JPH08334785A

JPH08334785A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08334785A
Application number: JP16155995A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takei; 学武居
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で、歩留まり率の高い、広視野角
の液晶表示素子を提供することである。【構成】ＴＦＴ基板上に画素電極が形成され、対向基
板１２上に第１の対向電極３１Ａ及び第２の対向電極３
１Ｂが形成される。第２の対向電極３１Ｂの一方には表
示領域の外側に形成された制御容量ＣXが接続される。
第２の対向電極３１Ｂと画素電極との間の液晶には、駆
動電圧が制御容量ＣXにより降圧されて印加される。第
１の対向電極３１Ａと画素電極との間の液晶には、駆動
電圧がほぼそのまま印加される。従って、各画素内に配
向状態の異なるドメインが形成され、視野角が拡大す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は広視野角の液晶表示素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型軽量化が可能であ
り、種々の電子機器の表示装置として使用されている。
しかし、液晶表示素子は、ＣＲＴ等に比べて視野角が狭
く、中間調表示時の視角依存性が顕著であるという欠点
を有する。例えば、ＴＮ（ツイストネマティック）液晶
セルを一対の偏光板で挟んで構成されるＴＮ液晶表示素
子においては、白黒２値表示時には実用上十分な視野角
を有するものの、多階調表示時には視野角が小さい（狭
い）という欠点を有する。

【０００３】視野角を広くする手法として、ＴＦＴが形
成された基板上の各画素電極を複数の副画素電極に分割
し、副画素電極に対向する制御コンデンサ電極を配置す
ることにより、液晶容量と直列に電圧降下用の制御コン
デンサを接続する方法が提案されている。この方法で
は、副画素電極毎に液晶に印加する電圧を異ならせて、
異なった配向状態の領域を各画素領域内に形成すること
ができ、視野角を広くすることができる。

【０００４】図１０及び図１１は、上記方法により形成
した通常画素（制御コンデンサを形成しない画素）と電
圧降下画素（制御コンデンサを形成した画素）と電圧降
下画素との印加電圧（Ｖ）と透過率（Ｔ）との関係を示
す。図１０は液晶表示素子を真正面から見た場合のＶ−
Ｔ特性を示し、図１１は液晶表示素子を下方向５０゜か
ら見た場合のＶ−Ｔ特性を示す。実線は通常画素のＶ−
Ｔ特性を示し、破線は制御容量を接続した電圧降下画素
のＶ−Ｔ特性を示し、一点鎖線は画素全体のＶ−Ｔ特性
を示す。

【０００５】図１０に示すように、正面から液晶表示素
子を見た場合、通常画素のＶ−Ｔ特性は、印加電圧Ｖが
大きくなるに従って透過率が減少する単調減少関数を示
し、制御容量を接続した電圧降下画素は通常画素の印加
電圧よりも高い電圧で同様の単調減少関数を示す。画素
を複数に分割した場合の表示特性は、分割画素の表示特
性の面積平均で定まり、通常画素のＶ−Ｔ特性と電圧降
下画素のＶ−Ｔ特性の中間の一点鎖線で示された単調減
少関数が１画素の表示特性となる。従って、液晶表示素
子を真正面から見た場合においては、階調の反転は起こ
らない。

【０００６】また、図１１に示すように、下方向５０゜
から液晶表示素子を見た場合、通常画素及び電圧降下画
素のＶ−Ｔ特性は印加電圧が１．５Ｖ以上の領域におい
て、透過率が上下に変動するバンプ特性を示している。
バンプ特性を示すということは、隣接する階調間で階調
が反転するということを意味する。しかし、通常画素と
電圧降下画素のＶ−Ｔ特性が平均化されるため、それぞ
れのバンプが打ち消され、各画素のＶ−Ｔ特性は一点鎖
線で示すように単調減少関数となり、階調の反転が防止
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記の方法は、制御コ
ンデンサ電極をＴＦＴを形成する過程で形成しなければ
ならず、製造工程が複雑になると共にＴＦＴの欠陥を引
き起こしやすい。また、多数の画素電極を分割するた
め、画素電極の欠陥も引き起こしやすい。このため、Ｔ
ＦＴ基板、ひいては液晶表示素子の歩留まりを低下させ
る欠点がある。さらに、表示領域（画素のマトリクスが
形成される領域）内に制御コンデンサ電極を形成するた
め、制御コンデンサ電極による光の吸収及び散乱によ
り、表示が暗くなるという欠点もある。

【０００８】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、歩留まり率が高く、表示画像の品質が高く、広視野
角の液晶表示素子を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の液晶表示素子は、アクティブ素子と、オ
ンした前記アクティブ素子を介して信号電圧が印加され
る第１の電極が形成された第１の基板と、前記第１の基
板に対向して配置された第２の基板と、前記第２の基板
の前記第１の基板に対向する面の各画素領域に形成さ
れ、それぞれが各第１の電極に対向する第２の電極及び
第３の電極と、表示領域の外側に形成され、前記第２の
電極に接続されたインピーダンス素子と、前記インピー
ダンス素子と前記第３の電極に接続された電極端子と、
前記第１と第２の基板間に封止された液晶と、を備え、
前記電極端子と前記第１の電極との間に印加された駆動
電圧を、前記インピーダンス素子により降圧し、前記第
２の電極と前記第１の電極との間の液晶と、前記第３の
電極と前記第１の電極の間の液晶とに異なった電圧を印
加することを特徴とする。前記インピーダンス素子は、
例えば、導電材を含む樹脂からなるクロス材から構成さ
れる。

【００１０】

【作用】この発明の液晶表示素子の構成によれば、第２
の電極と第１の電極の間の液晶の配向状態と第３の電極
と第１の電極の間の配向状態とは異なる。このため、各
画素の総合的な視角特性を改善し、視野角を拡大するこ
とができる。しかも、表示領域（画素のマトリクスが形
成された領域）の外にインピーダンス素子が形成されて
いるので、表示画像に悪影響を与えない。また、クロス
材でインピーダンス素子を形成することにより、付加的
な構成を使用することなく、視野角を広くすることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を、ＴＦＴ液晶表示
素子を例に図面を参照して説明する。（第１実施例）図１は第１実施例にかかるＴＦＴ液晶表
示素子の断面構造を示し、図２はＴＦＴ基板の平面構造
を示し、図３は対向基板の平面構造を示す。

【００１２】図１に示すように、この液晶表示素子は、
シール材ＳＣにより接合された一対の透明基板１１、１
２と、一対の透明基板１１、１２間に封止されたＴＮ
（ツイストネマティック）液晶１３とより構成される液
晶セル１６と、液晶セル１６を挟んで配置された偏光板
１４、１５と、より構成される。

【００１３】透明基板１１、１２はガラス、樹脂フィル
ム等から構成される。下側の透明基板（以下、ＴＦＴ基
板）１１には、図１及び図２に示すように、アクティブ
素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２１と透明電
極（画素電極）２２とがマトリクス状に配置され、これ
らの上に配向膜２３が配置されている。

【００１４】各ＴＦＴ２１のソース電極は対応する画素
電極２２に接続され、各行のＴＦＴ２１のゲート電極は
対応するゲートラインＧＬに接続され、外部のゲートド
ライバよりゲートライン端子４２を介してゲートパルス
が印加される。また、各列のＴＦＴ２１のドレイン電極
は対応するデータラインＤＬに接続され、外部のデータ
ドライバより表示階調に対応する信号電圧（書き込み電
圧）がデータライン端子４１を介して供給される。画素
電極２２は、ＩＴＯ（インジウムとスズの酸化物）等か
ら形成され、ゲートパルスの印加によりオンしたＴＦＴ
２１を介してデータラインＤＬに接続されたデータライ
ン端子４１より信号電圧が印加される。

【００１５】他方の透明基板（以下、対向基板）１２に
は図３に示すように、画素電極２２と対向する領域（全
画素領域）で、一方のストライプ状の透明電極（第１の
対向電極）３１Ａと他方のストライプ状の透明電極（第
２の対向電極）３１Ｂとが形成されている。第１の対向
電極３１Ａと第２の対向電極３１ＢとはＩＴＯ等から形
成され、それぞれ複数の画素電極２２に対向して配置さ
れている。

【００１６】第２の対向電極３１Ｂは、破線で示す表示
領域（画素形成領域）の外側で制御容量ＣXの一端に接
続されている。制御容量ＣXの他端は第１の対向電極３
１Ａと接続されて、共通電圧（コモン電圧）が供給され
る電極端子３７に接続されている。制御容量ＣXは、例
えば、図４に断面で示すように、第２の対向電極３１Ｂ
を構成するＩＴＯ膜と第１の対向電極３１Ａを構成する
ＩＴＯを誘電体膜を対向して配置することにより形成さ
れた薄膜型の静電容量から構成される。

【００１７】対向基板１２上のＴＦＴ２１と対向する部
分及び画素電極２２間の部分と対向する部分には、光遮
蔽性のブラックマスク３２が配置されている。また、第
１の対向電極３１Ａと第２の対向電極３１Ｂ上の各画素
領域には、ＲＧＢ各色のカラーフィルタ３３（３３Ｒ、
３３Ｇ、３３Ｂ）が配置されている。カラーフィルタ３
３（３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ）の上には、オーバーコー
ト層（保護層）３４が配置されている。

【００１８】オーバーコート層３４の上には、ポリイミ
ド等からなる配向膜３６が形成されている。図１で下側
の配向膜２３には、図５の破線で示す方向（０°の方
向）にラビング等の配向処理が施され、上側の配向膜３
６には、図５の実線で示す方向（９０°の方向）に配向
処理が施されている。

【００１９】液晶１３はカイラル剤が添加されたネマテ
ィック液晶から構成され、配向処理に従って下基板１１
から上基板１２に向けて時計回り方向に９０°（０°〜
−９０°）ツイストして配向している。

【００２０】図５に示すように、下側（光入射側）の偏
光板１４は、その透過軸が下側の配向膜２３に施された
配向処理の方向に垂直（９０°）になるように設定さ
れ、上側（光出射側）の偏光板１５は、その透過軸が下
側の偏光板１４の透過軸に垂直となるように設定されて
いる。

【００２１】このような構成の液晶表示素子の各画素
は、図６に拡大して示すように、第１の対向電極３１Ａ
が配置された通常画素Ａ1と、第２の対向電極３１Ｂが
配置された電圧降下画素Ａ2とに分割されている。

【００２２】通常画素Ａ1の液晶容量（第１液晶容量）
をＣLC1、電圧降下画素Ａ2の液晶容量（第２液晶容量）
をＣLC2、電極端子３７とデータライン端子４１との間
に印加される駆動電圧をＶ0とすると、各画素の等価回
路は図７に示すようになる。なお、カラーフィルタ３
３、オーバーコート層３４、配向膜３６、２３に印加さ
れる電圧は、通常画素Ａ1と電圧降下画素Ａ2とで等し
く、また、小さいため無視する。

【００２３】図７に示すように、通常画素Ａ1の液晶１
３に印加される電圧ＶLC1は、駆動電圧Ｖ0にほぼ等しい
値となる。また、通常画素Ａ2の液晶１３に印加される
電圧ＶLC2は数１で示される値となる。

【００２４】

【数１】ＶLC2＝Ｖ0×（ＣX／（ＣX＋ＣLC2））即ち、第２液晶容量ＣLC2に印加される電圧ＶLC2は、駆
動電圧Ｖ0が制御容量ＣXにより降圧された電圧である。

【００２５】通常画素Ａ1の液晶１３に印加される電圧
ＶLC1（≒Ｖ0）と、電圧降下画素Ａ2の液晶１３に印加
される電圧ＶLC2の大きさが異なるため、通常画素Ａ1の
液晶１３の配向状態と電圧降下画素Ａ2の液晶１３の配
向状態とは異なる。従って、通常画素Ａ1の液晶１３の
光学特性と、電圧降下画素Ａ2の液晶１３の光学特性と
が面積比に応じて平均されて、１画素全体の視野角が広
くなる。

【００２６】電圧ＶLC2は、制御容量ＣXの大きさを変え
ることにより、任意に変更、調整することができる。即
ち、電圧ＶLC2は図３に示す制御容量ＣXの材質又は大き
さを変えることにより、任意に変更、調整することがで
きる。従って、実験などにより、最適な電圧ＶLC2が得
られる時の条件を求め、この条件に従って制御容量ＣX
を形成する。

【００２７】この実施例によれば、対向基板１２上に制
御容量ＣXを構成しているので、製造過程でＴＦＴを破
壊する事態を防止でき、液晶表示素子の製造歩留まりを
向上させることができる。また、表示領域の外に制御容
量ＣXを形成しているので、表示画像にも悪影響を与え
ない。

【００２８】（第２実施例）第１実施例においては、対
向基板１２上に制御容量ＣXを形成したが、ＴＦＴ基板
１１と対向基板１２とを接続するクロス材により電圧降
下用のインピーダンスを構成してもよい。以下に、この
方法による第２実施例を説明する。

【００２９】第２実施例の対向基板１２上の電極の構成
を図８に、液晶表示素子の外観斜視図を図９に示す。図
８に示すように、第１の対向電極３１Ａは、対向基板１
２の端部でクロス電極端子３７Ａに接続されている。第
２の対向電極３１Ｂも同様に、対向基板１２の端部でク
ロス電極端子３７Ｂに接続されている。

【００３０】クロス電極端子３７Ａは、図９に示すよう
に、シール材ＳＣの外側（内側でもよい）に設けられた
クロス材３９Ａの一端に接続され、クロス材３９の他端
はＴＦＴ基板１１上に形成されたコモン電極端子４０に
接続されている。また、クロス電極端子３７Ｂは、クロ
ス材３９Ａに隣接して設けられたクロス材３９Ｂの一端
に接続され、クロス材３９Ｂの他端はコモン電極端子４
０に接続されている。クロス材３９Ａ及び３９Ｂは、金
ミクロパール等の導電性粒子を含有した樹脂等から構成
される導電性樹脂からなり、それぞれは異なった抵抗値
及び容量（寄生容量）値を有している。

【００３１】このような構成の液晶表示素子において、
コモン電極端子４０とデータライン端子４１との間に駆
動電圧Ｖ0を印加することにより、通常画素Ａ1の液晶１
３には駆動電圧Ｖ0がクロス材３９Ａにより降圧されて
印加され、電圧降下画素Ａ2の液晶１３には駆動電圧Ｖ0
がクロス材３９Ｂにより降圧されて印加される。従っ
て、クロス材３９Ａと３９Ｂのインピーダンスを異なら
せることにより、通常画素Ａ1の液晶１３に印加される
電圧と電圧降下画素Ａ2の液晶１３に印加される電圧と
を異ならせることができる。従って、第１実施例と同様
に、通常画素Ａ1と電圧降下画素Ａ2とで液晶１３の配向
状態を異ならせ、視野角を広げることができる。

【００３２】また、この実施例によれば、第１実施例と
同様に、製造過程でＴＦＴを破壊する事態を防止でき、
液晶表示素子の製造歩留まりを向上させることができ
る。さらに、クロス材３９Ａ，３９Ｂを用いてインピー
ダンス素子を形成しているので、電圧降下のために特別
の構成を設ける必要がない。

【００３３】なお、クロス材３９Ａ，３９Ｂでの電圧降
下量は、クロス材３９Ａ及び３９Ｂを構成する樹脂の材
質やサイズ、もしくは混入される金ミクロパールの含有
量を変更することにより調整できる。従って、目的とす
る視野角が得られるように、クロス材３９Ａ、３９Ｂの
構成を任意に調整することができる。

【００３４】本実施例においては、クロス材３９Ａ及び
クロス材３９Ｂをシール材ＳＣの外側にそれぞれ１カ所
ずつ構成したが、複数箇所にクロス材を配置してもよ
い。

【００３５】なお、駆動電圧Ｖ0を有効に利用するた
め、クロス材３９Ａと３９Ｂの一方、例えば、クロス材
３９Ａを導体とし、インピーダンスを低下させることが
望ましい。

【００３６】この発明は上記実施例に限定されず、種々
の変形及び応用が可能である。例えば、上記実施例によ
れば、画素を２分割したが、画素を３分割以上してもよ
い。

【００３７】また、上記実施例においては、カラーフィ
ルタを用いたカラー液晶表示素子にこの発明を適用した
が、白黒階調表示の液晶表示素子にも同様に適用可能で
ある。

【００３８】上下配向膜２３、３６に施す配向処理の方
向及び偏光板１４、１５の透過軸の配置は上記実施例に
限定されず、任意に変更可能である。例えば、光入射側
の偏光板１４の透過軸を下配向膜２３の配向処理と平行
としてもよい。また、光出射側の偏光板１５の透過軸を
下偏光板１４の透過軸と平行としてもよい。

【００３９】上記実施例においては、ＴＦＴ液晶表示素
子を例にこの発明を説明したが、この発明は、ＭＩＭを
アクティブ素子とする液晶表示素子にも適用可能であ
る。また、アクティブ素子を使用しないパッシブマトリ
クス方式の液晶表示素子にも適用可能である。

【００４０】この発明は、ＴＮ（ツイストネマティッ
ク）液晶表示素子に限らず、ＳＴＮ液晶表示などにも同
様に適用可能である。また、透過型液晶表示素子に限ら
ず、反射膜を備えた反射型液晶表示素子にも適用可能で
ある。この場合、反射膜側の偏光板を省略してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば各
画素を複数に分割し、一つの分割画素の液晶容量にイン
ピーダンス素子を直列に接続することにより、簡単な構
成で広視野角の液晶表示素子を高歩留率で製造すること
ができる。また、インピーダンス素子を、クロス材を用
いて構成することにより、付加的な構成のない簡単な構
成で広視野角の液晶表示素子を実現することができる。
また、表示領域の外にインピーダンス素子を配置してい
るので、表示画像に悪影響を与えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかるカラーＴＮ型液晶表
示素子の構成を示す断面図である。

【図２】ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。

【図３】対向基板の電極の構成を示す平面図である。

【図４】制御容量の構成例を示す断面図である。

【図５】配向処理の方向を示す図である。

【図６】この発明にかかる第１実施例の液晶表示素子の
１画素分の構成を示す断面図である。

【図７】第１実施例の液晶表示素子の１画素分の等価回
路図である。

【図８】第２実施例の対向基板の電極の構成を示す平面
図である。

【図９】第２実施例における液晶表示素子の斜視図であ
る。

【図１０】従来の構造の液晶表示素子を真正面から見た
場合のＶ−Ｔ特性図である。

【図１１】従来の構造の液晶表示素子を下方向の５０゜
から見た場合のＶ−Ｔ特性図である。

【符号の説明】

１１・・・ＴＦＴ基板、１２・・・対向基板、１３・・・液晶、
１４・・・偏光板、１５・・・偏光板、１６・・・液晶セル、２
１・・・ＴＦＴ、２２・・・画素電極、２３・・・配向膜、３１
Ａ・・・第１の対向電極、３１Ｂ・・・第２の対向電極、３２
・・・ブラックマスク、３３・・・カラーフィルタ、３４・・・
オーバーコート層、３６・・・配向膜、３７・・・電極端子、
３７Ａ、３７Ｂ・・・クロス電極端子、３９Ａ、３９Ｂ・・・
クロス材、４０・・・コモン電極端子、４１・・・データライ
ン端子、ＣX・・・制御容量、ＳＣ・・・シール材、ＧＬ・・・ゲ
ートライン、ＤＬ・・・データライン、Ａ1・・・通常画素、
Ａ2・・・電圧降下画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクティブ素子と、オンした前記アクティ
ブ素子を介して信号電圧が印加される第１の電極が形成
された第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、前記第２の基板の前記第１の基板に対向する面の各画素
領域に形成され、それぞれが各第１の電極に対向する第
２の電極及び第３の電極と、表示領域の外側に形成され、前記第２の電極に接続され
たインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子と前記第３の電極に接続された
電極端子と、前記第１と第２の基板間に封止された液晶と、を備え、前記電極端子と前記第１の電極との間に印加された駆動
電圧を、前記インピーダンス素子により降圧し、前記第
２の電極と前記第１の電極との間の液晶と、前記第３の
電極と前記第１の電極の間の液晶とに異なった電圧を印
加することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記電極端子は前記第１の基板に形成さ
れ、前記インピーダンス素子は、前記第２の電極を前記電極
端子に接続するためのクロス材から構成されている、こ
とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記クロス材は、導電材を含む樹脂から構
成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素
子。
【請求項４】前記表示領域の外に配置され、前記第３の
電極を前記電極端子に接続する第２のインピーダンス素
子を更に備えることを特徴とする請求項１、２又は３に
記載の液晶表示素子。