位振れに起因するクロストークな
どを軽減する事ができる。

【００１８】図３（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
例を示すＬＣＤパネルの上面図と断面図である。本実施
例は第１及び第２の実施例と異なり、対向電極４を行方
向に分離し、行毎に偏心方向を揃えた構成となってい
る。本実施例では行毎に配向の向きが変わることになる
が、同じ行内でピクセル毎に対向電極の偏心を変える事
も同様に可能である。

【００１９】本発明は以上の実施例だけでなく、対向電
極の適切な分割と画素電極に対する偏心により画素単位
に横方向電界を利用して配向分割する全ての方法を包含
する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した様に本発明の液晶表示装置
では、対向電極を分割し、画素電極に対して偏心させる
事で画素電極毎に横方向電界を利用した配向分割が可能
となり、画素内配向分割方式で求められる配向分割線の
遮光用のブラックマトリックスを設ける必要がなくな
り、輝度低下の問題を抑え液晶表示装置の広視野角化が
図れる。したがって、液晶表示装置に本発明を適用する
事で、広視野で高画質な表示性能を有する液晶表示装置
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例を示す
液晶パネルの上面図と断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施例を示す
液晶パネルの上面図と断面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施例を示す
液晶パネル上面図と断面図である。

【図４】（ａ）は均一配向時のラビング方向を示す平面
図及び配向状態を示す断面図並びに輝度−電圧特性図、
（ｂ）は分割配向時のラビング方向例を示す平面図及び
配向状態を示す断面図並びに輝度−電圧特性図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）はラビング方向例を示す平面図
である。

【図６】ラビングにより配向分割し、遮光する従来例を
示す平面図である。

【図７】（ａ）は横方向電界で配向分割する従来例を示
す平面図、（ｂ）は電圧無印加時の図７（ａ）の断面
図、図７（ｃ）は電圧印加時の図７（ａ）の断面図であ
る。

【図８】（ａ）は対向電極にスリットを設けて横方向電
界により配向分割させている従来例を示す平面図、
（ｂ）は電圧印加時の図８（ａ）の断面図である。

【図９】（ａ）は横方向電界で配向分割し、遮光する従
来例を示す平面図、（ｂ）は電圧印加時の図９（ａ）の
断面図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は液晶のノーマル配向状態と
ラビング方向とを示す断面図、（ｃ），（ｄ）はスプレ
イ配向状態を示すラビング方向と断面図である。

【符号の説明】

１，２５ＴＦＴ基板２カラーフィルター基板３画素透明電極４対向透明電極５，２４カラーフィルター６，２３液晶層２１画素電極２２対向電極２６ディスクリ遮光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二枚の偏光板及び透明基板に挟まれた液
晶層を該透明基板内の第１の基板上に形成された画素電
極と第２の基板に形成された対向電極間の電圧印加によ
り液晶配向状態を変更する事で透過率を制御する液晶表
示装置において、前記第２の基板上の対向電極は複数の
領域に分割され、該分割対向電極の領域が前記第１の基
板の画素電極に対して偏心している事を特徴とする液晶
表示装置。
【請求項２】前記対向電極が画素列方向に分割されて
いる事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記対向電極が画素行方向に分割されて
いる事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記分割電極の画素電極に対する偏心方
向をピクセル毎に変えた事を特徴とする請求項１，２ま
たは３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記分割電極の画素電極に対する偏心方
向を隣接するピクセル毎に変えた事を特徴とする請求項
１，２，３または４記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記画素電極及び対向電極に挟持された
液晶は低電圧印加時にスプレイ配向している事を特徴と
する請求項１，２，３，４または５記載の液晶表示装
置。