JP3115509B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3115509B2 JP07156565A JP15656595A JP3115509B2 JP 3115509 B2 JP3115509 B2 JP 3115509B2 JP 07156565 A JP07156565 A JP 07156565A JP 15656595 A JP15656595 A JP 15656595A JP 3115509 B2 JP3115509 B2 JP 3115509B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示を行う液晶表
示装置に関し、特に広視野角用途または狭視野角用途に
選択的に切り替えることが1台で可能である液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】上述した液晶表示装置としては、マトリ
クス状に配された絵素を駆動する方式に、スイッチング
素子を用いるアクティブマトリクス駆動方式と、スイッ
チング素子を用いない単純マトリクス駆動方式とが知ら
れている。
【0003】近年においては、表示品位の高い画像を得
るべく、スイッチング素子に薄膜トランジスタを用いた
アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置の開発が
積極的に推進されている。これは、スイッチング素子を
用いない単純マトリクス駆動方式に比べ、走査電極数に
関係なく高いコントラスト比が得られ、また、解像度が
高い大容量表示装置においても、鮮明な画像が得られる
からである。
【0004】このようなアクティブマトリクス方式の液
晶表示装置において、広く用いられる液晶表示モードに
TN方式モードがある。このTN方式モードの液晶表示
装置においては、一対の基板の間に挟まれた液晶層の中
心部における液晶分子の長軸方向にほぼ等しい進行方向
の光が、基板に垂直な方向を進行する光より光学的な位
相差が少なくなるような分子配列の状態となっている。
このため、基板に対して垂直より数度、上下いずれかの
方向に傾いた方向が最良の視角方向となる。
【0005】図10は、実際の液晶パネルにおける視角
特性(A線)を、横軸に基板に対して垂直な方向を中心
として画面の上下方向における距離をとり、縦軸に透過
率をとって示している。この図10のA線より理解され
るように、実際の液晶パネルでは、画面の上方向と下方
向とでは、視角特性が著しく非対称となる。それ故に、
液晶パネルは視角が狭かった。なお、B線は、後述の広
視野角化技術を用いた場合の視角特性である。
【0006】そこで、視角を広くすべく、通常の液晶パ
ネルに対して、液晶に実効的にかかる電圧を大レベルと
小レベルとにスイッチによって切り替えることにより、
広視野角用途と狭視野角用途とに切り替える方式が提案
されている(特開平3−126072号、又は特開平4
−7627号)。この提案方式をより詳細に説明する
と、狭視野角用途に設定されたときは液晶にかかる電圧
を小さくし、広視野角用途に設定されたときは液晶にか
かる電圧を大きくして、液晶のネジレの大きさを変える
ことによって使い分けていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た提案方式による場合には、液晶にかかる電圧が大きい
ときは、表示画面のコントラストが良好であり問題はな
いが、小さいときはコントラストが悪く表示画面特性と
しては、満足できるものではなかった。
【0008】また、提案方式による場合には、液晶パネ
ルが通常の広視野対策をしていない液晶パネルを使用し
ているので、広視野角用途に用いるときでも通常の液晶
パネルの視野角でしか視認することができず、多人数で
一度に液晶表示装置を見るときは非常に不便であった。
また、狭視野角用途では、上述のように通常の広視野対
策をしていない液晶パネルを使用しているため、液晶に
かかる実効電圧を小さくする必要があり、コントラスト
が悪いという不都合があった。すなわち、通常の液晶パ
ネルを使用する故に、狭視野角用途に設定されたときは
液晶にかかる電圧を小さくし、広視野角用途に設定され
たときは液晶にかかる電圧を大きくして液晶のネジレの
大きさを変える事によってのみ使い分けていたからであ
る。
【0009】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、一台で、より広い広視野
角特性と、より良好なコントラストの狭視野角特性とに
可変できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、相互に対向するアクティブマトリクス基板および対
向基板と、これら両基板で挟まれた液晶層とを有し、該
アクティブマトリクス基板にマトリクス状に絵素電極が
設けられるとともに、該対向基板の表示部に対応する全
域にわたって透明導電膜によりベタ形状の電極が設けら
れた液晶表示装置であって、1絵素または2以上の絵素
からなる領域の各々において該液晶層の厚み方向中央部
での視角方向が異なるよう配向処理が施されており、か
つ、該対向基板の表示部に、透明導電膜によって絵素電
極列の幅よりも小さいか同じの幅をそれぞれ有するスト
ライプ形状に形成された電極が前記ベタ形状の電極に対
して電気的に絶縁状態で設けられて、該ストライプ電極
とベタ形状の電極とが選択的に使用されることを特徴と
する
【0011】また、本発明の液晶表示装置は、相互に対
向するアクティブマトリクス基板および対向基板と、こ
れら両基板で挟まれた液晶層とを有し、該アクティブマ
トリクス基板にマトリクス状に絵素電極が設けられた液
晶表示装置であって、1絵素または2以上の絵素からな
る領域の各々において該液晶層の厚み方向中央部での視
角方向が異なるよう配向処理が施されており、かつ、該
対向基板の表示部に、透明導電膜によって絵素電極列の
幅よりも小さいか同じ幅をそれぞれ有するストライプ形
状に形成された複数の狭視野用電極が設けられるととも
に、各狭視野用電極の両側に各狭視野用電極とはそれぞ
れ絶縁状態でストライプ形状に配置された広視野用電極
とが設けられて、狭視野用電極と、全ての狭視野用電極
および広視野用電極とが選択的に使用されることを特徴
とする。
【0012】本発明の液晶表示装置において、前記対向
基板には所定のプレチルト角を有する配向処理が施さ
れ、前記アクティブマトリクス基板には該所定のプレチ
ルト角よりも低い角度のプレチルト角を有する部分と、
該所定のプレチルト角よりも高い角度のプレチルト角を
有する部分とが所望の形状で配置され、これにより前記
配向処理が施されている構成とすることができる。
【0013】本発明の液晶表示装置において、前記対向
基板には2種類の異種プレチルト角を有する部分が所望
の形状で配置され、前記アクティブマトリクス基板に
は、該対向基板の2種類の異種プレチルト角を有する部
分と相互に対向する部分がプレチルト角を逆の関係で配
置されている構成とすることができる。
【0014】本発明の液晶表示装置において、前記対向
基板には複数のラビング方向の配向処理が施され、前記
アクティブマトリクス基板にも複数のラビング方向の配
向処理が施されており、各絵素において両基板の該ラビ
ング方向が交差する構成とすることができる。
【0015】
【作用】本発明にあっては、液晶層の配向に広視野角対
策が行われており、対向基板側の電極はその配置及びパ
ターンに工夫が施されている。その工夫とは、2種類の
形状をした電極や、3本のストライプ形状の電極を用い
ることである。
【0016】そして、使用する電極を選択することによ
り、広視野角と狭視野角とを用途に応じて使い分けるこ
とが可能となる。このとき、一方の用途である狭視野角
用途としても、液晶層の配向に広視野角対策が行われて
いるので、コントラストの悪化が抑制される。当然、広
視野角用途とすると、より広い広視野角特性にすること
になる。
【0017】したがって、プライベートな表示内容や、
他人に見られたくない情報の表示及びデータ入力のとき
は、スイッチの切り替えによって狭視野特性が得られる
状態にし、逆に、通常の使用や複数人で表示画面を同時
的に見るときは広視野特性が得られる状態にすることが
可能となる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。
【0019】(実施例1)図1は、本実施例1にかかる
液晶表示装置を示す断面図である。この液晶表示装置
は、液晶層30を挟んでアクティブマトリクス基板2と
対向基板1とが配向配設されている。アクティブマトリ
クス基板2は、その液晶層30側の表面にマトリクス状
に設けられた絵素電極3と、この絵素電極3を包囲して
縦横に配線された走査線としてのゲート配線(図示せ
ず)および信号線としてのソース配線(図示せず)と、
ゲート配線とソース配線との交差部に設けた、薄膜トラ
ンジスタなどからなるスイッチング素子(図示せず)と
を有する。更には、上記絵素電極3などが設けられた表
面の上に配向膜31が設けられている。
【0020】一方、上記対向基板1の液晶層30側に
は、ベタ形状の電極4と、絶縁膜17と、ストライプ形
状の電極4´と、配向膜32とが基板1側からこの順に
設けられている。図2に、ベタ形状の電極4とストライ
プ形状の電極4´との詳細を示す。図2(a)は対向基
板の斜視図(配向膜は省略している。)であり、図2
(b)は図2(a)におけるA−B線による断面図であ
る。ベタ形状の電極4は、対向基板1のほぼ全域に形成
され、そのベタ形状の電極4の上に絶縁膜17を介して
ストライプ形状の電極4´が設けられている。絶縁膜1
7は、無機絶縁膜でも有機絶縁膜でも使用可能である。
有機絶縁膜としては、カラーフィルターを使用すること
ができる。
【0021】上記ストライプ形状の電極4´は、マトリ
クス状に配された絵素電極列毎に、その全長にわたり設
けられており、その長さ方向の両端部においてはすべて
のストライプ形状の電極4´が電気的に接続された状態
となって、外部と接続するための端子につながってい
る。このストライプ形状の電極4´は絵素電極3の幅よ
り小さいか同じでよい。これらベタ形状の電極4および
ストライプ形状の電極4´は、共に透明導電膜、たとえ
ばITO、In23、SnO2等の無機透明導電膜や有
機透明導電膜にて構成されている。更に、かかる状態の
対向基板の上には、配向膜32が設けられている。
【0022】上記ベタ形状の電極4とストライプ形状の
電極4´とは、図2(a)に示す端子18、19を介し
てスイッチ22に接続され(図1参照)、このスイッチ
22の切り替えにより、一方の電極のみに電圧が印加さ
れる構成となっている。
【0023】更に、上記アクティブマトリクス基板2の
配向膜31と対向基板1の配向膜32とは、図3に示す
ように、配向処理が施されている。すなわち、対向基板
1の配向膜32には、あるプレチルト角を有する配向処
理が施され、アクティブマトリクス基板2の配向膜31
には該プレチルト角よりも低い角度のプレチルト角を有
する部分と高いプレチルト角を有する部分とが、所望の
形状に配置されている。より具体的には、アクティブマ
トリクス基板2側においては、1絵素内に液晶のプレチ
ルト角が大きい領域5と小さい領域6を配向処理技術に
よって形成し、対向基板1側の全面には、領域5の大き
いプレチルト角と領域6の小さいプレチルト角との間の
中程度のプレチルト角の領域7となった状態が配向処理
にて形成されている。
【0024】アクティブマトリクス基板2側において液
晶のプレチルト角が大きい領域5と小さい領域6とを形
成する技術としては、配向膜31の下地を違った状態に
すること、または、配向膜31への光照射の条件を異な
らせることなどの技術が該当する。対向基板1側におい
ても、配向膜31とは異なる条件で配向膜32の下地を
違った状態にすること、または、配向膜32への光照射
の条件を異ならせることなどの技術も用いる。この場合
において、上記配向膜の下地を違った状態にする技術と
しては、たとえばドライエッチングによる下地膜処理、
異種下地膜材料の配置などを採用できる。また、配向膜
31への光照射の条件を異ならせる技術としては、たと
えばUV(紫外線)またはIR(赤外線)の照射の有無
や、照射時間の設定値を異ならせることが該当する。
【0025】このような配向状態においては、液晶層3
0に或る種のカイラル材を液晶に添加したものを使用す
ることによって、両基板1、2において相互に対向し、
かつ、プレチルト角の異なる部分では、大きい角度のプ
レチルト角の方向に、液晶層30の中央部の液晶分子が
配列する。具体的には、図3の場合においては、アクテ
ィブマトリクス基板2側における液晶のプレチルト角が
大きい領域5と、対向基板1側における中程度のプレチ
ルト角の領域7との対向する部分では、液晶分子8の長
軸方向は領域5の大きい角度のプレチルト角に応じたも
のとなる。一方、アクティブマトリクス基板2側におけ
る液晶のプレチルト角が小さい領域6と、対向基板1側
における中程度のプレチルト角の領域7との対向する部
分では、液晶分子9の長軸方向は領域7の中程度の角度
のプレチルト角に応じたものとなる。よって、視野角が
広くなっている。なお、液晶の実施例としては、メルク
社製のZLI−4792に、右回りのネジレ力を有する
カイラル材料R−811を添加したものを使用した。
【0026】このように液晶層の配向に広視野角対策が
行われた液晶表示装置において、上述したベタ形状の電
極4とストライプ形状の電極4´との一方に電圧が印加
されるように、スイッチ22を切り替える。このとき、
ストライプ形状の電極4´に電圧が印加されるようにす
ると、図4に示すように、ストライプ形状の電極4´と
絵素電極3との間の狭い液晶領域に液晶配向力が作用
し、つまり破線にて示す電界力線が狭くなり、液晶層3
0の中央部における液晶分子の傾きは大きい状態となっ
て視野角が狭くなる。
【0027】一方、ベタ形状の電極4に電圧が印加され
るようにすると、図5に示すように、ベタ形状の電極4
と絵素電極3との間に、ストライプ形状の電極4´の場
合よりも広い、液晶配向力の作用する液晶領域が形成さ
れる。つまり、破線にて示す電界力線が広がる。このた
め、液晶配向力は、ストライプ形状の電極4´の場合よ
りも弱くなり、液晶層30の中央部における液晶分子の
傾きは少し緩やかな状態となって、視野角が広くなる。
なお、このようにベタ形状の電極4とストライプ形状の
電極4´とのいずれか一方に電圧を印加するようにして
も、上述した配向膜31および32により広視野角とさ
れた液晶層30の配向状態は、保持されている。このた
め、ストライプ形状の電極4´に電圧を印加して狭視野
角用途としても、コントラストの悪化が抑制される。当
然、広視野角用途とすると、より広い広視野角特性にす
ることになる。
【0028】カラーフィルターを使用する場合、その設
ける位置としては、対向基板1とベタ形状の電極4との
間、又、ベタ形状の電極4とストライプ形状の電極4´
との間、又、ストライプ形状の電極4´の上でも良い。
又、TFT基板側に形成しても良い。どの場合において
も、ベタ形状の電極4とストライプ形状の電極4´との
間は電気的に絶縁されていることが必要である。
【0029】(実施例2)図6は、本実施例にかかる液
晶表示装置を示す断面図である。
【0030】本実施例においては、広視野角化技術とし
て他の状態のものを使用している。すなわち、アクティ
ブマトリクス基板2の各々の絵素において、大きいプレ
チルト角を有する部分10と小さいプレチルト角を有す
る部分11とが配置され、対向基板1には前記部分1
0、11とは高低が逆の角度のプレチルト角を有する部
分12、13が配置された広視野角化技術が用いられて
いる。
【0031】上記プレチルト角の大小の制御は、配向膜
の下地を変えることにより、又は配向膜に光を照射して
変質させてプレチルト角を制御してもよい。なお、広視
野角化技術を施した以外の他の部分は、実施例1と同様
にしている。
【0032】この実施例においては、部分10のプレチ
ルト角が大であれば、部分12のプレチルト角が小、部
分11のプレチルト角が小であれば部分13のプレチル
ト角が大になる関係である。その結果、図6に示しよう
に、液晶層中央部では液晶分子の長軸方向は両方向に広
がり、視野角が広くなる。
【0033】(実施例3)本実施例は、広視野角化技術
として更に他の状態のものを使用している。詳細には、
各々の絵素内において、一方の基板にラビング方向が異
なる領域が複数箇所存在し、他方の基板にもラビング方
向が異なる領域が複数箇所存在している場合である。
【0034】図7に本実施例の液晶表示装置を示す。こ
の液晶表示装置においては、1絵素14内において、上
下基板でラビング方向を異ならせた、具体的には一方の
基板側をラビング方向15とし、他方の基板側をラビン
グ方向15′とした領域を複数箇所、図示例では4箇所
配置している。また、このようにして得られる複数の視
角方向16を1絵素内に形成してあり、これにより広視
野角を得ている構成である。なお、広視野角化技術を施
した以外の他の部分は、実施例1と同様にしている。
【0035】(実施例4)図8は、本実施例の液晶表示
装置を示す断面図である。
【0036】この実施例は、対向基板1の同一表面上に
広視野用電極と狭視野用電極とを形成した場合である。
図に示すように、絵素電極3が形成されたアクティブマ
トリクス基板2と対向する対向基板1の表面上に、絵素
電極3が並ぶ1列分に対して、中央に1つのストライプ
形状の狭視野用電極20を配すると共にその両側にもス
トライプ形状の広視野用電極21、21を配した構成と
なっている。なお、両基板1、2の表面に形成した配向
膜32、31の配向状態は、上述した実施例1〜3のう
ちから、任意の一つを使用すればよい。
【0037】上記中央の狭視野用電極20と、両側の広
視野用電極21、21とはスイッチ23の所定の端子に
接続されており、スイッチ23の切り替えにより、中央
の狭視野用電極20のみに電圧を印加し、または中央の
狭視野用電極20および両側の広視野用電極21、21
に電圧を印加できるようになっている。
【0038】中央の狭視野用電極20および両側の広視
野用電極21、21に電圧を印加するようにスイッチ2
3を切り替えると、破線にて示す電気力線が広がった状
態となり、液晶中央層の液晶分子の傾きが広くなり視野
角が広がる。一方、中央の狭視野用電極20のみに電圧
を印加するようにスイッチ23を切り替えると、図9に
示すように、破線にて示す電気力線が狭くなった状態に
なり、液晶層中央部の液晶分子は回りの電気力線に影響
されて垂直ぎみになり、視野角が狭くなる。
【0039】この実施例においても、電極20、21
は、カラーフィルターがある場合にはカラーフィルター
の上に、または下に設けてもよい。
【0040】また、この実施例においては、異種の対向
電極が同一平面上に形成するため、デューテー用液晶パ
ネルにも適用可能である。
【0041】なお、上記説明では1絵素において視角方
向を異ならせるようにしているが、本発明はこれに限ら
ず、2以上の絵素において視角方向を異ならせるように
してもよいことはもちろんである。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による場合に
は、広視野角と狭視野角とに切り替えが可能であり、一
方の用途である狭視野角用途としても、液晶層の配向に
広視野角対策が行われているので、コントラストの悪化
を抑制でき、広視野角用途とすると、より広い広視野角
特性にすることができる。よって、一台で、より広い広
視野角特性と、より良好なコントラストの狭視野角特性
とに可変できる液晶表示装置を提供することが可能とな
る。
【0043】また、スイッチの切り替えによって狭視野
角用に変更すると、プライベートな表示内容、他人に見
られたくない情報の表示及びデータ入力を行うことがで
き、広視野角用に切り替えると、通常の使用や複数人で
表示画面を見ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例1にかかる液晶表示装置を示す断面図
である。
【図2】(a)は本実施例1の対向基板側に設けたベタ
形状の電極とストライプ形状の電極を示す斜視図、
(b)は(a)のA−B線による断面図である。
【図3】本実施例1において、大中小としたプレチルト
角を組み合わせた場合の液晶層中央部の液晶長軸方向を
示す図である。
【図4】本実施例1において、ストライプ形状の電極に
電圧を印加した場合における絵素電極と対向電極との間
の電界曲線を示す図である。
【図5】本実施例1において、ベタ形状の電極に電圧を
印加した場合における絵素電極と対向電極との間の電界
曲線を示す図である。
【図6】実施例2にかかる液晶表示装置を示す断面図で
ある。
【図7】実施例3にかかる液晶表示装置であって、1絵
素内で多方向ラビング処理を行った場合の上下基板のラ
ビング方向と視角方向とを示す図である。
【図8】実施例4にかかる液晶表示装置を示す断面図で
あって、2種類のストライプ形状の電極に電圧を印加し
た広視野の時の電界力線を示す図である。
【図9】実施例4にかかる液晶表示装置において、2種
類のストライプ形状の電極の1つに電圧を印加した狭視
野の時の電界力線を示す図である。
【図10】従来の液晶表示装置の視角特性(A線)を示
すと共に、広視野角化技術を用いた液晶表示装置の視角
特性(B線)を示す図である。
【符号の説明】
1 対向基板 2 アクティブマトリクス基板 3 絵素電極 4 ベタ形状の電極 4′ストライプ形状の電極 5 プレチルト角が大きい領域 6 プレチルト角が小さい領域 7 中程度のプレチルト角の領域 8 液晶層中間部での液晶分子 9 液晶層中間部での液晶分子 10 大きいプレチルト角を有する部分 11 小さいプレチルト角を有する部分 12 小さいプレチルト角を有する部分 13 大きいプレチルト角を有する部分 14 絵素 15 ラビング方向 15′ラビング方向 16 視角方向 17 絶縁膜 18 端子 19 端子 20 狭視野用電極 21 広視野用電極 22 スイッチ 23 スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−152013(JP,A) 特開 平6−347794(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1343 G02F 1/1337 - 1/1337 530

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互に対向するアクティブマトリクス基
    板および対向基板と、これら両基板で挟まれた液晶層と
    を有し、該アクティブマトリクス基板にマトリクス状に
    絵素電極が設けられるとともに、該対向基板の表示部に
    対応する全域にわたって透明導電膜によりベタ形状の電
    極が設けられた液晶表示装置であって、 1絵素または2以上の絵素からなる領域の各々において
    該液晶層の厚み方向中央部での視角方向が異なるよう配
    向処理が施されており、かつ、該対向基板の表示部に、
    透明導電膜によって絵素電極列の幅よりも小さいか同じ
    の幅をそれぞれ有するストライプ形状に形成された電極
    が前記ベタ形状の電極に対して電気的に絶縁状態で設け
    られて、該ストライプ電極とベタ形状の電極とが選択的
    に使用されることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 相互に対向するアクティブマトリクス基
    板および対向基板と、これら両基板で挟まれた液晶層と
    を有し、該アクティブマトリクス基板にマトリクス状に
    絵素電極が設けられた液晶表示装置であって、 1絵素または2以上の絵素からなる領域の各々において
    該液晶層の厚み方向中央部での視角方向が異なるよう配
    向処理が施されており、かつ、該対向基板の表示部に、
    透明導電膜によって絵素電極列の幅よりも小さいか同じ
    幅をそれぞれ有するストライプ形状に形成された複数の
    狭視野用電極が設けられるとともに、各狭視野用電極の
    両側に各狭視野用電極とはそれぞれ絶縁状態でストライ
    プ形状に配置された広視野用電極とが設けられて、狭視
    野用電極と、全ての狭視野用電極および広視野用電極と
    が選択的に使用されることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記対向基板には所定のプレチルト角を
    有する配向処理が施され、前記アクティブマトリクス基
    板には該所定のプレチルト角よりも低い角度のプレチル
    ト角を有する部分と、該所定のプレチルト角よりも高い
    角度のプレチルト角を有する部分とが所望の形状で配置
    され、これにより前記配向処理が施されている請求項1
    または2に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記対向基板には2種類の異種プレチル
    ト角を有する部分が所望の形状で配置され、前記アクテ
    ィブマトリクス基板には、該対向基板の2種類の異種プ
    レチルト角を有する部分と相互に対向する部分がプレチ
    ルト角を逆の関係で配置されている請求項1または2に
    記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記対向基板には複数のラビング方向の
    配向処理が施され、前記アクティブマトリクス基板にも
    複数のラビング方向の配向処理が施されており、各絵素
    において両基板の該ラビング方向が交差する請求項1ま
    たは2に記載の液晶表示装置。
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