JPH09281497A

JPH09281497A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09281497A
Application number: JP8089122A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Inada; 克彦稲田; Yuzo Okude; 雄三奥出
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1996-04-11
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、広視野角化の実現が可能であ
り、しかも良好な表示コントラストの達成が可能な液晶
表示装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、一主面上に配置される能動素
子(131) と，画素電極(141) 及び画素電極(141) の周り
に配置される配線(111),(121) とを備えたアレイ基板(1
00) と、対向基板と、アレイ基板(100) と対向基板との
間に挟持された液晶分子から成る液晶層とを含み、画素
電極(141) に対応した表示画素が構成された液晶表示装
置であって、アレイ基板(100) 及び対向基板(500) 上に
は、液晶層(800) の液晶分子を所定のプレチルトを付与
すると共に、各表示画素毎に少なくとも２つの異なる配
列方向を規定する配向膜が配置され、アレイ基板(100)
及び対向基板のいずれか一方は、異なる配列方向の境界
並びに画素電極(141) と配線(111),(121) との間の横方
向電界が液晶分子のプレチルトに逆らう領域の画素電極
(141) を遮光する遮光層(181) とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の基板間に液
晶層が保持されて成る液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型、軽量、低消費電力を志向し
て、液晶表示装置に代表されるフラットパネルディスプ
レイの開発が進められている。従来、一般的なアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置は、絶縁基板上に複数本
の信号線及び走査線がマトリクス状に配線され、各交点
近傍にスイッチ素子を介して画素電極が配置されて成る
マトリクスアレイ基板と、絶縁基板上に透明電極材料か
ら成る対向電極が配置されて成る対向基板と、これら基
板間に狭持される液晶材料とを含む。そして、信号線や
走査線は、それぞれ表示領域外に引き出され、外部回路
等との電気的接続を行うための接続パッドに接続され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
このような液晶表示装置の大型・高精細化に伴い、広視
野角化の要求が高まっている。視角を改善する手法に
は、広視角が実現できる液晶材料を用いる、特開平６−
２１４１１６号等に開示される光学異方素子を用いる、
あるいは特開昭６３−１０６６２４号等に開示される如
く一表示画素内の液晶分子の配列方向を異ならしめる等
が知られている。

【０００４】中でも、一表示画素内の液晶分子の配列方
向を複数の領域に区分して異ならしめる手法は、若干の
プロセス変更のみで対応できることから、特に注目を集
めている。そして、一表示画素内の液晶分子の配列方向
を複数の領域に区分して異ならしめる手法によれば、各
表示画素内で隣接する領域の境界部分で、液晶分子の配
列方向の違いから、光が透過し、表示コントラストの低
下を招く。このようなことから、特開平５−１７３１３
８号には、各表示画素内に配置される補助容量線によ
り、表示コントラストの低下を招く上述した境界部分を
遮光する技術が開示されている。

【０００５】しかしながら、隣接する領域の境界部分を
遮光するだけでは、充分な表示コントラストを達成する
ことができない。この発明は、上記した技術課題に対処
して成されたものであって、広視野角化の実現が可能で
あり、しかも良好な表示コントラストの達成が可能な液
晶表示装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
一主面上に配置される能動素子と，前記能動素子に電気
的に接続される画素電極及び前記能動素子に電気的に接
続され前記画素電極の周りに配置される配線とを備えた
アレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置された対
向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持
された液晶分子から成る液晶層とを含み、前記画素電極
に対応した表示画素が構成された液晶表示装置におい
て、前記アレイ基板及び前記対向基板上には、前記液晶
層の液晶分子を所定のプレチルトを付与すると共に、各
表示画素毎に少なくとも２つの異なる配列方向を規定す
る配向膜が配置され、前記アレイ基板及び前記対向基板
のいずれか一方は、前記異なる配列方向の境界並びに前
記画素電極と前記配線との間の横方向電界が前記液晶分
子の前記プレチルトに逆らう領域の前記画素電極を遮光
する遮光層とを備えたことを特徴とした液晶表示装置に
ある。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の配
向膜は、前記画素電極と前記配線との間の横方向電界が
前記液晶分子の前記プレチルトに逆らう領域を最小とす
るよう前記画素電極に対して斜め方向に配列方向を規定
することを特徴とする液晶表示装置にある。請求項３記
載の発明は、請求項１記載の遮光層が、前記画素電極と
絶縁膜を介して配置されることを特徴とする液晶表示装
置にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】まず、表示コントラストの低下を
招く現象について説明する。図３（ｂ）に示す如く、一
表示画素を２つの領域に区分し、下側基板を図中実線で
示す方向に配向処理し、上側基板を図中点線で示す方向
に下側基板の配向処理方向に対して直交方向に配向処理
し、ツイステッド・ネマチック（ＴＮ）液晶を基板間で
略９０゜捻れた状態で保持した場合、液晶分子は同図
（ａ）に示すような配向状態となる。この図から解るよ
うに、領域Ａと領域Ｂとの境界部分では、領域間での配
向状態の相違から、偏光板を直交配置した場合には、光
が透過してしまう。

【０００９】このように、一表示画素を複数の配向が異
なる領域に区分した場合、各領域の境界で光が透過する
現象を招く。また、各領域は、液晶分子の配向状態およ
び画素電極間に生じる横方向の電界により影響を受け、
リバースチルト・ドメインが生じる。即ち、電圧無印加
状態では、通常、図３（ａ）に示すように、液晶分子は
基板間に所定のプレチルト角（θ1 ）をもって配向され
ている。

【００１０】ここで、この液晶分子に対して基板間に垂
直方向に電界が印加される、あるいはプレチルト角（θ
1 ）よりも大きく、［プレチルト角（θ１）＋９０゜］
よりも小さい角度を持った図中点線Ａ，Ａ’に示す傾斜
電界が印加されると、図４（ａ）に示す如く、液晶分子
はこの傾斜電界の方向から配向する。しかし、［プレチ
ルト角（θ１）＋９０゜］よりも大きく、［プレチルト
角（θ１）＋１８０゜］よりも小さい角度を持った図中
点線Ｂ，Ｂ’に示す傾斜電界が液晶分子に印加される
と、この液晶分子はプレチルト方向とは逆方向の傾斜電
界の方向にならって配向する。また、液晶分子に充分な
プレチルト角（θ１）が付与されない配向状態において
は、傾斜電界の影響を受けずとも、通常とは異なる配向
状態となる。

【００１１】このように、同一の配向領域であっても、
横方向の電界、あるいは配向処理の状態によりリバース
チルト・ドメインが生じると、その領域では、例えば通
常の配向状態の領域と比べて光が透過する現象を招く。

【００１２】そこで、図５に示すように、信号線Ｓと走
査線Ｇとをマトリクス状に配置し、信号線Ｓと走査線Ｇ
との交差部に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を介して画素
電極Ｅを配置したアレイ基板を用いた液晶表示装置を例
に取り説明する。

【００１３】図６（ａ）乃至（ｄ）中実線矢印はアレイ
基板側の配向方向を、点線矢印は対向基板の配向方向を
示すもので、図中（ａ）は実線矢印（１）に沿って配向
処理を施した後、領域Ａをマスクして実線矢印（２）に
沿って配向処理を施した液晶表示装置を、図中（ｂ）も
実線矢印（１）に沿って配向処理を施した後、領域Ａを
マスクして実線矢印（２）に沿って配向処理を施した液
晶表示装置を、また図中（ｃ）は実線矢印（１）に沿っ
て配向処理を施した後、領域Ｂをマスクして実線矢印
（２）に沿って配向処理を施した液晶表示装置を、図中
（ｄ）も実線矢印（１）に沿って配向処理を施した後、
領域Ｂをマスクして実線矢印（２）に沿って配向処理を
施した液晶表示装置をそれぞれ示している。

【００１４】この図６（ａ）乃至（ｄ）から、特に図
（ｂ），（ｄ）の場合にリバースチルト・ドメインが生
じる領域が小さいことが解る。これは、上記した信号線
Ｓや走査線Ｇからの横方向電界の影響と液晶分子の配向
方向との関係等に起因している。

【００１５】以上のように、特定の配向状態を形成する
ことにより、表示コントラストを低下させるリバースチ
ルト・ドメイン領域を最小限に抑え、広い視野角を実現
することできる。

【００１６】以下、本発明の一実施例の液晶表示装置に
ついて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施例の液晶表示装置のアレイ基板の概略正面図
であり、図２は図１中ＡＡ’線に沿って切断した液晶表
示装置の概略断面図である。

【００１７】この液晶表示装置(1) は、アレイ基板(10
0) と、このアレイ基板(100) に対向配置される対向基
板(500) と、アレイ基板(100) と対向基板(500) との間
にそれぞれ配向膜(700a),(700b) を介して保持されるＴ
Ｎ液晶から成る液晶層(800) と、各基板(100),(500) 外
表面にその偏向軸が直交するように配置された偏光板(9
00a),(900b) とを備えて構成される。

【００１８】このアレイ基板(100) は、０．７mm厚のガ
ラスから成る絶縁基板(101) 上に、モリブデン・タング
ステン（Ｍｏ−Ｗ）合金から成る６００本の走査線(12
1) 並びに略Ｈ型形状の補助容量線(181) とが互いに略
平行に配置され、また走査線(121) と直交する（８００
×３）本のアルミニウム（Ａｌ）から成る信号線(111)
が配置されている。

【００１９】そして、信号線(111) と走査線(121) との
交点部分近傍には、走査線(111) をゲート電極とし、信
号線(121) をドレイン電極としたＴＦＴ(131) が配置さ
れている。このＴＦＴ(131) は、走査線(121) 上に絶縁
膜(123) を介してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）薄膜から成る半導体層(125) が配置され、半導体層
(125) 上には走査線(111) に自己整合されて成るチャネ
ル保護膜(127) が配置されている。そして、各ＴＦＴ(1
31) の半導体層(125) には、n+型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜から
成る低抵抗半導体層(129) を介してドレイン電極及びソ
ース電極(135) がそれぞれ電気的に接続されている。そ
して、ソース電極(135) はＩＴＯから成る画素電極(14
1) に電気的に接続され、画素電極(141) と補助容量線
(181) とは絶縁膜(123) を介して対向配置され、この領
域で補助容量（Cs）を形成する。このＴＦＴ(131) は、
半導体層(125) としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）薄膜が用いられて成るものを例にとったが、半
導体層としてはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）や化合物半導
体等が用いられるものであってもかまわない。

【００２０】また、このアレイ基板(100) は、絶縁基板
(101) のコーナー部分に、走査線(121) の形成と同一工
程で形成され、目視で識別可能に１mm角程度の三角形状
のラビングマーク(211a),(211b) を備えている。このラ
ビングマーク(211a),(211b)は目視で識別可能であれば
信号線(111) 等と同一工程で作成してもかまわない。そ
して、配向処理終了後は除去してもかまわない。

【００２１】この液晶表示装置(1) の対向基板(500)
は、ＴＦＴ(131) 、走査線(121) と画素電極(141) 、信
号線(111) と画素電極(141) との間隙を遮光する遮光膜
（５１１）、カラーフィルタ層（５２１）及びＩＴＯ
から成る対向電極(531) を備えて構成される。

【００２２】そして、この実施例におけるアレイ基板(1
00) 上に配置される配向膜(700a)は、図１（ｂ）に示す
ように、まず図中実線矢印（１）の方向にプレチルト角
（θ１）が４゜となるように配向処理される。しかる
後、領域Ｂをマスクし、図中実線矢印（２）の方向にプ
レチルト角（θ１）が４゜となるように配向処理する。
そして、マスクを除去することにより、領域Ａでは図中
実線矢印（２）の方向に、領域Ｂでは図中実線矢印
（１）の方向に、それぞれ配向処理が施される。また、
対向基板(500) 上に配置される配向膜(700b)も、図１
（ｂ）中点線矢印方向にそれぞれ配向処理を施す。ここ
で、図５（ｄ）の如く配向処理したのは、横方向電界が
液晶分子のプレチルトに逆らう領域が最も低減されるよ
うに選択してものであり、図５（ｂ）に比べてＴＦＴ(1
31) の下流側から第１配向処理を施す方が配向処理不良
が軽減されるためである。

【００２３】このようにして構成される液晶表示装置
(1) では、各画素電極(141) に対応して形成される表示
画素が、基板(100),(500) 間でＴＮ液晶の液晶分子が略
９０゜捻れ配向し、それぞれ異なる２つの配向領域を持
つこととなる。

【００２４】しかしながら、上記して配向処理された液
晶表示装置(1) であっても、図１（ｂ）中斜線領域では
リバースチルト・ドメインが生じる。そこで、この実施
例の液晶表示装置(1) によれば、Ｈ形状の補助容量線(1
81) により、上記のリバースチルト・ドメインを遮光す
る。即ち、補助容量線(181) の主配線部(183) で領域Ａ
と領域Ｂとの境界における光抜けを防止する。また、補
助容量線(181) は、充分な補助容量（Cs）を確保するた
めに、主配線部(181) から画素電極(141) の外形に沿っ
て延びる第１乃至第４枝配線部(185a),(185b),(187a),
(187b) を備えている。

【００２５】この第１枝配線(185a)は領域Ａに生じるリ
バースチルト・ドメインに基づく表示不良を画素電極(1
41) との重複長Δ１を５μｍに設定することにより遮光
し、同様に第３枝配線(187a)は領域Ｂに生じるリバース
チルト・ドメインに基づく表示不良を画素電極(141) と
の重複長Δ１を５μｍに設定することにより遮光する。
また、第２枝配線(185b)及び第４枝配線(187b)は、上記
により設定される補助容量の不足分を補うように、それ
ぞれ画素電極(141) との重複長Δ２が３μｍに設定され
ている。また、補助容量線(181) の主配線部(183) は、
領域Ａと領域Ｂとの境界近傍に生じるにリバースチルト
・ドメインを遮光するコーナー部(184a),(184b) をそれ
ぞれ備えている。

【００２６】このようにして構成される液晶表示装置
(1) によれば、まず各配向処理が、信号線(111) や走査
線(121) と画素電極(141) との間の横方向電界が液晶分
子のプレチルトに逆らう領域が最も低減されるように選
択されているので、リバースチルト・ドメインに基づく
表示不良自体が軽減される。

【００２７】しかも、２つの異なる配向領域の境界並び
にリバースチルト・ドメインに基づく表示不良領域が、
それぞれ補助容量線(181) にて効率的に遮光されてい
る。これらの理由により、この実施例の液晶表示装置
(1) によれば、高い開口率を維持しつつ優れた表示コン
トラストを達成することができる。しかも、遮光層を補
助容量線(181) にて構成することで、製造工数の増大な
く、また補助容量線(181) 自体が信号線(111) や走査線
(121) と画素電極(141) との間の横方向電界をシールド
し緩和するよう画素電極(141) の外形に沿って形成され
ているので、一層優れた効果を達成することができる。

【００２８】また、当然のことながら、各表示画素が２
つの異なる配向領域を備えているため、広い視野角を達
成することができる。この実施例では、２つの異なる配
向領域の境界並びにリバースチルト・ドメインに基づく
表示不良領域の遮光を補助容量線(181) にて行ったが、
対向基板(500) 側の遮光層(511) にて行ってもかまわな
いが、アレイ基板(100) との合わせ精度を考慮するとア
レイ基板(100) で行うことが望ましく、特に横方向電界
をシールドし緩和するのであれば補助容量線(181) を用
いることが望ましい。また、走査線(121) を補助容量線
とする場合は、走査線(121) で行ってもかまわない。ま
た、この実施例では、各表示画素に２つの異なる配向領
域を形成する場合を例にとったが、複数形成される場合
であってもかまわない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、広視野角化の実現が可
能であり、しかも良好な表示コントラストの達成が可能
な液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例の液晶表示装置を示
すもので、同図（ａ）はアレイ基板の概略正面図、同図
（ｂ）はその配向方向を示す図である。

【図２】図２は、図１におけるＡＡ’線に沿って切断し
た液晶表示装置の概略斜視図である。

【図３】図３は、電圧無印加時における液晶表示装置の
配列状態を説明する図である。

【図４】図４は、電圧印加時における液晶表示装置の配
列状態を説明する図である。

【図５】図５は、アレイ基板の概略構成図である。

【図６】図６は、リバースチルト・ドメインに基づく表
示不良領域を説明するための図である。

【符号の説明】

(1) …液晶表示装置 (100) …アレイ基板 (111) …信号線 (121) …走査線 (131) …ＴＦＴ (141) …画素電極 (500) …対向基板 (800) …液晶層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一主面上に配置される能動素子と，前記
能動素子に電気的に接続される画素電極及び前記能動素
子に電気的に接続され前記画素電極の周りに配置される
配線とを備えたアレイ基板と、前記アレイ基板に対向し
て配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基
板との間に挟持された液晶分子から成る液晶層とを含
み、前記画素電極に対応した表示画素が構成された液晶
表示装置において、前記アレイ基板及び前記対向基板上には、前記液晶層の
液晶分子を所定のプレチルトを付与すると共に、各表示
画素毎に少なくとも２つの異なる配列方向を規定する配
向膜が配置され、前記アレイ基板及び前記対向基板のいずれか一方は、前
記異なる配列方向の境界並びに前記画素電極と前記配線
との間の横方向電界が前記液晶分子の前記プレチルトに
逆らう領域の前記画素電極を遮光する遮光層とを備えた
ことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】請求項１記載の配向膜は、前記画素電極
と前記配線との間の横方向電界が前記液晶分子の前記プ
レチルトに逆らう領域を最小とするよう前記画素電極に
対して斜め方向に配列方向を規定することを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項３】請求項１記載の遮光層が、前記画素電極
と絶縁膜を介して配置されることを特徴とする液晶表示
装置。