JP3847403B2

JP3847403B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3847403B2
Application number: JP6699297A
Authority: JP
Inventors: 豪鎌田; 稔大谷; 弘康井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: JPH10260408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、より詳しくは、視野角を拡大する為に配向状態の異なる複数の配向膜を一画素領域内に設けた、いわゆる配向分割型の液晶表示装置の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下で従来例に係る配向分割型の液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。この配向分割型の液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic ）モードの液晶表示装置であって、図４に示すように、複数のゲートバスライン１とドレインバスライン２とが直交配置され、その交点近傍の部分にＴＦＴ（Thin Film Transistor）３を介してＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる画素電極４が接続され、これらのＴＦＴ３と画素電極４とがマトリクス状に配置されてなる。
【０００３】
各々の画素電極４は表示領域とほぼ一致するが、その領域は図４に示すように第１，第２の画素領域４Ａ，４Ｂに分割されている。画素電極４がこの領域で分割されているのではなく、この上に形成される不図示の配向膜の配向状態をこれら第１，第２の画素領域４Ａ，４Ｂごとに変えている。このようにして一画素内で液晶分子の配向状態を意図的に変えることにより、視野角を拡大することを目的とする構造をとっている（以下でこの構造を配向分割型構造と称する）。
【０００４】
この配向分割型の液晶表示装置の構造について、図５，図６を参照しながら以下で更に詳しく説明する。図５は配向分割型液晶表示装置の一つの画素に注目した上面図であり、図６（ａ）は図５のＡ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は図５のＢ−Ｂ線断面図である。
この液晶表示装置は、図６（ａ）や同図（ｂ）に示すように、ガラス等からなる透明な下側基板６と上側基板７とが対向配置され、その間に液晶が封入されることで構成される。下側基板６の上にはゲートバスライン１Ａ，１Ｂ、ドレインバスライン２、後述するリングＣｓ５等が形成され、絶縁膜８を介してＩＴＯ膜からなる画素電極４が形成されている。また、上側基板７上にはやはりＩＴＯ膜からなる共通電極９が形成されており、これらの共通電極９，画素電極４間に電圧を印加することによってその間に封入された液晶分子１０の方向を変えて駆動するものである。
【０００５】
また、図には示していないが、液晶分子１０に接する部分には液晶分子１０の配向状態（特にプレチルト角）を規定するための配向膜が設けられている。図６（ａ）に示すように、下側基板６の側では第１の画素領域４Ａのプレチルト角をαとし、第２の画素領域４Ｂのプレチルト角をβとしている（α＞β）。逆に上側基板７の側では、第１の画素領域４Ａのプレチルト角をβとし、第２の画素領域４Ｂのプレチルト角をαとすることにより、上側基板側のプレチルト角と下側基板側のプレチルト角とが互いに大−小という組み合わせになるようにしているので、図６（ａ）に示すように液晶分子１０の配向状態が第１，第２の画素領域４Ａ，４Ｂでは互いに逆になる。このようにすることによって液晶の配向方向が一方向に偏るのを防ぎ、視野角を拡大することができるのである。
【０００６】
また、この液晶表示装置は、開口率を向上させるために通常画素電極を横切るように形成されている補助容量用の電極を環状にして、各画素の画素電極の周縁に沿うように配置している（これを以下でリングＣｓと称する）。このリングＣｓは、図５に示すように選択された画素に接続されたゲートバスライン（図５ではこれをｎ番目のゲートバスライン１Ａとしている）の次段の画素に接続されたゲートバスライン（図５ではこれをｎ＋１番目のゲートバスライン１Ｂとしている）と接続している。ｎ番目のゲートバスライン１Ａに接続された画素が選択された場合には、このｎ番目のゲートバスライン１Ａの電位はＴＦＴ３のＯＮ／ＯＦＦ動作をさせるため変動するが、ｎ＋１番目のゲートバスライン１Ｂの電位はこの間一定になっているので、この瞬間はｎ＋１番目のゲートバスライン１Ｂに接続されたリングＣｓ５も一定電位になっており、補助容量として機能しうるのである。このように次段のゲートバスラインとリングＣｓとが接続するように構成することにより、画素の開口率を向上させることが可能になるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような配向分割型の液晶表示装置を製造する際に、上側基板側のプレチルト角と下側基板側のプレチルト角とが互いに大−小という組み合わせになるようにする場合は、上側基板と下側基板の貼り合せの際のずれを避けることが非常に困難である。
【０００８】
このような場合には、図７（ａ）に示すように、同一の画素領域において上側基板のプレチルト角と下側基板のプレチルト角とが一致してしまい、プレチルト角が大−大，小−小という組み合わせが生じる。例えば図７（ａ）の第２の画素領域４Ｂにおいては、上側基板と下側基板とで大きなプレチルト角αが互いに対向している状態になる。
【０００９】
このような場合では、ＴＮモードの液晶分子が本来あるべきツイスト状態にあるのみならず、上下から大きなプレチルト角αで液晶分子が圧力を受けることによってスプレイ状態も加わった状態になるので、通常のツイスト状態の液晶分子に比してエネルギー状態が高くなり、液晶分子の配向状態が不安定になる。ひどい場合には液晶の旋回方向が通常と逆になってしまうという不良（以下でこれを逆ツイストドメイン不良と称する）が生じる。
【００１０】
この現象は印加電圧が高いほど発生しやすい。
従来構造では、図５や図６，図７等に示すように、リングＣｓ５は画素電極４の形成領域から若干はみ出すように配置されている。補助容量として用いられる面積を確保しつつ、なるべく画素電極５とオーバーラップする領域を減らして開口率向上を図る為である。
【００１１】
リングＣｓはゲートバスラインに接続されているが、このゲートバスラインにはＴＦＴのＯＮ／ＯＦＦを制御するため液晶の印加電圧よりも高い電圧が印加されている（液晶への印加電圧は２〜３Ｖ程度だが、ゲートバスラインには±１２Ｖ程度の電圧が印加される）。
【００１２】
このような場合、図７（ｂ）に示すように、画素電極の形成領域からはみだしたリングＣｓと、それに対向する共通電極との間に、高電界Ｅが生じるので、この付近の領域にある液晶分子はこの高電界Ｅの影響を受け、本来の配向状態と異なるような状態になってしまう場合がままある。この異常は画素の中央部の液晶分子にも伝搬して行くので、画素全体の液晶分子の配向がこれにより異状をきたしてしまう。
【００１３】
特にこの異常は、液晶分子の配向状態が画素内でも不安定な第１，第２の画素領域４Ａ，４Ｂの境界領域（以下でこれを配向分割領域と称する）のリングＣＳ近傍の液晶分子において顕著であった。
この不安定が画素領域の中央まで波及し、ひいては逆ツイストドメイン不良が生じ、ディスクリネーションが生じることにより、当該液晶表示装置の表示画面がざらついてしまうという問題が生じていた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、複数のゲートバスラインと、前記ゲートバスラインと直交するように配置された複数のドレインバスラインと、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインで囲まれた画素領域内に前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインに重ならないように配置された画素電極と、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインの交差する領域近傍に配置され、前記ゲートバスライン、前記ドレインバスライン及び前記画素電極と接続する液晶駆動用の素子であるＴＦＴと、前記画素電極の配置領域の周縁に沿うように配置され、前記画素電極よりも下層に形成され、前記ゲートバスラインと接続する補助容量電極とを主面に備えた第１の透明基板と、主面に共通電極を備えた第２の透明基板とを有し、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とが対向配置され、その間に液晶が封入され、かつ前記画素領域が複数の領域に分割されてその各々の領域で前記液晶の配向状態が異なる液晶表示装置において、前記補助容量電極は、少なくとも前記複数の領域の境界部においては、前記画素電極の配置領域よりはみ出さないよう内側に配置されてなることを特徴とする液晶表示装置により、上記課題を解決するものである。
【００１５】
引き続いて本発明の作用効果について以下で説明する。
本発明に係る液晶表示装置によれば、補助容量電極は、少なくとも複数の領域の境界部においては、画素電極の配置領域よりはみ出さないよう内側に配置されてなるため、ゲートバスラインに接続するため高電圧が印加される補助容量電極が画素電極によって電気的にシールドされることになる。
【００１６】
従って、図７（ｂ）に示すように従来生じていた補助容量電極と対向する共通電極との間の高電界Ｅが生じなくなるので、特に液晶分子の配向状態が不安定な複数領域の境界部の付近にある液晶分子がこの高電界Ｅの影響を受け、本来あるべき配向方向からずれるという異常の発生を抑止することができる。
これにより、従来装置で生じていたディスクリネーションや、これが原因となっていた表示画像のざらつきを極力抑止することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下で、本発明の実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。この液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic ）モードの液晶表示装置であって、配向分割型構造をとっているものである。また、図１に示すようにリングＣｓを有することで、開口率の改善を図っている点では従来と同様である。
【００１８】
本実施形態に係る液晶表示装置について図１，図２を参照しながら以下で更に詳しく説明する。図１は配向分割型液晶表示装置の一画素について説明する上面図であり、図２（ａ）は図１のＸ−Ｘ線断面図、同図（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線断面図である。
この液晶表示装置は、図２（ａ）や同図（ｂ）に示すように、ガラス等からなる第１の透明基板１６と第２の透明基板１７とが対向配置され、その間に液晶が封入されることで構成される。第１の透明基板１６の上にはゲートバスライン１１Ａ，１１Ｂ、ドレインバスライン１２、リングＣｓ１５等が形成され、絶縁膜１８を介してＩＴＯ膜からなる画素電極１４が形成されている。また、第２の透明基板１７上にはやはりＩＴＯ膜からなる共通電極１９が形成されており、これらの共通電極１９，画素電極１４間に電圧を印加することによってその間に封入された液晶分子２０の方向を変えて駆動するものである。
【００１９】
また、図には示していないが、液晶分子２０に接する部分には液晶分子２０の配向状態（特にプレチルト角）を規定するための配向膜が設けられている。図２（ａ）に示すように、第１の透明基板１６の側では第１の画素領域１４Ａのプレチルト角をαとし、第２の画素領域１４Ｂのプレチルト角をβとしている（α＞β）。逆に第２の透明基板１７の側では、第１の画素領域１４Ａのプレチルト角をβとし、第２の画素領域４Ｂのプレチルト角をαとすることにより、第１の透明基板側のプレチルト角と第２の透明基板側のプレチルト角とが互いに大−小という組み合わせになるようにすることで視野角の拡大を図っている。
【００２０】
また、この液晶表示装置は、開口率を向上させるために通常画素電極を横切るように形成されている補助容量用の電極を環状にして、各画素の画素電極の周縁に沿うように配置している（これを以下でリングＣｓと称する）。このリングＣｓ１５は、図１に示すように選択された画素に接続されたｎ番目のゲートバスライン１１Ａの次段の画素に接続されたｎ＋１番目のゲートバスライン１１Ｂと接続している。なお、このリングＣｓは補助容量電極の一例である。
【００２１】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、配向分割領域を含む全部の領域において上述のリングＣｓ１５の形成領域が画素電極１４の形成領域内に収まっており、従来のように画素電極の形成領域からリングＣｓがはみ出さないように配置されている。
このため、リングＣｓ１５が上層の画素電極１４によって完全に電気的にシールドされることになるので、たとえゲートバスラインにＴＦＴ駆動のための高電圧が印加されても、図７（ｂ）に示す従来のようにリングＣｓと共通電極との間に生じていた高電界Ｅが生じなくなる。
【００２２】
これにより、この付近にある液晶分子がこの高電界Ｅの影響を受け、本来あるべき配向方向からずれるという異常の発生を抑止することができる。
従って、従来装置で生じていたディスクリネーションや、これが原因となっていた画像のざらつきを抑止することが可能になる。
また、本実施形態では全部の領域で画素電極を用いて完全にリングＣｓをシールドしているが、液晶分子の異常が生ずるのはほとんどが配向分割領域の近傍なので、図３に示すように配向分割領域の部分のリングＣｓだけが画素電極の形成領域からはみ出さないようにしてシールドしても、この領域における液晶分子の配向状態の異状を抑止することができ、図１の装置とほぼ同様の効果を奏する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環状の補助容量電極は、少なくとも複数の領域の境界部においては、画素電極の配置領域よりはみ出さないよう内側に配置されてなるため、液晶分子の配向状態が不安定な複数領域の境界部の付近にある液晶分子が本来あるべき配向方向からずれるという異常の発生を抑止することができる。
【００２４】
これにより、従来装置で生じていたディスクリネーションや、これが原因となっていた表示画像のざらつきを極力抑止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明する上面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る液晶表示装置を説明する上面図である。
【図４】配向分割型液晶表示装置の構成を説明する図である。
【図５】従来例に係る液晶表示装置を説明する上面図である。
【図６】従来例に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図７】従来例に係る液晶表示装置の問題点を説明する断面図である。
【符号の説明】
１１Ａｎ番目のゲートバスライン
１１Ｂｎ＋１番目のゲートバスライン
１２ドレインバスライン
１３ＴＦＴ
１４画素電極
１４Ａ第１の画素領域
１４Ｂ第２の画素領域
１５リングＣｓ（補助容量電極）
１６第１の透明基板
１７第２の透明基板
１８絶縁膜
１９共通電極
２０液晶分子

Claims

複数のゲートバスラインと、前記ゲートバスラインと直交するように配置された複数のドレインバスラインと、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインで囲まれた画素領域内に前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインに重ならないように配置された画素電極と、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインの交差する領域近傍に配置され、前記ゲートバスライン、前記ドレインバスライン及び前記画素電極と接続する液晶駆動用の素子であるＴＦＴと、前記画素電極の配置領域の周縁に沿うように配置され、前記画素電極よりも下層に形成され、前記ゲートバスラインと接続する補助容量電極とを主面に備えた第１の透明基板と、
主面に共通電極を備えた第２の透明基板とを有し、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板とが対向配置され、その間に液晶が封入され、かつ前記画素領域が複数の領域に分割されてその各々の領域で前記液晶の配向状態が異なる液晶表示装置において、
前記補助容量電極は、少なくとも前記複数の領域の境界部においては、前記画素電極の配置領域よりはみ出さないよう内側に配置されてなることを特徴とする液晶表示装置。
前記補助容量電極は、その全部が前記画素電極の配置領域よりはみ出さないよう内側に配置されてなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記画素領域は、複数の領域に分割され、該複数の領域ごとに配向状態が異なる配向膜が、前記液晶に接するように設けられてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
前記複数の領域ごとに配向状態が異なる配向膜は、該配向膜に接する液晶分子のプレチルト角が、前記複数の領域ごとに異なるように設けられてなることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。