JP2921813B2

JP2921813B2 - 液晶表示装置の電極構造

Info

Publication number: JP2921813B2
Application number: JP5044174A
Authority: JP
Inventors: 敏明高松
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH06258649A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像用ディスプレイや
ＯＡ（Office Automation）用ディスプレイなどに用い
られる液晶表示装置（以下ＬＣＤと称する）の電極構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のＬＣＤは、その携帯性や省スペー
ス性などの優れた特性を生かして、液晶ＴＶなどの映像
用ディスプレイの他、ワープロ、パーソナルコンピュー
ターなどのＯＡ用ディスプレイに広く利用されている。
従来、このＬＣＤの内で、単純マトリックス型ＬＣＤ
は、アクティブマトリックス型ＬＣＤに比べて性能面で
劣ると言われてきた。しかし、最近では単純マトリック
ス型ＬＣＤの分野においても、材料、表示モード、パネ
ル構成、駆動方法などについて積極的な開発がなされ、
ディスプレイとしての性能もかなり改善されてきてい
る。

【０００３】上記表示モードの１つとして、負の誘電異
方性を有するネマティック液晶（Ｎｎ液晶）を用いた電
界複屈折率制御（Electrically Controlled Birefingen
ce）方式（以下ＥＣＢ方式と称する）がある。ＥＣＢ方
式の液晶表示装置において、液晶パネルに電圧を印加し
ない状態では、Ｎｎ液晶分子が基板に対して垂直方向に
配向し、液晶パネルに電圧を印加した状態では、印加さ
れる電圧レベルに応じて液晶分子が傾いて屈折率変化が
生じる。この屈折率変化に伴って透過光に光学的変化が
生じ、これを利用して表示が行われる。近年、このＥＣ
Ｂ方式は、電圧−透過率特性が非常に急峻であり、高コ
ントラストの表示が得られることから注目されている。

【０００４】しかし、上記ＥＣＢ方式は、（１）視野角
が非常に狭いこと、（２）基板に対して僅かに傾斜した
傾斜垂直配向を安定して得るのが難しいこと、などの問
題点を有しており、実用に供するが困難であった。

【０００５】前者の問題については、ＥＣＢ方式の表示
パネルの表面に光学補償板を設けるＳＨ（Super Homeot
ropic）方式が提案されている。このＳＨ方式は、光が
液晶層を透過することにより発生するリターデーション
を、逆のリタデーション特性を有する光学補償板を透過
させることにより相殺して、視野角の拡大を図るもので
ある。また、後者の問題については、従来、基板をラビ
ング処理する方法や、基板に電極を斜め蒸着することな
どにより上記傾斜垂直配向を得ていた。しかし、近年、
電極構造を工夫することにより、上述のような配向処理
を用いることなく傾斜垂直配向を実現できるという発表
がなされている［Yamamoto et al., SID'91 DIGEST. p
p. 762-765］。

【０００６】この発表について、以下に説明する。図４
に示すようなＸＹマトリックスの絵素のエッジ（透明電
極１２ｂ、１２ｂのエッジ１４）では、透明電極１２ａ
と１２ｂとの間に生じる斜め電界１３の影響により、液
晶分子５がある方向に僅かに傾斜する。図４では、絵素
の中央に向かって傾斜しているが、このエッジ１４に直
交するエッジでは、液晶分子は絵素の外側に向かう方向
に傾斜する。各絵素では、４つのエッジで上記斜め電界
が生じるので、４つのドメインとディスクリネーション
ラインとが発生する。しかし、上記斜め電界が影響を及
ぼす範囲は狭く、これらのドメインは非常に不安定であ
る。このため、液晶分子の傾斜は安定せず、均一な表示
を得ることができない。

【０００７】この液晶分子の傾斜配向を安定させるた
め、上記発表では、図５（ａ）に示すような電極構造と
して、液晶分子の傾斜配向を安定化させている。この電
極構造において、走査側電極１には走査側電極１に沿っ
た方向に長いスリット状の開口部２３が設けられ、信号
側電極２には信号側電極２に沿った方向に長いスリット
状の開口部２４が設けられる。このような電極構造にす
ることにより、開口部のエッジで、絵素のエッジで生じ
る斜め電界と平行な斜め電界が生じる。この斜め電界の
影響を受けて、液晶分子は、図５（ｂ）に示すように、
Ｘ方向では絵素の中央に向かって並び、それと直交する
Ｙ方向では絵素の外側に傾いて並ぶ。このことにより、
開口部２３、２４のエッジで生じる斜め電界の影響が及
ぶ範囲では、安定した液晶分子の傾斜配向が得られる。
この図において、液晶分子をカプセルの形状で表し、液
晶分子の頭の部分を黒で示している。

【０００８】上記の方法によれば、上記ラビング法や斜
め蒸着法などにより配向処理を行う必要がなく、プロセ
スの簡略化を実現することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の電極構造におい
て、走査側電極１に設けられたスリット状の開口部３の
縦の部分（Ａ部分）と信号側電極２との関係、および信
号側電極２に設けられたスリット状の開口部４の横の部
分（Ｂ部分）と走査側電極１との関係が、上記液晶分子
の傾斜を安定化する上で重要である。しかし、図５
（ａ）に示した電極構造では、Ａ部分およびＢ部分が短
い。よって、この部分で生じる斜め電界の影響を受ける
領域が狭く、充分な傾斜垂直配向が得られない。特に、
図５（ｂ）に示される絵素の対角線に近い領域Ｃ部分で
は、液晶分子の傾斜に対する規制力が及び難い。よっ
て、絵素全体に渡って安定した傾斜を得ることができ
ず、液晶表示装置のコントラストを良好にすることがで
きない。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであり、液晶分子の傾斜垂直配向を絵
素全体に渡って安定化して視野角の拡大を図ることがで
き、良好なコントラストの表示が得られ、簡略なプロセ
スにより製造できる液晶表示装置の電極構造を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
電極構造は、液晶層を間に挟んで一対の基板が対向配設
され、該一対の基板の一方の液晶層側表面に走査側スト
ライプ電極が形成され、該一対の基板の他方の液晶層側
表面に信号側ストライプ電極が形成されてなる液晶パネ
ルを備え、該液晶パネルに電圧を印加しない状態では、
液晶分子が両基板に対して垂直方向に配向し、該液晶パ
ネルに電圧を印加した状態では、印加される電圧レベル
に応じて該液晶分子が該垂直方向から傾いて、該液晶分
子の傾きにより生じる液晶層の屈折率変化を利用して表
示を行う液晶表示装置において、該走査側ストライプ電
極における該信号側ストライプ電極と対向する部分に
は、該信号側ストライプ電極に沿った方向に長いスリッ
ト状開口部が設けられ、該信号側ストライプ電極におけ
る該走査側ストライプ電極と対向する部分には、該走査
側ストライプ電極に沿った方向に長いスリット状の開口
部が設けられて織り、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００１２】

【作用】本発明においては、ＥＣＢ方式の液晶表示装置
の走査側ストライプ電極および信号側ストライプ電極
に、スリット状開口部が各絵素に対応して設けられてい
る。この開口部において、対向する電極に沿った方向の
エッジでは、絵素のエッジで生じる斜め電界と平行な斜
め電界が生じるので、液晶分子の傾斜配向が安定化され
る。

【００１３】また、走査側電極の開口部は、信号側電極
に沿って長くなっており、信号側電極の開口部は、走査
側電極に沿って長くなっているので、開口部のエッジで
生じる上記斜め電界の影響が及ぶ領域が、ＸＹ両方向に
広げられて、絵素全体に渡って液晶分子の傾斜配向を制
御できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１５】図１（ａ）に、本発明の電極構造の一実施
例を示す平面図である。走査側ストライプ電極１には、
信号側ストライプ電極２に沿った方向に長いスリット状
開口部３が、絵素ピッチに対応して周期的に形成され、
信号側ストライプ電極２には、走査側ストライプ電極１
に沿った方向に長いスリット状開口部４が、絵素ピッチ
に対応して周期的に形成されている。走査側ストライプ
電極１と信号側ストライプ電極２との交差部が絵素とな
る。

【００１６】この実施例では、以下のような仕様の液晶
表示パネルを作製した。

【００１７】画面サイズ：対角８インチ絵素数：６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）電極ピッチ：０．０９ｍｍ（Ｈ）、０．１３ｍｍ（Ｖ）上記液晶表示パネルの各電極に、各絵素に対応して設け
られるスリット状の開口部の寸法は、液晶表示パネルの
仕様により異ならせて設定する。この開口部が大きすぎ
る場合には、液晶表示パネルの開口率を低下させる虞れ
があり、また、あまり小さすぎると、フォトエッチング
技術の限界を超えてしまい、１枚の基板内で開口部が形
成されない領域が部分的に残って、初期の目的が達成さ
れないおそれがあるので、適切な大きさに設定する。上
記仕様の液晶表示パネルでは、例えば、以下の範囲とす
ることができる。この実施例では、［］内に示す寸法
とした。

【００１８】走査側電極の開口部幅：３〜６μｍ
［４μｍ］長さ：３０〜５０μｍ［４０μｍ］信号側電極の開口部幅：３〜６μｍ［４μ
ｍ］長さ：２０〜３０μｍ［２０μｍ］上記電極構造は、スリット状開口部３、４に応じた開口
部を有するホトマスクを用いて作製することができる。
開口部３、４は、各絵素毎に設ける必要があるので、上
記ホトマスクの開口部は、絵素のピッチに対応させて設
けておく。開口部は、各絵素の中央部に設けるのが、全
方位に渡って視野角を改善するという点から好ましい。

【００１９】まず、透明電極が形成されたガラス基板上
にホトレジストを塗布し、露光・現像・エッチングによ
り透明電極のパターン化を行い、走査側電極および信号
側電極を各々形成する。この状態の基板表面を垂直配向
処理する。この垂直配向処理は、例えば、以下のような
垂直配向剤を用いて行うことができる。

【００２０】ＤＭＯＡＰ：N,N-octadecyl-3-aminopropy
ltrimethoxysilyl-chrolide Ｆ１５０：Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｎ⁺（ＣＨ₃）
₃・Ｉ^- ＣＴＡＢ：Cethyl-trimethylammonium-bromide クロム錯体この実施例では、ＤＭＯＡＰをアルコール中に溶解さ
せ、その溶液に上記走査側電極が形成された基板および
信号側電極が形成された基板を浸漬して垂直配向処理を
行った。

【００２１】その後、２枚の基板を貼り合わせ、その隙
間にＮｎ液晶を注入して液晶パネルとする。本実施例で
は、Ｎｎ液晶材料としてチッソ（株）製、ネマティック
混合液晶ＥＮ−３８を用いた。

【００２２】次に、図２に示すように、液晶表示パネル
６と光学補償板７とを積層して、その両側に偏光板８を
設ける。液晶表示パネル６は、光学的に見ると異常光の
屈折率ｎ_eが正常光の屈折率ｎ_oより大きく、正の光学的
異方性を示す。この図においては、光軸に対してラグビ
ーボール型モデルで表される。他方、光学補償板７は、
液晶表示パネル６とは逆の負の光学異方性を示し、この
図においては、光軸に対してアンパン型モデルで表され
る。この光学的性質の異なる２つの層６、７を積層する
ことにより、お互いのリターデーションが相殺される方
向に働いて、光の漏れを改善できる。また、液晶パネル
６に徐々に電圧が印加していくと、大半の液晶分子５が
南北方向または東西方向に傾斜することから、その傾斜
方向に対して偏光板８の偏光方向が４５°となるように
セットする。即ち、一方の偏光板８をストライプ電極に
対して４５°の偏光方向となるように設け、他方の偏光
板８をクロスニコルに設ける。

【００２３】上記のようにして得られた液晶表示装置に
おける液晶分子の傾斜配向を、図１（ｂ）に示す。この
図において、液晶分子をカプセルの形状で表し、液晶分
子の頭の部分を黒で示している。この図に示されるよう
に、Ａ部分およびＢ部分が長いので、絵素全体に渡って
配向を制御することができる。

【００２４】図３に、この実施例の液晶表示装置の表示
性能を示す。また、図５（ａ）に示した電極構造を有す
る従来の液晶表示装置の表示性能も併せて示す。従来の
液晶表示装置ではコントラスト（ＣＲ）比が５以上の領
域が視野角±２０°であったのに対して、本実施例の液
晶表示装置ではＣＲ比５以上の領域を視野角±３０°以
上とすることができ、また、視野角±２０°ではＣＲ比
１０とすることができた。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液晶表示装置の電極構造を用いることにより、液晶分
子の傾斜配向を制御して、視野角および表示のコントラ
ストを著しく改良することができ、表示品位に優れた液
晶表示装置が得られる。また、基板のラビング処理や電
極の斜め蒸着などにより配向制御する必要がないので、
簡略なプロセスにより液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の電極構造の一実施例を示す
平面図であり、（ｂ）は、実施例の液晶表示装置におけ
る液晶分子の傾斜配向を示す模式図である。

【図２】実施例の液晶表示装置の模式断面図である。

【図３】実施例および従来の液晶表示装置の視野角特性
図である。

【図４】絵素のエッジにおける液晶分子の自発傾斜配向
を示す模式断面図である。

【図５】（ａ）は、従来の電極構造の一実施例を示す平
面図であり、（ｂ）は、従来の液晶表示装置における液
晶分子の傾斜配向を示す模式図である。

【符号の説明】

１走査側電極２信号側電極３、４スリット状開口部５液晶分子６液晶パネル７光学補償板８偏光板９偏光方向１０液晶パネルの屈折率楕円体１１光学補償板野屈折率楕円体１２ａ、１２ｂ透明電極表側偏光板１３電気力線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層を間に挟んで一対の基板が対向配
設され、該一対の基板の一方の液晶層側表面に走査側ス
トライプ電極が形成され、該一対の基板の他方の液晶層
側表面に信号側ストライプ電極が形成されてなる液晶パ
ネルを備え、該液晶パネルに電圧を印加しない状態で
は、液晶分子が両基板に対して垂直方向に配向し、該液
晶パネルに電圧を印加した状態では、印加される電圧レ
ベルに応じて該液晶分子が該垂直方向から傾いて、該液
晶分子の傾きにより生じる液晶層の屈折率変化を利用し
て表示を行う液晶表示装置において、該走査側ストライプ電極における該信号側ストライプ電
極と対向する部分には、該信号側ストライプ電極に沿っ
た方向に長いスリット状開口部が設けられ、該信号側ス
トライプ電極における該走査側ストライプ電極と対向す
る部分には、該走査側ストライプ電極に沿った方向に長
いスリット状の開口部が設けられている液晶表示装置の
電極構造。