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JP2000147511A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number
JP2000147511A
JP2000147511A JP10324127A JP32412798A JP2000147511A JP 2000147511 A JP2000147511 A JP 2000147511A JP 10324127 A JP10324127 A JP 10324127A JP 32412798 A JP32412798 A JP 32412798A JP 2000147511 A JP2000147511 A JP 2000147511A
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
display device
crystal layer
crystal display
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10324127A
Other languages
English (en)
Inventor
Yohei Nakanishi
洋平 仲西
Seiji Tanuma
清治 田沼
Yoshimune Mayama
剛宗 間山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP10324127A priority Critical patent/JP2000147511A/ja
Priority to KR1019990050003A priority patent/KR100615928B1/ko
Priority to TW088119756A priority patent/TW548618B/zh
Priority to US09/439,607 priority patent/US6741310B1/en
Publication of JP2000147511A publication Critical patent/JP2000147511A/ja
Priority to US10/821,242 priority patent/US7092057B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＰＳ型液晶表示装置において、焼き付きを
低減し、応答速度を向上さ、安定性を向上させる。 【解決手段】 分子配向膜に紫外線照射を行なうことに
より、液晶分子の配向方向を規制し、さらに高抵抗液晶
を使った液晶層の抵抗を低減する。また画素領域中に配
向分割領域を形成し、画素電極あるいは対向電極の近傍
において液晶分子の配向方向を、駆動時配向方向により
近く設定する。また液晶層の抵抗を、高抵抗液晶中にに
不純物を導入することにより低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に液晶表示装置
に関し、特に液晶層に平行な電界により駆動される、い
わゆるＩＰＳ（in-plane switching）型の液晶表示装置
に関する。液晶表示装置は様々な情報処理装置におい
て、画像あるいは文字情報の表示装置として広く使われ
ている。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶表示装置では一対の基板
間に封入された液晶層に対して、前記基板に略垂直方向
に作用する電界を印加することにより、駆動を行なって
いた。これに対し、最近では前記一対の基板の一方に櫛
歯状の電極を形成し、前記液晶層に対して、前記基板に
平行な電界を印加することにより駆動する、いわゆるＩ
ＰＳ型の液晶表示装置が研究されている。
【０００３】図１（Ａ）および１（Ｂ）は、かかるＩＰ
Ｓ型液晶表示装置の原理を示す。図１（Ａ）を参照する
に、相互に対向する一対のガラス基板１１，１２の間に
は液晶分子１３Ａを含む液晶層１３が、それぞれ基板１
１上の分子配向膜１１Ａおよび基板１２上の分子配向膜
１２Ａを介して封入され、さらに前記ガラス基板１１お
よび１２の外側にはそれぞれ偏光板１１Ｂおよび１２Ｂ
が、相互に直交ニコル状態で形成される。また、前記ガ
ラス基板１１上には一対の電極１４Ａ，１４Ｂが、前記
分子配向膜１１Ａに覆われた状態で形成される。
【０００４】図１（Ａ）の非駆動状態では、前記電極１
４Ａおよび１４Ｂの間には電圧は印加されておらず、液
晶層１３中において液晶分子１３Ａは基板１１，１２に
略平行な面内において所定の方向に整列する。一方、図
１（Ｂ）に示す駆動状態では、前記電極１４Ａと１４Ｂ
との間に駆動電圧が印加され、その結果液晶層１３中に
誘起される液晶層１３に略平行な駆動電界１３Ｂによ
り、液晶分子１３Ａの方向が変化する。ＩＰＳ型液晶表
示装置では、かかる液晶分子１３Ａの方向の変化によ
り、光学的なスイッチングを行なう。その際、液晶分子
１３Ａの方向の変化が、従来のＴＮモード液晶表示装置
と異なり、液晶層１３に略平行な面内で生じるため、Ｉ
ＰＳ型液晶表示装置は一般に優れた視野角特性を有す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、このようなＩＰ
Ｓ型液晶表示装置では、従来のＴＮモード液晶表示装置
と異なり、基板１１に対向する基板１２上には電極が形
成されないため、特に分子配向膜１２Ａに分極が生じ易
く、長時間動作させると焼き付きが発生しやすい問題が
生じる。かかる焼き付きの問題を回避するには、液晶層
１３に、通常のＴＮモード液晶表示装置で使われている
液晶よりも低抵抗の液晶を使う必要があるが、このよう
な液晶は一般に誘電率が大きく、不純物を溶解しやすい
ため、汚染の影響を受けやすい。液晶表示装置の場合、
このような不純物は例えばシール材や分子配向膜から供
給される。液晶層が汚染されると、当然ながら液晶表示
装置の表示特性は劣化してしまう。
【０００６】また、従来のＩＰＳ型液晶表示装置では、
図１（Ｂ）の駆動状態において電界１３Ｂの方向が、特
に電極１４Ａ，１４Ｂの近傍において液晶層１３の面に
平行でなく、このため液晶分子１３Ａを駆動する成分が
比較的小さくなり、これに伴って液晶分子１３Ａの応答
速度が電極１４Ａ，１４Ｂの近傍で遅くなる問題が生じ
る。
【０００７】さらに、従来のＩＰＳ型液晶表示装置で
は、先に説明したように視野角特性は従来のＴＮモード
液晶表示装置よりも格段に向上したものの、さらなる向
上が望まれる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記の
課題を、請求項１に記載したように、第１および第２
の、相互に対向する基板と、前記第１および第２の基板
間に封入された液晶層と、前記第１の基板上に形成さ
れ、前記液晶層の面に略平行な電界を形成する電極構造
とを備えた液晶表示装置において、前記液晶層中には複
数の画素領域が画成されており、前記複数の画素領域の
各々には、液晶分子の前記液晶層の面内における配向方
向が相互に異なる複数の配向分割領域が画成されている
ことを特徴とする液晶表示装置により、または請求項２
に記載したように、前記複数の画素領域の各々は前記電
極構造に対応して形成されており、前記電極構造は前記
第１の基板上に相互に離間して形成された第１の電極と
第２の電極とを含み、前記複数の配向分割領域は、前記
第１の電極に隣接した第１の配向分割領域と、前記第２
の電極に隣接した第２の配向分割領域と、前記第１およ
び第２の配向分割領域の間に介在する第３の配向分割領
域とを含み、前記液晶分子は、前記第１および第２の配
向分割領域においては前記液晶層の面内において前記電
界の方向に対して第１の角度をなす第１の配向方向に配
向し、前記第３の配向分割領域においては前記液晶層の
面内において前記電界の方向に対して前記第１の角度よ
りも大きい第２の角度をなす第２の配向方向に配向して
いることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置によ
り、または請求項３に記載したように、前記第２の角度
は約５０°以上で約７５°以下であることを特徴とする
請求項２記載の液晶表示装置により、または請求項４に
記載したように、前記第１および第２の電極は互いに実
質的に平行に延在し、相互に隣接する一対の画素におい
ては、前記第１および第２の配向方向は、前記第１およ
び第２の電極の延在方向に対して対称的な関係にあるこ
とを特徴とする請求項２〜３のうち、いずれか一項記載
の液晶表示装置により、または請求項５に記載したよう
に、前記液晶層は、約１×１０13Ω・ｃｍ以上の初期抵
抗率を有する液晶よりなることを特徴とする請求項１〜
４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置により、ま
たは請求項６に記載したように、前記液晶層は、前記初
期抵抗率よりも実質的に低い抵抗率を有することを特徴
とする請求項５記載の液晶表示装置により、または請求
項７に記載したように、第１および第２の、相互に対向
する基板と、前記第１および第２の基板間に封入された
液晶層と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶層の
面に略平行な電界を形成する電極構造と、前記第１およ
び第２の基板との間に介在するスペーサとを備えた液晶
表示装置において、前記液晶層は約１×１０14Ω・ｃｍ
の初期抵抗率を有する液晶よりなり、前記スペーサは前
記液晶層中に不純物を放出することを特徴とする液晶表
示装置により、または請求項８に記載したように、前記
スペーサは表面にエポキシ樹脂を担持することを特徴と
する請求項７記載の液晶表示装置により、または請求項
９に記載したように、前記液晶層は、約１×１０13Ω・
ｃｍ以上の初期抵抗率を有する液晶よりなることを特徴
とする請求項７または８記載の液晶表示装置により、ま
たは請求項１０に記載したように、前記液晶層は、前記
初期抵抗率よりも実質的に低い抵抗率を有することを特
徴とする請求項９記載の液晶表示装置により、または請
求項１１に記載したように、第１および第２の、相互に
対向する基板と、前記第１および第２の基板間に封入さ
れた液晶層と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶
層の面に略平行な電界を形成する電極構造とを備えた液
晶表示装置において、前記液晶層中には複数の画素領域
が、おのおの前記電極構造に対応して画成されており、
前記複数の画素領域の各々には、電気光学特性の異なる
複数の領域が画成されていることを特徴とする液晶表示
装置により、または請求項１２に記載したように、前記
複数の画素領域の各々において、前記電極構造は複数の
電極指を有する櫛形電極よりなり、前記櫛形電極中には
前記複数の電極指が、相互に異なった複数の間隔で形成
されていることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示
装置により、または請求項１３に記載したように、前記
電極構造は複数の電極指を有する櫛形電極よりなり、前
記電極指の間隔が、前記画素領域内において変化するこ
とを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置により、
または請求項１４に記載したように、前記複数の画素領
域の各々において、前記電極構造は複数の電極指を有す
る櫛形電極よりなり、前記櫛形電極中には前記複数の電
極指が、相互に異なった幅で形成されていることを特徴
とする請求項１１記載の液晶表示装置により、または請
求項１５に記載したように、前記複数の画素領域の各々
において、前記液晶層の厚さが、前記液晶層の面に略平
行に作用する前記電界の方向に略直交する方向に変化す
ることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置によ
り、または請求項１６に記載したように、前記複数の画
素領域の各々において、前記液晶層中の液晶分子の配向
方向が、前記液晶層の面に略平行に作用する前記電界の
方向に略直交する方向に沿って変化することを特徴とす
る請求項１１記載の液晶表示装置により、または請求項
１７に記載したように、前記複数の画素領域の各々にお
いて、前記液晶層中の液晶分子のチルト角が、前記液晶
層の面に略平行に作用する前記電界の方向に略直交する
方向に沿って変化することを特徴とする請求項１１記載
の液晶表示装置により、または請求項１８に記載したよ
うに、第１および第２の、相互に対向する基板と、前記
第１および第２の基板間に封入された液晶層と、前記第
１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略平行な電界
を形成する電極構造とを備えた液晶表示装置の製造方法
において、前記第１および第２の基板上にそれぞれ形成
された分子配向膜に、偏光した紫外線を照射する工程を
含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法により、
または請求項１９に記載したように、前記偏光した紫外
線を照射する工程は、前記紫外線の偏光面を、所望の液
晶分子の配向方向に一致させて実行されることを特徴と
する請求項１８記載の液晶表示装置の製造方法により、
または請求項２０に記載したように、前記偏光した紫外
線を照射する工程は、非画素領域のドーズ量を画素領域
のドーズ量よりも増加させて実行されることを特徴とす
る請求項１８または１９記載の液晶表示装置の製造方法
により、または請求項２１に記載したように、第１およ
び第２の、相互に対向する基板と、前記第１および第２
の基板間に封入された液晶層と、前記第１の基板上に形
成され、前記液晶層の面に略平行な電界を形成する電極
構造とを備えた液晶表示装置の製造方法において、前記
液晶層中に不純物を導入する工程を含むことを特徴とす
る液晶表示装置の製造方法により、解決する。
【０００９】［作用］本発明の第１の特徴によれば、Ｉ
ＰＳ型の液晶表示装置の応答速度が、画素内における非
駆動状態での液晶分子の配向方向を、横駆動電界成分の
大きさが小さい電極近傍において駆動状態により近くな
るようにツイストさせることにより、実質的に向上す
る。
【００１０】本発明の第２の特徴によれば、ＩＰＳ型の
液晶表示装置において、分子配向膜に対して、偏光した
紫外線の照射を、所望の液晶分子配向方向に偏光面を合
わせて行なうことにより、液晶分子を所望の配向方向に
配向させると同時に液晶層の抵抗率を低下させることが
できる。このため、初期抵抗率が高く、安定性の高い液
晶を液晶層として使いながら、同時に残像の形成を効果
的に抑制することができる。
【００１１】本発明の第３の特徴によれば、ＩＰＳ型の
液晶表示装置において、液晶層中に不純物を導入するこ
とにより、液晶層の抵抗率を低下させることができる。
このため、初期初期抵抗率が高く、安定性の高い液晶を
液晶層として使いながら、同時に残像の形成を効果的に
抑制することができる。かかる不純物の導入は、液晶層
中に均一に分散されるスペーサから行なうのが好都合で
ある。
【００１２】本発明の第４の特徴によれば、ＩＰＳ型の
液晶表示装置において、画素領域中に電気光学特性の異
なる複数の領域を形成することにより、液晶表示装置の
全体的な電気光学特性がこれら複数の領域の特性の重畳
として得られ、このため中間調の反転や着色等の、視野
角特性に関連した問題を効果的に抑制することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】［第１実施例］図２（Ａ），
（Ｂ）は本発明の第１実施例によるＩＰＳ型液晶表示装
置２０の構成を示す。図２（Ａ）を参照するに、液晶表
示装置２０は一対の相互に対向するガラス基板２１およ
び２２と、前記基板２１，２２の間のスペースに封入さ
れた液晶層２３とよりなり、前記基板２１上にはゲート
電極２４Ａ，画素電極２４Ｂおよびソース電極２４Ｃを
含むＴＦＴが形成されている。図２（Ａ）に示すように
前記ゲート電極２４Ａはガラス基板２１上においてＴＦ
Ｔのゲート絶縁膜を構成する絶縁膜２１Ａにより覆われ
ており、前記画素電極２４Ｂおよびソース電極２４Ｃは
前記絶縁膜２１Ａ上に形成されている。また、前記ガラ
ス基板２１上には前記画素電極２４Ｂから離間して対向
電極２４Ｄが、前記絶縁膜２１Ａにより覆われて形成さ
れている。前記ＴＦＴは前記絶縁膜２１Ａ上に形成され
た分子配向膜２１Ｂにより覆われており、前記液晶層２
３は前記分子配向膜２１に接して形成される。前記画素
電極２４Ｂと対向電極２４Ｄとの間に、液晶表示装置２
０の画素領域が形成される。
【００１４】さらに、前記対向基板２２上には、前記基
板２１上のＴＦＴに対応して遮光マスクパターン２２Ａ
が形成され、前記遮光マスクパターン２２Ａに隣接して
カラーフィルタ２２Ｃが、前記基板２１上の電極２４Ｂ
と電極２４Ｄとの間の画素領域に対応するように形成さ
れる。前記遮光マスクパターン２２Ａおよびカラーフィ
ルタ２２Ｃは、前記液晶層２３に、前記分子配向膜２１
Ｂと反対側で接する分子配向膜２２Ｂにより覆われる。
【００１５】さらに、前記基板２１の下側面上には偏光
板２５が、また基板２２の上側面上には偏光板２６が、
直交ニコル状態で形成される。図２（Ｂ）は、前記液晶
表示装置２０中の電極パターンを示す平面図である。図
２（Ｂ）を参照するに、前記ゲート電極２４Ａに対応す
るゲートバスラインと前記ソース電極２４Ｃに対応する
ソースバスラインの交点にＴＦＴが形成されており、画
素電極２４Ｂおよび対向電極２４Ｄは、前記ソースバス
ラインの延在方向に平行に延在する。
【００１６】かかる構成の液晶表示装置２０では、前記
ＴＦＴがオンすることにより、前記画素電極２４Ｂと対
向電極２４Ｄとの間に、前記液晶層２３の面に略平行に
作用する電界が誘起され、その結果、液晶層２３中の液
晶分子２３Ａの配向方向が前記液晶層２３の面内で変化
する。かかる液晶分子２３Ａの配向方向の変化により、
液晶表示装置を通過する光がオンオフされる。
【００１７】図３（Ａ）は本実施例による液晶表示装置
２０の図２（Ｂ）のＡ−Ａ’に沿った断面図を、また図
３（Ｂ）は図３（Ａ）に対応する平面図を示す。図３
（Ａ），（Ｂ）を参照するに、前記画素電極２４Ｂとそ
の両側の対向電極２４Ｄとの間には画素領域２３1 ，２
３2 が形成されるが、前記画素領域２３1および２３2
の各々は、電極２４Ｂあるいは２４Ｄに隣接した領域θ
2 と、前記一対の領域θ2 の間に介在する領域θ1 とに
分割されている。図３（Ｂ）を参照するに、前記領域θ
1 では非駆動状態における液晶分子２３Ａの配向方向
（長軸方向）が、前記画素電極２４Ｂの延在方向、換言
するとソースバスライン２４Ｃの延在方向に対して典型
的には１５°程度の値の角度θ1 をなすのに対し、前記
領域θ2 では、同じく非駆動状態における液晶分子２３
Ａの配向方向が、前記ソースバスライン２４Ｃの延在方
向に対して、前記角度θ1 よりも大きい、典型的には約
３０°の角度θ2 をなす。
【００１８】換言すると、前記液晶分子２３Ａは、液晶
表示装置２０の非駆動状態において、前記領域θ1 では
電極２４Ｂと２４Ｄとの間に形成される電界Ｅの方向に
対して約７５°の角度をなすのに対し、領域θ2 では約
６０°の角度をなす。このように、液晶分子２３Ａの配
向方向を、液晶表示装置２０の非駆動状態において、駆
動状態の方向により近く設定しておくことにより、液晶
分子を駆動する電界の横方向成分が小さい画素電極２４
Ｂあるいは対向電極２４Ｄ近傍の領域においても、液晶
分子は駆動電界の印加と共に速やかに配向方向を所望の
配向方向に変化させ、液晶表示装置は優れた応答特性を
示す。
【００１９】実際に、図３（Ａ），（Ｂ）の構成を有す
る６４０×４８０画素のＩＰＳ型液晶表示装置を作製
し、その応答特性を調べたところ、立ち上がり応答時間
ｔonと立ち下がり応答時間ｔoff の和が、かかる配向分
割構成を採用しない従来の構成の液晶表示装置における
６５ｍ秒の値に対して５０ｍ秒と改善されるのが確認さ
れた。ただし、この実験では、液晶層２３として、誘電
率異方性Δεが８．０で初期抵抗率が約１×１０14Ω・
ｃｍの、Ｆ系成分および中性成分のみよりなる液晶を、
日本合成ゴム（株）から商品名ＡＬ１０５４で供給され
る分子配向膜と組み合わせて使った。また、図３
（Ａ），（Ｂ）に示す配向分割構成は、マスク工程と組
み合わせたラビング法により行なった。
【００２０】図３（Ａ），（Ｂ）の配向分割構成におい
ては、前記領域θ2 では液晶分子の配向方向が主領域θ
1 における配向方向からずれているために、多少の光の
漏れが生じることがある。このため、前記領域θ2 の幅
は１μｍ以下に設定するのが好ましい。この場合、画素
領域２３1 あるいは２３2 の幅を６μｍとすると主領域
θ1 の幅は、図３（Ｂ）に示すように約４μｍとなる。
【００２１】図３（Ａ），（Ｂ）の構成においては、前
記画素電極２４Ｂを隔てて隣接する画素領域２３1 およ
び２３2 における液晶分子の配向方向は、前記画素電極
２４Ｂに対して対称的に設定されている。このように設
定することで、液晶表示装置２０の視野角特性をさらに
向上させることができる。一方、図４（Ａ），（Ｂ）に
示すように、画素領域２３1 および２３2 を、液晶分子
の配向が同一になるように形成してもよい。すなわち、
図４（Ａ），（Ｂ）の配向分割構成では、画素領域２３
1 における配向分割構成が画素領域２３2においても繰
り返されている。
【００２２】図４（Ａ），（Ｂ）の構成のその他の特徴
および利点は図３（Ａ），（Ｂ）のものと同様であり、
説明を省略する。 ［第２実施例］ところで、先にも説明したように、この
ようなＩＰＳ型の液晶表示装置では、信頼性の高い安定
な動作を確保するには液晶層２３として大きい初期抵抗
率を有する液晶を使うのが望ましいが、かかる初期抵抗
率の大きい液晶を使うと、いわゆる焼き付き、すなわち
残像の問題が発生しやすい。
【００２３】これに対し、本実施例では、液晶表示装置
２０の製造の際に、分子配向膜２１Ｂ．２２Ｂに紫外線
照射を行なうことにより、液晶層２３として初期抵抗率
の大きい液晶を使いながら、しかも液晶層２３の抵抗値
を減少させることができる。その際、前記紫外線照射を
偏光紫外ビームを使って行なうことにより、分子配向膜
２１Ｂ，２２Ｂが規制する液晶分子の配向方向を、前記
偏光紫外ビームの偏光面の方向に一致させることができ
る。
【００２４】以下の表１は、図２（Ａ），（Ｂ）の液晶
表示装置２０を形成する際に、液晶層２３中における液
晶分子配向方向の規制を、分子配向膜２１Ｂおよび２２
Ｂへの偏光紫外ビームの照射により行なった場合の残像
試験の結果を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１を参照するに、実験例１においては、
前記分子配向膜２１Ｂ，２２Ｂとして前記日本合成ゴム
（株）から商品名ＡＬ１０５４で供給される分子配向膜
を使い、前記偏光紫外ビームを前記分子配向膜上に、約
６Ｊ／ｃｍ2 の照射量で一様に照射した。さらに、この
ようにして処理された分子配向膜２１Ｂ，２２Ｂを担持
するガラス基板により液晶パネルを組み立て、液晶層１
３として、先に説明した誘電率異方性Δεが８．０で初
期抵抗率が約１×１０14Ω・ｃｍの、Ｆ系成分および中
性成分のみよりなる高抵抗液晶を使って液晶表示装置２
０を作製した。ただし、この場合、図３（Ａ），（Ｂ）
あるいは図４（Ａ），（Ｂ）に示す配向分割構造は形成
されていない。
【００２７】また、比較例として、前記実験例と同様な
構成を有し、ただし分子配向膜２１Ｂ，２２Ｂの処理を
ラビングで行ない、紫外線照射を省略した液晶表示装置
をも作製した。試験は、液晶表示装置作製直後の状態、
１２時間の焼き付き試験後の状態、２４時間の焼き付き
試験後の状態、およびさらにランニング試験を５０°Ｃ
で５００時間行なった後の状態の液晶表示装置につい
て、表示むらの有無を目視で判定することにより行なっ
た。また前記焼き付き試験は、固定パターンを連続して
表示することにより行なった。前記ランニング試験で
は、前記２４時間焼き付き試験で発生した表示むら以外
に、さらに表示むらが出現するかどうかが検査された。
【００２８】表１を参照するに、比較例では１２時間お
よび２４時間の焼き付き試験において顕著な表示むらが
発生したいたのに対し、実験例１では１２時間の焼き付
き試験で全く表示むらは観察されず、２４時間の焼き付
き試験においても、液晶表示装置を正面から見る限り、
表示むらは観察されなかった。一方、前記実験例１で
は、斜め方向から表示を見た場合に多少の表示むらが生
じているのが観察された。
【００２９】これに対し、実験例２では、図３（Ａ），
（Ｂ）に示す画素領域θ1 を約６Ｊ／ｃｍ2 の照射量で
照射し、画素間の領域θ2 を約１２Ｊ／ｃｍ2 の照射量
で照射した場合の試験結果を示す。ただし、この実験で
は、前記領域θ1 およびθ2において紫外光の偏光面は
変化させていない。このため、図３（Ａ），（Ｂ）に示
す配向分割構成は形成されていない。
【００３０】実験例２よりわかるように、前記画素間領
域θ2 において偏光紫外ビームの照射量を増大させるこ
とにより、初期表示、１２時間焼き付き試験後の表示、
２４時間焼き付き試験後の表示、およびランニング試験
後の表示のいずれにおいても、表示むらは解消された。
さらに、表１中の実験例３では、前記実験例２における
画素間領域θ2 への偏光紫外ビームの照射の際にマスク
工程を使い、偏光面を変化させることにより図３
（Ａ），（Ｂ）あるいは図４（Ａ），（Ｂ）に示す配向
分割構成を形成した場合を示す。この場合にも、前記画
素間領域θ2 において偏光紫外ビームの照射量は領域θ
1 の２倍の１２Ｊ／ｃｍ2 に設定されている。
【００３１】実験例３の結果よりわかるように、初期表
示、１２時間焼き付き試験後の表示、２４時間焼き付き
試験後の表示、およびランニング試験後の表示のいずれ
においても、表示むらは解消された。また、実験例３で
は、前記配向分割構成を採用することにより、液晶表示
装置の応答速度が向上する。 ［第３実施例］図５は、本発明の第３実施例による液晶
表示装置３０の構成を示す。ただし、図５中、先に説明
した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
【００３２】図５を参照するに、液晶表示装置３０では
液晶層１３として、先の実施例と同様にＦ系成分および
中性成分のみを含む高抵抗液晶を使い、液晶層１３の抵
抗率を減少させるために、前記液晶層１３中に不純物を
導入する。図５の例では、前記液晶層２３中に一様に分
散されるスペーサ３１の表面にエポキシ樹脂を塗布して
おき、前記スペーサ３１から不純物を液晶層２３中に放
出させる。例えば、このようなエポキシ樹脂を塗布した
スペーサ３１を抵抗率が約１×１０14Ω・ｃｍの液晶１
００ｇに対して０．００３ｇ混入し、１００°Ｃで６０
分間放置することにより、液晶層１３の抵抗率を約１×
１０12Ω・ｃｍまで低下させることができる。
【００３３】図５の液晶表示装置３０について１１．３
インチＳＶＧＡモードＴＦＴ表示パネルを作製し、これ
について焼き付き試験を行なったところ、分子配向膜２
１Ｂおよび２２Ｂの配向処理をラビングにより行なった
場合でも、先に表１で説明した実験例１あるいは２と同
様な結果が得られた。液晶層２３の抵抗率の不純物の導
入による低減は、図５の液晶表示装置３０に示したスペ
ーサ３１表面からの不純物の放出に限定されるものでは
なく、例えば前記高抵抗液晶層２３にＣＮ等の不純物す
なわちＣＮ成分を含む初期抵抗が低い液晶を導入するこ
とにより行なってもよい。この場合にも、液晶層２３の
抵抗率が低いため、表示の焼き付きは効果的に抑制でき
る。
【００３４】本実施例においては、液晶層２３として使
用している液晶が元来高抵抗のものであるため、シール
部材の溶解等による劣化は抑制され、液晶表示装置は長
期間にわたり、高い信頼性を示す。 ［第４実施例］図６は典型的な従来のＩＰＳ型液晶表示
装置の電気光学特性、特に駆動電圧Ｖと透過率Ｔの関係
を示す。
【００３５】図６を参照するに、破線は液晶表示装置を
正面から見た場合の特性を、また実線は斜め方向（液晶
表示装置から見た方位角が１３５°で極角が６０°の方
向）から見た場合の特性を示す。図６を参照するに、駆
動電圧が３Ｖ以下の領域において、液晶表示装置を前記
斜め方向から見た場合に透過率Ｔが駆動電圧Ｖと共に減
少する反転現象が見られることがわかる。
【００３６】図７（Ａ）は、図７（Ｂ）に示す櫛歯状電
極を有するＩＰＳ型液晶表示装置において、電極間隔を
変化させた場合の透過率Ｔ駆動電圧Ｖとの関係を、特に
駆動電圧Ｖが３Ｖ以下の範囲において拡大して示す。た
だし、図７（Ｂ）の櫛歯状電極は基本的には図２（Ｂ）
に示す画素電極２４Ｂと対向電極２４Ｄとよりなり、前
記画素電極２４Ｂおよび対向電極２４Ｄはそれぞれ複数
の相互に略平行に延在する電極指を含む。
【００３７】図７（Ａ）を参照するに、電気光学特性、
特に透過率Ｔの反転が最大になる電圧Ｖの値は電極間隔
が６μｍの場合と１５μｍの場合で異なっており、両者
を平均すると反転量が減少することがわかる。そこで、
本実施例では図２（Ａ）に示すＩＰＳ型液晶表示装置２
０において、同一画素領域内に電気光学特性の異なった
複数の領域を形成することにより、前記透過率Ｔと駆動
電圧Ｖとの間の関係を平均化し、これにより表示特性
の、特に液晶表示装置を斜め方向から見た場合に生じや
すい反転の問題を軽減する。
【００３８】図８（Ａ）は、このような電気光学特性の
異なった複数の領域を画素領域中に形成するための櫛歯
状電極の構成を示す。図８（Ａ）を参照するに、本実施
例では図７（Ｂ）の櫛歯状電極において、画素電極２４
Ｂと対向電極２４Ｄとを横方向にずらした構成を有し、
その結果前記櫛歯状電極中には大きさがＷ1 の電極間隔
と、前記間隔Ｗ1 よりも大きいＷ2 の電極間隔とが形成
される。図８（Ａ）の櫛歯状電極を使うことにより、電
極間隔がこのように異なる、換言すると電気光学特性が
異なる領域が単一の画素領域中に形成され、これらの異
なった電気光学特性が平均化されるため、本実施例によ
る液晶表示装置は反転現象の少ない、優れた視野角特性
を示す。
【００３９】図８（Ａ）の櫛歯状電極の代わりに、図８
（Ｂ）に示すように対向電極２４Ｄ中の電極指の幅を変
化させた電極構成を使っても同様な効果が得られる。さ
らに、図９（Ａ）はＩＰＳ型液晶表示装置の櫛歯状電極
において、画素電極２４Ｂ上の電極指２４ｂをテーパ状
に形成した場合を、また図９（Ｂ）は画素電極２４Ｂの
電極指２４ｂおよび対向電極２４Ｄの電極指２４ｄを鋸
歯状に形成した場合を示す。いずれの場合でも、図７
（Ａ）で説明したように電気光学特性が平均化され、液
晶表示装置の視野角特性が改善される。
【００４０】図１０（Ａ），（Ｂ）は、解像度が１０２
４×７６５のＩＰＳ型１５インチ液晶表示装置を、図７
（Ｂ）の櫛歯状電極を使って形成した場合と図８（Ａ）
の櫛歯状電極を使って形成した場合の視野角特性をそれ
ぞれ示す。ただし、図１０（Ａ），（Ｂ）中、ＣＲはコ
ントラスト比を示す。図１０（Ａ）を参照するに、液晶
表示装置は非常に優れた視野角特性を有するのがわかる
が、方位角が約４５度の方向に顕著な反転が生じること
がわかる。
【００４１】これに対し、図７（Ｂ）の櫛歯状電極を使
った液晶表示装置では、前記約４５°方向の反転は消滅
していることがわかる。このような画素領域内における
電気光学特性の異なる複数の領域の形成は、前記櫛歯状
電極を使う方法以外にも、図１１に示すように液晶層１
３の厚さを変化させる方法によっても、あるいは図１２
に示すようにように液晶分子２３Ａの非駆動時の配向方
向を画素領域内において変化させる方法によっても、あ
るいは図１３に示すように液晶分子２３Ａの非駆動時の
チルト方向を、画素領域内において変化させることによ
っても実現可能である。ただし、図１１〜１３は、図２
（Ｂ）の電極構造を有する液晶表示装置の、画素電極２
４Ｂあるいは対向電極２４Ｄに沿った、ソースバスライ
ン方向の断面図である。
【００４２】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。
【００４３】
【発明の効果】請求項１〜３記載の本発明の特徴によれ
ば、第１および第２の、相互に対向する基板と、前記第
１および第２の基板間に封入された液晶層と、前記第１
の基板上に形成され、前記液晶層の面に略平行な電界を
形成する電極構造とを備えた液晶表示装置において、前
記液晶層中の複数の画素領域の各々に、液晶分子の前記
液晶層の面内における配向方向が相互に異なる複数の配
向分割領域を形成することにより、いわゆるＩＰＳ型の
液晶表示装置の応答速度を向上させることができる。
【００４４】請求項４記載の本発明の特徴によれば、相
互に隣接する一対の画素において前記第１および第２の
配向方向を対称的に形成することにより、液晶表示装置
の視野角特性をさらに向上させることができる。請求項
６〜１０記載の本発明の特徴によれば、前記液晶層とし
て初期抵抗率の高い液晶を使いながら、しかも液晶層の
抵抗率を低減させ、表示の焼き付き効果を最小化するこ
とが可能になる。
【００４５】請求項１１〜１７記載の本発明の特徴によ
れば、第１および第２の、相互に対向する基板と、前記
第１および第２の基板間に封入された液晶層と、前記第
１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略平行な電界
を形成する電極構造とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶層中の画素領域の各々に、電気光学特性の異な
る複数の領域を形成することにより、液晶表示装置全体
の電気光学特性がこれらの領域の電気光学特性の平均化
されたものになり、表示の反転等の視野角の劣化に関係
する問題が軽減される。
【００４６】請求項１８記載の本発明の特徴によれば、
第１および第２の、相互に対向する基板と、前記第１お
よび第２の基板間に封入された液晶層と、前記第１の基
板上に形成され、前記液晶層の面に略平行な電界を形成
する電極構造とを備えた液晶表示装置の製造方法におい
て、前記第１および第２の基板上にそれぞれ形成された
分子配向膜に、偏光した紫外線を照射することにより、
抵抗率の高い安定した液晶を使いながら、同時に液晶層
の抵抗を低下させることができ、表示の焼き付きの問題
が実質的に軽減される。
【００４７】請求項１９記載の本発明の特徴によれば、
分子配向膜に紫外線を照射する工程を、紫外線の偏光面
が所望の液晶分子の配向方向に一致するように実行する
ことにより、液晶層の抵抗を低下させると同時に分子配
向膜に所望の配向処理を行なうことができる。請求項２
０記載の本発明の特徴によれば、前記偏光した紫外線を
照射する工程を、非画素領域のドーズ量が画素領域のド
ーズ量よりも大きくなるように実行することにより、画
素領域に影響を与えることなく液晶層の抵抗率を低減で
き、液晶表示装置の焼き付き特性を始めとする表示特性
を大きく向上させることが可能になる。
【００４８】請求項２１記載の本発明の特徴によれば、
ＩＰＳ型の液晶表示装置の製造方法において、前記液晶
層中に不純物を導入することにより、安定で信頼性の高
い高抵抗液晶を使いながら、しかも液晶層の抵抗率を低
減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は従来のＩＰＳ型液晶表示装置
の原理を説明する図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は本発明第１および第２実施例
によるＩＰＳ型液晶表示装置の構成を示す図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は本発明第１実施例によるＩＰ
Ｓ型液晶表示装置の構成を示す図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は本発明第１実施例のＩＰＳ型
液晶表示装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例によるＩＰＳ型液晶表示装
置の構成を示す図である。
【図６】従来のＩＰＳ型液晶表示装置の電気光学特性を
示す図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４実施例によるＩ
ＰＳ型液晶表示装置の原理を示す図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４実施例によるＩ
ＰＳ型液晶表示装置で使われる電極の例を示す。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４実施例によるＩ
ＰＳ型液晶表示装置で使われる電極の別の例を示す。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４実施例による
ＩＰＳ型液晶表示装置の視野角特性を従来のものと比較
して示す図である。
【図１１】本発明の第４実施例によるＩＰＳ型液晶表示
装置の別の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施例によるＩＰＳ型液晶表示
装置のさらに別の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施例によるＩＰＳ型液晶表示
装置のさらに別の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，１２，２１，２２ ガラス基板 １１Ａ，１２Ａ，２１Ｂ，２２Ｂ 分子配向膜 １１Ｂ，１２Ｂ，２５，２６ 偏光板 １３，２３ 液晶層 １３Ａ，２３Ａ 液晶分子 ２０，３０ ＩＰＳ型液晶表示装置 ２２Ａ 遮光マスクパターン ２２Ｃ カラーフィルタ ２３1 ，２３2 画素領域 ２４Ａ ゲート電極 ２４Ｂ 画素電極 ２４ｂ，２４ｄ 電極指 ２４Ｃ ソース電極 ２４Ｄ 対向電極 ３１ スペーサ
フロントページの続き (72)発明者 間山 剛宗 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 FA10 FA14 GA02 GA18 HA03 HA08 JA04 JA28 KA29 LA02 MA07 MA10 MA20 2H090 HB07Y HC05 HC13 HD14 JB02 JC17 KA04 KA18 LA04 MA02 MA07 MA15 MB12 2H092 GA14 JA26 JA29 JA35 JA38 JA39 JA42 JA43 JA44 JB13 JB23 JB27 JB32 JB33 JB36 JB38 JB51 JB63 JB69 KA05 KA07 KB14 MA05 MA08 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA27 MA31 MA35 MA37 MA41 NA04 NA05 NA24 NA25 NA26 NA27 NA29 PA02 PA08 QA18 5C094 AA12 AA13 BA03 BA43 CA19 CA23 DA13 EA04 EA07 EB02 EC04 ED02 ED14 ED15

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１および第２の、相互に対向する基板
    と、前記第１および第２の基板間に封入された液晶層
    と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略
    平行な電界を形成する電極構造とを備えた液晶表示装置
    において、 前記液晶層中には複数の画素領域が画成されており、 前記複数の画素領域の各々には、液晶分子の前記液晶層
    の面内における配向方向が相互に異なる複数の配向分割
    領域が画成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の画素領域の各々は前記電極構
    造に対応して形成されており、前記電極構造は前記第１
    の基板上に相互に離間して形成された第１の電極と第２
    の電極とを含み、前記複数の配向分割領域は、前記第１
    の電極に隣接した第１の配向分割領域と、前記第２の電
    極に隣接した第２の配向分割領域と、前記第１および第
    ２の配向分割領域の間に介在する第３の配向分割領域と
    を含み、前記液晶分子は、前記第１および第２の配向分
    割領域においては前記液晶層の面内において前記電界の
    方向に対して第１の角度をなす第１の配向方向に配向
    し、前記第３の配向分割領域においては前記液晶層の面
    内において前記電界の方向に対して前記第１の角度より
    も大きい第２の角度をなす第２の配向方向に配向してい
    ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の角度は約５０°以上で約７５
    °以下であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示
    装置。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２の電極は互いに実質
    的に平行に延在し、相互に隣接する一対の画素において
    は、前記第１および第２の配向方向は、前記第１および
    第２の電極の延在方向に対して対称的な関係にあること
    を特徴とする請求項２〜３のうち、いずれか一項記載の
    液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記液晶層は、約１×１０13Ω・ｃｍ以
    上の初期抵抗率を有する液晶よりなることを特徴とする
    請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の液晶表示装
    置。
  6. 【請求項６】 前記液晶層は、前記初期抵抗率よりも実
    質的に低い抵抗率を有することを特徴とする請求項５記
    載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 第１および第２の、相互に対向する基板
    と、前記第１および第２の基板間に封入された液晶層
    と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略
    平行な電界を形成する電極構造と、前記第１および第２
    の基板との間に介在するスペーサとを備えた液晶表示装
    置において、 前記液晶層は約１×１０14Ω・ｃｍの初期抵抗率を有す
    る液晶よりなり、前記スペーサは前記液晶層中に不純物
    を放出することを特徴とする液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記スペーサは表面にエポキシ樹脂を担
    持することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記液晶層は、約１×１０13Ω・ｃｍ以
    上の初期抵抗率を有する液晶よりなることを特徴とする
    請求項７または８記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記液晶層は、前記初期抵抗率よりも
    実質的に低い抵抗率を有することを特徴とする請求項９
    記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 第１および第２の、相互に対向する基
    板と、前記第１および第２の基板間に封入された液晶層
    と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略
    平行な電界を形成する電極構造とを備えた液晶表示装置
    において、前記液晶層中には複数の画素領域が、おのお
    の前記電極構造に対応して画成されており、 前記複数の画素領域の各々には、電気光学特性の異なる
    複数の領域が画成されていることを特徴とする液晶表示
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記複数の画素領域の各々において、
    前記電極構造は複数の電極指を有する櫛形電極よりな
    り、前記櫛形電極中には前記複数の電極指が、相互に異
    なった複数の間隔で形成されていることを特徴とする請
    求項１１記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記電極構造は複数の電極指を有する
    櫛形電極よりなり、前記電極指の間隔が、前記画素領域
    内において変化することを特徴とする請求項１１記載の
    液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記複数の画素領域の各々において、
    前記電極構造は複数の電極指を有する櫛形電極よりな
    り、前記櫛形電極中には前記複数の電極指が、相互に異
    なった幅で形成されていることを特徴とする請求項１１
    記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記複数の画素領域の各々において、
    前記液晶層の厚さが、前記液晶層の面に略平行に作用す
    る前記電界の方向に略直交する方向に変化することを特
    徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記複数の画素領域の各々において、
    前記液晶層中の液晶分子の配向方向が、前記液晶層の面
    に略平行に作用する前記電界の方向に略直交する方向に
    沿って変化することを特徴とする請求項１１記載の液晶
    表示装置。
  17. 【請求項１７】 前記複数の画素領域の各々において、
    前記液晶層中の液晶分子のチルト角が、前記液晶層の面
    に略平行に作用する前記電界の方向に略直交する方向に
    沿って変化することを特徴とする請求項１１記載の液晶
    表示装置。
  18. 【請求項１８】 第１および第２の、相互に対向する基
    板と、前記第１および第２の基板間に封入された液晶層
    と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略
    平行な電界を形成する電極構造とを備えた液晶表示装置
    の製造方法において、 前記第１および第２の基板上にそれぞれ形成された分子
    配向膜に、偏光した紫外線を照射する工程を含むことを
    特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記偏光した紫外線を照射する工程
    は、前記紫外線の偏光面を、所望の液晶分子の配向方向
    に一致させて実行されることを特徴とする請求項１８記
    載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記偏光した紫外線を照射する工程
    は、非画素領域のドーズ量を画素領域のドーズ量よりも
    増加させて実行されることを特徴とする請求項１８また
    は１９記載の液晶表示装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 第１および第２の、相互に対向する基
    板と、前記第１および第２の基板間に封入された液晶層
    と、前記第１の基板上に形成され、前記液晶層の面に略
    平行な電界を形成する電極構造とを備えた液晶表示装置
    の製造方法において、 前記液晶層中に不純物を導入する工程を含むことを特徴
    とする液晶表示装置の製造方法。
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