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JPH11174482A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH11174482A
JPH11174482A JP10192163A JP19216398A JPH11174482A JP H11174482 A JPH11174482 A JP H11174482A JP 10192163 A JP10192163 A JP 10192163A JP 19216398 A JP19216398 A JP 19216398A JP H11174482 A JPH11174482 A JP H11174482A
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liquid crystal
gap
electric field
crystal molecules
display device
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睦 中島
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 量産化が可能で視野角特性、コントラストお
よび応答速度に優れた液晶表示装置を得る。 【解決手段】 各画素内に各基板の電極１０、１４の隙
間部１５、１６が各々重ならないように配置されてい
る。隙間部の周縁部近傍の液晶層部分には基板面に対し
て斜め方向の電場１７が形成され、それ以外の電極１
０、１４に挟まれた液晶層部分では基板面に対して垂直
方向の電場が形成される。液晶分子は電圧を印加しない
ときに基板面に対してほぼ垂直に配向し、または基板面
に対してほぼ水平に配向している。斜め方向の電場１７
が生じている部分ではその電場によって液晶分子が一定
方向に傾斜し、この液晶分子から及ぼされる弾性力の作
用によって、垂直方向の電場しか生じていない領域にお
いても同様の方向に傾斜する。隙間部を挟む各々の側で
斜め方向の電場１７の向きが異なるので、各画素内が配
向方向が異なる複数の領域に分割される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばテレビジョ
ンセット、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ
またはＯＡ機器等に用いられる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述の液晶表示装置として、図９に示す
ようなマトリクス型のものが知られている。この液晶表
示装置は、マトリクス基板２８と対向基板２９との間に
液晶層２７を挟み、両側に偏光板３０を貼り付けた構造
となっており、この液晶表示装置の背面に光源、いわゆ
るバックライト３１を配置して光シャッターとして使用
する。
【０００３】図１０にマトリクス基板２８の平面図を示
し、図１１に対向基板２９の平面図を示す。このマトリ
クス基板２８は、ゲートライン３２とソースライン３３
とが互いに交差して設けられ、各ラインの交差部近傍に
スイッチング素子としての薄膜トランジスタ３４が設け
られている。マトリクス状に設けられた画素電極３５
は、各薄膜トランジスタ３４を介してゲートライン３２
とソースライン３３とに接続されている。対向基板２９
は、画素電極３５に対応した開口部３６を有する遮光膜
３７とカラーフィルタ（図示せず）とが設けられ、その
上に全面に対向電極３８が設けられている。なお、図１
１は、対向基板２９を基板側から見たものである。この
マトリクス基板２８と対向基板２９との上には配向膜
（図示せず）が形成され、これをラビング処理すること
により液晶分子を任意の方向に配向させることができ
る。
【０００４】この構造の液晶表示装置によれば、薄膜ト
ランジスタ３４を介して画素電極３５に画像信号を入力
することにより、各画素毎に液晶層２７に与える電圧を
制御することができる。液晶層２７に電圧が印加される
と、液晶層２７内の液晶分子の誘電率異方性に依存して
液晶分子の配向方向が変化する。
【０００５】この液晶表示装置の光制御の原理は、以下
の通りである。バックライト３１から液晶層２７に入射
する前に背面側の偏光板３０により直線偏光とされた光
が、屈折率異方性を有する液晶分子の配向方向に依存し
て楕円偏光、円偏光または旋光等の光学変調を起こし、
液晶層２７を透過後に前面側の偏光板３０に入射する。
偏光板３０に入射した光の吸収軸成分は吸収され、光の
透過率が変化する。ところで、液晶表示装置には、ＴＮ
（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＳＴＮ（Ｓ
ｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、Ｅ
ＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ
ｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式、高分子分散方
式等の多くの表示方式がある。中でも、ＴＮ方式による
液晶表示装置は、例えばテレビジョンセット、パーソナ
ルコンピュータ、ワードプロセッサまたはＯＡ機器等に
広く実用化されているが、さらにコントラストおよび応
答速度を向上させるために、ＥＣＢ方式の無着色領域を
用いた液晶表示装置の開発がなされている。
【０００６】このＥＣＢ方式のうち、垂直配向モードの
液晶表示装置においては、電圧無印加時に液晶分子が基
板面に対してほぼ垂直に配向しており、負の誘電率異方
性を有する材料を用いて電圧印加時に液晶分子を水平方
向に傾斜させる。このモードでは、液晶層にツイスト構
造を用いないため、応答速度が速く、また、偏光軸を互
いに直交させた一対の偏光板を用いて電圧無印加時の複
屈折の無い状態で黒表示を行うため、画面の法線方向に
おけるコントラストも高い。しかし、ＥＣＢ方式垂直配
向モードでは光の透過率に視野角依存性があり、視野角
依存性の改善が重要な課題であった。
【０００７】このＥＣＢ方式垂直配向モードでの視野角
特性の改善方法については、様々な検討がなされてきて
いる。例えば、「ＳＩＤ７９’ Ｐ８４５ Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ−Ｈｉｇｈ−ｉｍａｇ
ｅ−Ｑｕａｌｉｔｙ Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ａｌｉｇｎｍ
ｅｎｔ−Ｍｏｄｅ ＬＣＤ」には、画素内に液晶分子の
配向方向が異なる複数の領域を形成することにより視野
角特性の飛躍的な向上を図り得ることが詳細に説明され
ている。このように、視野角特性の拡大のためには、配
向分割して画素内に液晶分子の配向方向が異なる複数の
領域を形成することが必要である。
【０００８】この従来技術の中では配向分割のプロセス
については説明されていないが、配向分割の方法として
は、例えば、「Ｊａｐａｎ ＤＩＳＰＬＡＹ ’９２
Ｐ５９１ Ａ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｌｙ ＴＮ Ｌ
ＣＤ ｗｉｔｈ Ｗｉｄｅ−Ｖｉｅｗｉｎｇ−Ａｎｇｌ
ｅ Ｇｒａｙｓｃａｌｅ」に説明されているようなレジ
ストパターンの形成とラビング処理とを２回行う方法の
他、「Ｊａｐａｎ ＤＩＳＰＬＡＹ ’９２ Ｐ８８６
Ｗｉｄｅ Ｖｉｅｗｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｆｕｌｌ−
Ｃｏｌｏｒ ＴＦＴ ＬＣＤｓ」に説明されているよう
な液晶分子のチルト角が異なる２種類の配向膜を画素内
で部分的にパターニングした後にラビング処理を行う方
法等が知られている。これらはＴＮモードに対して配向
分割を行ったものであるが、配向膜材料やラビング方向
は異なるものの、ＥＣＢ方式垂直配向モードについても
適用することが可能である。
【０００９】一方、ＥＣＢ方式のうち、水平配向モード
の液晶表示装置においては、電圧無印加時に液晶分子が
基板面に対してほぼ水平に配向しており、正の誘電率異
方性を有する材料を用いて電圧印加時に液晶分子を垂直
方向に傾斜させる。このモードでも、液晶層にツイスト
構造を用いないため、応答速度が速く、また、偏光軸を
互いに平行にした一対の偏光板を用いると電圧無印加時
の液晶分子が均一に配向した状態で黒表示を行うことが
できるので、画面の法線方向におけるコントラストも高
くすることができる。しかし、ＥＣＢ方式水平配向モー
ドでも光の透過率に視野角依存性があり、視野角依存性
の改善が重要な課題である。
【００１０】このＥＣＢ方式水平配向モードでの視野角
特性の改善方法としては、ＥＣＢ垂直配向モードと同様
に、異なる方向に複数回のラビング処理を行うことによ
り１画素内に液晶分子の配向方向が異なる領域を複数形
成して配向分割する方法を適用することができる。
【００１１】さらに、電極の形状を工夫して視野角特性
の改善を図る方法についても、例えば特開平９−１６０
０４１号公報、特開平９−１６００４２号公報、特開平
９−１６００６１号公報に開示されている。
【００１２】これらの公報に開示されている技術は、い
ずれも、同一基板上に一対の電極を形成し、両電極間で
生じる横方向の電界成分で液晶分子を光学変調させる横
電界方式を改良した斜め電界方式と言える。すなわち、
対向配置された一対の基板上に各々電極を形成し、基板
面に対して斜め方向の電界を発生させて、この斜め電界
領域における液晶分子の光学変調を利用したものであ
る。
【００１３】図１２に、上記斜め電界方式の液晶表示装
置における電極構造の断面図を示す。
【００１４】ここでは、対向電極１０１と画素電極１０
２は隙間部１０３と導電体部１０４とを有し、両電極の
導電帯部１０４が基板表面い平行な方向に沿って交互に
配置されている。この対向電極１０１と画素電極１０２
とに電圧を印加したとき、対向電極１０１と画素電極１
０２の間の液晶層１０５に斜め方向の電場が生じる。そ
の結果、斜め電場領域１０６において液晶分子１０７の
配向方向が電場の方向に従って変化して、光学変調が得
られる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】前述のＥＣＢ方式垂直
配向モード及びＥＣＢ方式水平配向モードにおいて配向
分割を行った液晶表示装置によれば、画素内に液晶分子
の配向方向が異なる複数の領域を形成することにより、
視野角特性が大幅に向上して優れた性能が得られる。
【００１６】しかしながら、上述したような方法で配向
分割を行うためには、新たなプロセスを追加する必要が
あり、プロセスの増加や製造装置の増加が避けられな
い。また、分割パターン形成のために配向膜上にレジス
トを塗布して露光、現像、剥離等の処理を行う必要があ
るが、このとき、配向膜表面へのレジストの付着、現像
液や剥離液の浸透による異物の付着、表面変質、さらに
はイオン性不純物による液晶セルの信頼性低下等の危険
性が高く、良品率が低下したり品質が不安定になる等の
問題が避けられない。さらに、ラビング処理工程の増加
が不可欠である。
【００１７】このように、従来の液晶表示装置では視野
角特性は向上できるものの、製造コストが大幅に増加す
るため、量産することは非常に困難である。
【００１８】一方、上述の斜め電界方式の液晶表示装置
によれば、電極（導電体部）の両側で斜め方向の電界が
対称な方向に形成されるので、電圧印加時に液晶分子を
対称的に動作させることができる。よって、複数回のラ
ビング処理を行って液晶分子の初期配向方向が異なる複
数の領域を形成しなくても、配向分割して視野角特性を
向上させることができる。
【００１９】しかし、このような斜め方向の電界領域に
おける液晶分子の光学変調を利用する場合には、液晶層
内の電場の方向及び強度分布を均一にすることが難しい
という問題がある。
【００２０】液晶層内の電場の方向及び強度の分布が不
均一であると、液晶分子の配向方向の均一性が損なわ
れ、液晶層の光学変調もそれに応じて部分的に異なり、
画素内で透過光ムラが生じてしまう。
【００２１】このように、画素内での透過光のムラは、
特に、プロジェクション装置等の拡大画面の場合にはざ
らつきとして感じられ、表示品位を著しく低下させる。
また、ムラが直接認識されないような画素密度が高い液
晶表示装置の場合でも、画素内の透過光の濃淡が生じる
ため、電圧印加時に黒表示または白表示を行う場合に各
画素内に部分的に各々白表示部分または黒表示部分が残
り、コントラストや明るさの低下を引き起こすという問
題がある。
【００２２】従って、表示品位及び表示性能を確保する
ためにはより均一な電場を形成する必要があり、例え
ば、一対の基板面に、水平方向における距離（隙間部）
を液晶層の厚さよりも充分に広げた電極を形成すればよ
い。
【００２３】しかしながら、電極間距離を増加させると
電場が減少するため、電極間にさらに高い駆動電圧を与
えなければならず、消費電力の増加が生じたり、ドライ
バー耐圧を増加させるためのコストアップが生じたりす
ることは避けられない。
【００２４】このように斜め電界方式の液晶表示装置で
は、表示品位及び表示性能の向上と、消費電力の低減及
びコストダウンとを両立させることは本質的に困難であ
る。
【００２５】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、量産化が可能な方法により
各画素内に液晶分子の配向方向が異なる複数の領域を形
成して、視野角特性、コントラストおよび応答速度を向
上すると共に、消費電力の低減及び製造コストの低廉化
を図ることができる液晶表示装置を提供することを目的
とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、電極を各々有する一対の基板の間隙に液晶層が挟持
されて複数の画素がマトリクス状に構成された液晶表示
装置であって、該一対の基板の各々の上の電極が、各画
素内に電極が形成されていない隙間部を互いに重ならな
いように有し、電圧を印加しているときに各隙間部の周
縁部近傍の液晶層部分に基板面に対して斜め方向の電場
が形成され、各隙間部の周縁部近傍以外の両電極に挟ま
れた液晶層部分に基板面に対して垂直方向の電場が形成
され、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】電圧を印加しているときに、前記隙間部の
周縁部近傍において液晶分子が前記斜め方向の電場によ
り基板面に対して所定の方向に傾き、該隙間部の周縁部
近傍の液晶分子の傾斜方向の影響を受けて、各隙間部の
周縁部近傍以外の両電極に挟まれた液晶層部分における
液晶分子の傾斜方向が制御されて光学変調することがで
きる。
【００２８】前記液晶層内の液晶分子が負の誘電率異方
性を有し、電圧を印加しないときには基板面に対してほ
ぼ垂直に配向する構成としてもよい。
【００２９】前記液晶層内の液晶分子が正の誘電率異方
性を有し、電圧を印加しないときには基板面に対してほ
ぼ水平に配向する構成としてもよい。
【００３０】前記一方の基板上の電極の隙間部と前記他
方の基板上の電極の隙間部とが、前記各画素内において
基板面に平行な方向に沿って交互に配置されていてもよ
い。
【００３１】前記各基板上の電極の隙間部が、前記各画
素内において互いに交差する２方向の各々に沿う部分を
有していてもよい。
【００３２】前記各基板上の電極の隙間部の幅が、両基
板上の電極間の間隔よりも大きくされていてもよい。
【００３３】以下、本発明の作用について説明する。
【００３４】本発明にあっては、両基板上の電極の隙間
部が互いに重ならないように各画素内に配置され、電圧
を印加したときに各隙間部の周縁部近傍の液晶層部分に
基板面に対して斜め方向の電場が形成されるので、隙間
部の周縁部近傍の液晶層部分ではその斜め方向の電場に
よって液晶分子が一定方向に傾斜する。また、隙間部を
挟んで一方側と他方側とでは、斜め方向の電場の向きが
異なるので、各画素内に配向方向が異なる複数の領域が
形成される。
【００３５】電圧印加時には、上記隙間部の周縁部近傍
において、斜め方向の電場により液晶分子を基板面に対
して所定の方向に傾かせる。各隙間部の周縁部近傍以外
の両電極に挟まれた液晶層部分には基板面に対して垂直
方向の電場が形成されるが、この部分でも、液晶分子の
弾性によって上記隙間部の周縁部近傍の液晶分子の傾斜
方向の影響を受け、液晶分子の傾斜方向が制御されて光
学変調する。よって、広い対称的な視野角特性が得られ
ると共に、画素の大部分の領域である画素電極と対向電
極との重なり部において基板に対して垂直方向に均一な
電場を与えることができ、画素内で生じる表示ムラを防
止して極めて優れた光学特性を得ることができる。
【００３６】液晶層内の液晶分子が負の誘電率異方性を
有し、電圧を印加しないときには基板面に対してほぼ垂
直に配向する構成としてもよく、液晶層内の液晶分子が
正の誘電率異方性を有し、電圧を印加しないときには基
板面に対してほぼ水平に配向する構成としてもよい。い
ずれの場合にも、電圧印加時には、隙間部の周縁部近傍
において、斜め方向の電場により液晶分子が基板面に対
して所定の方向に傾き、その傾き方向に応じて、画素の
大部分の領域である画素電極と対向電極との重なり部に
おいて基板に対して垂直方向に均一な電場を与えられた
液晶分子は、その傾斜方向が制御されるので、均一な配
向方向の制御を容易に行うことができる。
【００３７】また、本発明にあっては、一方の基板上の
電極の隙間部と他方の基板上の電極の隙間部とが、各画
素内において基板面に平行な方向に沿って交互に配置さ
れているので、各画素内に基板面に対して斜め方向の電
場により配向方向が異なる複数の領域が交互に形成され
る。
【００３８】また、本発明にあっては、各基板上の電極
の隙間部が各画素内において互いに交差する２方向の各
々に沿う部分を有しているので、各画素内に基板面に対
して斜め方向の電場が４方向に形成される。
【００３９】さらに、本発明にあっては、各基板上の電
極隙間部の幅が両基板上の電極間の間隔よりも大きくさ
れているので、基板面に対して斜め方向の電場の横方向
（基板面に対して平行な方向）の成分が大きくなる。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【００４１】（実施形態１）本実施形態１の液晶表示装
置は、図９に示した従来の液晶表示装置と同様に、マト
リクス基板と対向基板との間に液晶層を挟み、両側に偏
光板を貼り付けた構造となっており、この液晶表示装置
の背面に光源、いわゆるバックライトを配置して光シャ
ッターとして使用するものである。
【００４２】図１に本実施形態１におけるマトリクス基
板の平面図を示し、図２に対向基板の平面図を示し、図
３に図１のＡ−Ａ’線部分の断面図を示す。
【００４３】このマトリクス基板は、ゲートライン１と
ソースライン７とが互いに交差して設けられ、各ライン
の交差部近傍にスイッチング素子としての薄膜トランジ
スタ４が設けられている。マトリクス状に設けられた画
素電極１０は各画素内に隙間部１５を有しており、各薄
膜トランジスタ４を介してゲートライン１とソースライ
ン７とに接続されている。対向基板は、画素電極１０に
対応した開口部１２を有する遮光膜１３とカラーフィル
タ（図示せず）とが設けられ、その上に隙間部１６を除
く全面に対向電極１４が設けられている。なお、図２
は、対向基板を基板側から見たものである。このマトリ
クス基板と対向基板との上には電圧無印加時に液晶分子
を垂直配向させるための配向膜（図示せず）が形成さ
れ、この配向膜はラビング処理されていない。
【００４４】薄膜トランジスタ４は、図３に示すよう
に、ゲートライン１から分岐したゲート電極２が設けら
れ、その上を覆うようにゲート絶縁膜３が設けられてい
る。ゲート絶縁膜３の上にはゲート電極２に重畳するよ
うにａ−Ｓｉ層５が設けられ、ａ−Ｓｉ層５の上には２
つに分断されたｎ+−ａ−Ｓｉ層６ａ、６ｂが設けられ
ている。ｎ+−ａ−Ｓｉ層６ａの上にはソースライン７
から分岐したソース電極８が設けられ、ｎ+−ａ−Ｓｉ
層６ｂの上にはドレイン電極８が設けられている。ドレ
イン電極８の上に一部重畳して画素電極１０が設けら
れ、その上を覆うように保護膜１１が設けられている。
【００４５】この液晶表示装置は、例えば以下のように
して製造することができる。
【００４６】まず、マトリクス基板は、スパッタリング
法によりＴａ膜を成膜してフォトリソグラフィ法により
パターニングしてゲートライン１とゲートライン１から
分岐したゲート電極２を形成する。
【００４７】その上に、ＰＥ−ＣＶＤ法によりＳｉＮx
からなるゲート絶縁膜４とａ−Ｓｉ膜とＰをドープした
ｎ+−ａ−Ｓｉ膜とを連続して成膜し、ａ−Ｓｉ層５と
ｎ+−ａ−Ｓｉ層６ａ、６ｂとを薄膜トランジスタ４の
形成部に残してパターニングする。
【００４８】次に、スパッタリング法によりＴｉ膜を成
膜してフォトリソグラフィ法によりパターニングしてソ
ースライン７、ソースライン７から分岐したソース電極
８およびドレイン電極９を形成する。このとき、同じレ
ジストパターンを用いてｎ+−ａ−Ｓｉ層６ａ、６ｂの
エッチングを行うことにより、ソース電極８およびドレ
イン電極９からはみ出したｎ+−ａ−Ｓｉ層６ａ、６ｂ
を除去する。
【００４９】続いて、スパッタリング法によりＩＴＯ膜
を成膜し、これをパターニングして各画素内に隙間部１
５を有する画素電極１０を形成する。この実施形態で
は、画素電極１０の中央部に、ゲートライン１に沿う方
向の隙間部１５を幅５μｍで形成した。
【００５０】その後、ＰＥ−ＣＶＤ法によりＳｉＮxか
らなる保護膜１１を形成してマトリクス基板を完成す
る。
【００５１】次に、対向基板は、開口部１２を設けたＣ
ｒからなる遮光膜１３の上にカラーフィルタ（図示せ
ず）を形成し、その上に各画素内に隙間部１６を有する
ＩＴＯからなる対向電極１４を形成した。この実施形態
では、画素電極１０の外形に対応した開口部１２より内
側の上下２箇所に、ゲートライン１に沿う方向の隙間部
１６を幅５μｍで形成した。なお、この対向基板は、上
述したマトリクス基板よりも先に作製してもよい。
【００５２】以上のようにして作製したマトリクス基板
と対向基板との双方に配向膜（図示せず）を印刷塗布に
より形成し、両基板を貼り合わせる。この実施形態で
は、マトリクス基板と対向基板との間にスペーサーを挟
んで、画素電極１０と対向電極１４との間隔を４μｍと
なるように設定した。また、ラビング処理は必要ではな
いので行わなかった。
【００５３】最後に、両基板の間隙に負の誘電率異方性
を有する液晶を注入して注入口を封止し、両面に偏光板
を貼り合わせることにより、本実施形態の液晶表示装置
が完成する。
【００５４】このとき、一対の偏光板の吸収軸を互いに
直交させてゲートラインに対して４５゜、すなわち画面
に対して４５゜の角度で配置することにより、電圧無印
加状態の垂直配向時に光が遮断されるノーマリブラック
の表示が得られる。これにより、電圧無印加時の複屈折
の無い状態で黒表示を行うことができるので、画面の法
線方向におけるコントラストを高くすることができる。
また、液晶層にはツイスト構造を用いていないので応答
速度を速くすることができる。
【００５５】得られた液晶表示装置に電圧を印加したと
きの液晶分子の傾斜方向について、図１のＢ−Ｂ’線に
相当する部分の断面図である図４を参照しながら説明す
る。
【００５６】この液晶表示装置は、画素電極１０の中心
部に幅５μｍの隙間部１５があり、対向電極１４には両
端部に幅５μｍの隙間部１６があり、隙間部１５、１６
の幅は画素電極１０と対向電極１４との間隔に対して大
きく設定してあるので、電極間に電圧を印加したときに
電極の端部ａ、ｂ（隙間部の周縁部）近傍で電場１７に
歪みが生じる。
【００５７】液晶としては負の誘電率異方性を有するも
のを用いているため、電圧無印加時に基板に対してほぼ
垂直方向に配向していた液晶分子に電圧が印加される
と、図４中のＡの領域では、その端部に相当するａの領
域において電場方向が斜めに形成形成されているので、
液晶分子に対して電場方向に直交するように左側（画面
上側）に傾斜させるトルクが働く。
【００５８】一方、Ａの領域の大部分に相当する、隙間
部の周縁部近傍以外の画素電極１０と対向電極１４とに
挟まれた領域では、電場方向が基板に対して垂直な方向
に形成されており、基板に対してほぼ垂直に初期配向さ
れている液晶分子に働くトルクの傾斜方向は局部的な斜
め方向の電場には影響されない。しかし、ａの領域で左
回転に傾斜している液晶分子から及ぼされる液晶分子間
の弾性力の影響を受けて、垂直方向の電場しかない領域
においても液晶分子が同様に左回転に傾斜し、このとき
のトルクは垂直方向の電場強度に依存することが確認で
きた。
【００５９】Ｂの領域においても、同様の原理によっ
て、液晶分子には右回転（画面下側）に傾斜させるトル
クが働く。
【００６０】この結果、画素全面にわたって液晶分子の
配向方向を制御することができ、１画素内で画面に対し
て上下方向に液晶分子の配向方向が分割される。よっ
て、画面に対して上下対称な視野角特性が得られた。
【００６１】なお、本発明は、特開平９−１６００４１
号公報、特開平９−１６００４２号公報や特開平９−１
６００６１号公報のように斜め方向の電界領域における
液晶分子の光学変調を利用するものではない。電極の隙
間部は、斜め方向の電場を隙間部の周縁部近傍に形成す
るものであり、周縁部近傍以外の画素の大部分の領域で
は、画素電極と対向電極とを対向させて基板面に対して
垂直方向に電場を生じさせる。従って、電極の隙間部が
画素内で占める割合が大きすぎたり、画素電極と対向電
極との重なり部が画素内で占める割合が小さすぎたりす
るのは好ましくない。
【００６２】なお、本実施形態１においては、画素電極
及び対向電極の隙間部をゲートラインに沿う方向に形成
したが、ソースラインに沿う方向に形成してもよく、画
素電極と対向電極の隙間部が基板平面に沿って交互に配
置されていれば、他の方向であってもよい。
【００６３】（実施形態２）本実施形態２の液晶表示装
置は、マトリクス基板に図５に示すような隙間部２０を
有する画素電極１８を設け、対向基板に図６に示すよう
な隙間部２１を有する対向電極１９を設けた以外は実施
形態１と同様の液晶表示装置を作製した。隙間部２０、
２１の幅は５μｍとし、画素電極１８と対向電極１９と
の重なり幅は２０μｍとした。隙間部２０、２１は互い
に直交する２方向の各々に沿う部分、ここではゲートラ
イン１に沿う部分とソースライン７に沿う部分とを有す
る。また、画素電極１８の隙間部２０と対向電極１９の
隙間部２１とは基板面に沿う方向に交互に配置した。
【００６４】得られた液晶表示装置に電圧を印加したと
きの動作原理は実施形態１と同様であり、この場合の液
晶分子の傾斜方向について、図５のＣ−Ｃ’線に相当す
る部分の断面図である図７を参照しながら説明する。
【００６５】この液晶表示装置は、隙間部２０、２１の
幅を画素電極１８と対向電極１９との間隔に対して大き
く設定してあるので、電極間に電圧を印加したときに電
極の端部（隙間部の周縁部）近傍で電場２２に歪みが生
じる。液晶としては負の誘電率異方性を有するものを用
いているため、電圧無印加時に垂直方向に配向していた
液晶分子に電圧が印加されると、図７のＡの領域では液
晶分子が右側に傾斜し、図７のＢの領域では液晶分子が
左側に傾斜する。これにより、電極の隙間部２０、２１
の両側で液晶分子が反対方向に配向した領域が得られ
る。また、本実施形態２では、電極の隙間部２０、２１
が互いに直交する２方向に沿って設けられているので、
液晶分子の傾斜方向が各々上下左右の４方向となった４
種類の領域に分割され、画面に対して上下左右対称な視
野角特性が得られた。
【００６６】なお、上記実施形態２では、電極の隙間部
を互いに直交する２方向に沿って形成したが、他の角度
で交差する２方向に沿って形成してもよく、さらに、３
方向以上の方向に沿って形成してもよい。
【００６７】上記実施形態１及び実施形態２では、垂直
配向モードの液晶表示装置に本発明を適用した例につい
て説明したが、以下の実施形態３では、水平配向モード
の液晶表示装置に本発明を適用した例について説明す
る。
【００６８】（実施形態３）本実施形態３においては、
実施形態１と同様にして作製したマトリクス基板と対向
基板との双方に配向膜を印刷塗布により形成し、両基板
を貼り合わせる。この実施形態では、マトリクス基板と
対向基板との間にスペーサーを挟んで、画素電極と対向
電極との間隔を４μｍとなるように設定した。また、ラ
ビング処理はマトリクス基板では画素電極の隙間部に直
交する方向に１回行い、対向基板では対向電極の隙間部
に直交する方向に１回行った。
【００６９】そして、両基板の間隙に正の誘電率異方性
を有する液晶を注入して注入口を封止し、両面に偏光板
を貼り合わせることにより、本実施形態の液晶表示装置
を作製した。
【００７０】このとき、一対の偏光板の吸収軸を互いに
平行にしてゲートラインに対して４５゜、すなわち画面
に対して４５゜の角度で配置することにより、電圧無印
加状態の水平配向時に光が液晶層内で複屈折されて遮断
されるノーマリブラックの表示が得られる。これによ
り、電圧無印加時の液晶分子が均一な状態で黒表示を行
うことができるので、画面の法線方向におけるコントラ
ストを高くすることができる。また、液晶層にはツイス
ト構造を用いていないので応答速度を速くすることがで
きる。
【００７１】得られた液晶表示装置に電圧を印加したと
きの液晶分子の傾斜方向について、画素電極と対向電極
との対向部分を示す図８を参照しながら説明する。
【００７２】この液晶表示装置は、画素電極２１０の中
心部に幅５μｍの隙間部２１５があり、対向電極２１４
には両端部に幅５μｍの隙間部２１６があり、隙間部２
１５、２１６の幅は画素電極２１０と対向電極２１４と
の間隔に対して大きく設定してあるので、電極間に電圧
を印加したときに電極の端部ａ、ｂ（隙間部の周縁部）
近傍で電場２１７に歪みが生じる。
【００７３】液晶としては正の誘電率異方性を有するも
のを用いているため、電圧無印加時に基板に対してほぼ
水平方向に配向していた液晶分子に電圧が印加される
と、図８中のＡの領域では、その端部に相当するａの領
域において電場方向が斜めに形成形成されているので、
液晶分子２１８（ａの領域）に対して電場方向に直交す
るように右側（画面下側）に傾斜させるトルクが働く。
【００７４】一方、Ａの領域の大部分に相当する、隙間
部の周縁部近傍以外の画素電極２１０と対向電極２１４
とに挟まれた領域では、電場方向が基板に対して垂直な
方向に形成されており、基板面に対してほぼ水平に初期
配向されている液晶分子に働くトルクの傾斜方向は局部
的な斜め方向の電場には影響されない。しかし、ａの領
域で右回転に傾斜している液晶分子２１８から及ぼされ
る液晶分子間の弾性力の影響を受けて、垂直方向の電場
しかない領域においても液晶分子２１８が同様に右回転
に傾斜し、このときのトルクは垂直方向の電場強度に依
存することが確認できた。
【００７５】Ｂの領域においても、同様の原理によっ
て、液晶分子２１８には左回転（画面上側）に傾斜させ
るトルクが働く。
【００７６】この結果、画素全面にわたって液晶分子の
配向方向を制御することができ、１画素内で画面に対し
て上下方向に液晶分子の配向方向が分割される。よっ
て、画面に対して上下対称な視野角特性が得られた。
【００７７】なお、本実施形態３においては、画素電極
及び対向電極の隙間部をゲートラインに沿う方向に形成
したが、ソースラインに沿う方向に形成してもよく、画
素電極と対向電極の隙間部が基板平面に沿って交互に配
置されていれば、他の方向であってもよい。また、実施
形態２のように、電極の隙間部を互いに直交する２方向
に形成してもよく、この場合には、ラビング方向は電極
の隙間部の方向に対して４５゜の方向とする。
【００７８】このように、斜め方向の電場を形成する領
域が画素電極及び対向電極の隙間部の周縁部近傍にのみ
形成され、この部分の液晶分子の傾斜方向によって、画
素電極と対向電極で挟まれた領域では電場が垂直方向で
あるにも関わらず、液晶分子の傾斜方向が制御され、画
素全面にわたって配向方向を制御できる。
【００７９】このことは、電圧無印加時に垂直配向させ
た負の誘電率異方性を有する液晶分子に対して、または
電圧無印加時に水平配向させた正の誘電率異方性を有す
る液晶分子に対して、電場を垂直方向に印加する場合、
隙間部の周縁部近傍の液晶分子から及ぼされる弾性力の
作用によって、周縁部近傍以外の部分の液晶分子の傾斜
方向を容易に制御することができるという極めて特徴的
な現象を利用していることにより達成されるものであ
る。
【００８０】これにより、広い対称的な視野角特性が得
られると共に、画素の大部分の領域である画素電極と対
向電極との重なり部において、基板に垂直方向の均一な
電場を与えることができるので、画素内で生じるムラを
防止することができ、極めて優れた光学特性を得ること
ができる。
【００８１】電極の隙間部の周縁部における電場が歪ん
だ領域では、液晶の配向状態が他の部分と異なるが、電
圧無印加時に黒表示を行うノーマリブラックモードの液
晶表示装置の場合には、黒表示時に電圧が無印加である
ため、電場の歪みによる影響はなく、良好な黒表示が得
られる。さらに、この部分に遮光膜を形成すれば、表示
性能に対する影響を完全に防止することも可能である。
【００８２】なお、本発明は上述した実施形態に限ら
ず、画素電極の形状や対向電極の形状は、隙間部の周縁
部近傍に斜め方向の電場を生じさせ、隙間部の周縁部以
外の両電極で挟まれた部分には垂直方向の電場を生じさ
せて、液晶分子の傾斜方向を異なる複数の領域に分割で
きる形状であればどのような形状を組み合わせて用いて
も良く、画素電極の隙間部や対向電極の隙間部が曲線的
な形状であっても良い。
【００８３】上記実施形態では、電圧無印加時に黒表示
を行うノーマリブラックモードの液晶表示装置について
説明したが、電圧無印加時に白表示を行うノーマリホワ
イトモードの液晶表示装置に本発明を適用することも可
能である。
【００８４】また、上記実施形態ではスイッチング素子
として薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置について
説明しているが、複数の画素がマトリクス状に形成され
ている構造であれば、ＭＩＭ等の２端子素子を用いた液
晶表示装置や、単純マトリクス型の液晶表示装置に本発
明を適用することも可能である。
【００８５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
画素電極や対向電極のパターニング時に隙間部を形成す
ることにより各画素内の液晶分子の傾斜方向を制御して
配向分割することができるので、従来技術のように配向
膜表面へのレジストの付着、現像液や剥離液の浸透によ
る異物の付着、表面変質、さらにはイオン性不純物によ
る液晶セルの信頼性低下等の危険性や、良品率が低下し
たり品質が不安定になる等の問題が生じない。また、ラ
ビング処理等の配向処理工程が不要であるため、この工
程に関わる不良の発生を防ぐことができる。
【００８６】その結果、液晶分子の傾斜方向に依存した
視野角特性を傾斜方向が相対する一対の領域で相殺し
て、対称的な広げられた視野角特性を有すると共に高コ
ントラストで応答速度が速く、表示ムラ、ざらつき等に
よる表示品位の低下が生じない極めて優れた表示性能が
得られ、さらに、消費電力の増加もなく、量産性にも優
れた液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１におけるマトリクス基板の平面図で
ある。
【図２】実施形態１における対向基板の平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ’線部分の断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ’線に相当する部分の断面図であ
る。
【図５】実施形態２におけるマトリクス基板の平面図で
ある。
【図６】実施形態２における対向基板の平面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ’線部分の断面図である。
【図８】実施形態３における画素電極と対向電極との対
向部分を示す断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１０】従来のマトリクス基板の平面図である。
【図１１】従来の対向基板の平面図である。
【図１２】従来の液晶表示装置における電極構造を示す
断面図である。
【符号の説明】
１ ゲートライン ２ ゲート電極 ３ ゲート絶縁膜 ４ 薄膜トランジスタ ５ ａ−Ｓｉ層 ６ａ、６ｂ ｎ+−ａ−Ｓｉ層 ７ ソースライン ８ ソース電極 ９ ドレイン電極 １０、１８、２１０ 画素電極 １１ 保護膜 １２ 開口部 １３ 遮光膜 １４、１９、２１４ 対向電極 １５、１６、２０、２１、２１５、２１６ 隙間部 １７、２２、２１７ 電場 ２１８ 液晶分子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極を各々有する一対の基板の間隙に液
    晶層が挟持されて複数の画素がマトリクス状に構成され
    た液晶表示装置であって、 該一対の基板の各々の上の電極が、各画素内に電極が形
    成されていない隙間部を互いに重ならないように有し、
    電圧を印加しているときに各隙間部の周縁部近傍の液晶
    層部分に基板面に対して斜め方向の電場が形成され、各
    隙間部の周縁部近傍以外の両電極に挟まれた液晶層部分
    に基板面に対して垂直方向の電場が形成される液晶表示
    装置。
  2. 【請求項２】 電圧を印加しているときに、前記隙間部
    の周縁部近傍において液晶分子が前記斜め方向の電場に
    より基板面に対して所定の方向に傾き、該隙間部の周縁
    部近傍の液晶分子の傾斜方向の影響を受けて、各隙間部
    の周縁部近傍以外の両電極に挟まれた液晶層部分におけ
    る液晶分子の傾斜方向が制御されて光学変調する請求項
    １に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記液晶層内の液晶分子が負の誘電率異
    方性を有し、電圧を印加しないときには基板面に対して
    ほぼ垂直に配向する請求項１または請求項２に記載の液
    晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記液晶層内の液晶分子が正の誘電率異
    方性を有し、電圧を印加しないときには基板面に対して
    ほぼ水平に配向する請求項１または請求項２に記載の液
    晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記一方の基板上の電極の隙間部と前記
    他方の基板上の電極の隙間部とが、前記各画素内におい
    て基板面に平行な方向に沿って交互に配置されている請
    求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記各基板上の電極の隙間部が、前記各
    画素内において互いに交差する２方向の各々に沿う部分
    を有する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液晶
    表示装置。
  7. 【請求項７】 前記各基板上の電極の隙間部の幅が、両
    基板上の電極間の間隔よりも大きくされている請求項１
    乃至請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置。
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