JP4682895B2

JP4682895B2 - Ｅｃｂモードの液晶表示装置

Info

Publication number: JP4682895B2
Application number: JP2006088210A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP2007264233A

Description

本発明は、電界効果複屈折（ＥＣＢ：Electrically Controlled Birefringence）モー
ドの液晶表示装置に関し、特に黒表示時に基板端部での液晶分子の配向の乱れを抑制して
光漏れを少なくしたＥＣＢモードの液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置としては、ＴＮ（Twisted Nematic）方式によるものが多く用い
られている。この液晶表示装置は、液晶層を形成する際に、上下２枚の配向膜の配向方向
を変え、液晶分子が電界無印加の状態のときに捩じれた状態になるようにしているもので
ある。この際に、液晶分子の配向方向を決定するために、配向膜表面の分子を一方向に揃
えるため、ポリイミドなどの高分子膜からなる配向膜をフェルトや木綿などで配向膜表面
を所望の方向に擦るラビング処理が施される。また、ＴＮ方式の液晶表示装置では、視角
特性が見る方向によってかなり異なり、しかも反転現象まで生じてしまい、良好な視角特
性が確保できないという問題が生じる。これは、良好な視角特性がラビング方向に限定さ
れるというＴＮモード特有の制限によるものである。

これに対し、別の形式の液晶表示装置として、誘電異方性が正のネマティック液晶を用
いた複屈折モードで、画素電極と対向電極間に介在した液晶を配向膜によりパネル面に水
平に一軸配向させたＥＣＢモードの液晶表示装置が知られている（下記特許文献１参照）
。このＥＣＢモードの液晶表示装置の概略構成を図５を用いて説明する。なお図５Ａは電
界無印加時の液晶分子の配向状態を説明する概略断面図であり、図５Ｂは電界印加時の液
晶分子の配向状態を説明する概略断面図であり、図５Ｃは液晶表示装置のラビング方向を
示す平面図である。

従来のＥＣＢモードの液晶表示装置５０は、アレイ基板５１と対向基板５２とを備え、
両基板５１、５２間に誘電異方性が正のネマティック液晶５３が介在されている。アレイ
基板５１は、ガラス等からなる第１の透明基板５４上にマトリクス状に設けられた複数の
画素電極５５を備え、この画素電極５５の表面はポリイミド等からなる配向膜５６が被覆
されている。また、対向基板５２は、ガラス等からなる第２の透明基板５７上に対向電極
５８を備え、この対向電極５８の表面もポリイミド等からなる配向膜５９が被覆されてい
る。そして、図５Ｃに示したように、アレイ基板５１側の配向膜５６は例えば破線Ａで示
した方向にラビング処理され、また、対向基板５２側の配向膜５９は実線Ｂで示した方向
にラビング処理されている。

このＥＣＢモードの液晶表示装置５０は、画素電極５５と対向電極５８との間に電界が
印加されていない時には、図５Ａに示したように、ネマティック液晶５３は両基板間に略
水平に配向して透光状態となっており、画素電極５３と対向電極５８との間に電界が印加
された時には、図５Ｂに示したように、ネマティック液晶５３は両基板間に垂直に配向し
て遮光状態となるものである。
特開平６−２７４６７号公報（特許請求の範囲、段落［０００２］、［００１２］〜［００２２］、図１、図２、図１０）

上述のような従来のＥＣＢモードの液晶表示装置５０は、例えば、画素電極５５と対向
電極５８との間に電界を印加（図５Ｂ参照）した場合、表示エリア内においては両基板間
に生じる電界によりネマティック液晶５３の配向が垂直方向に制御されて遮光状態となる
ため、黒表示が可能となるが、詳細に黒表示画面を観察すると、表示エリアと非表示エリ
アとの境界部分において、一方の境界において光漏れが生じることが観察された。この光
漏れはアレイ基板５１のラビング方向Ａとは反対側の表示エリアと非表示エリアとの境界
部分に生じている。

本願の発明者等は、種々実験を重ねた結果、この光漏れは次のような理由から生じるも
のと推定した。すなわち、表示エリアにおいて電界が印加した場合、図６Ａに示したよう
に、液晶は水平方向から垂直方向に立ち上がろうとする。このときの等電位線は、図６Ｂ
に示すように、表示エリア内では破線で示したように実質的にアレイ基板５１に平行なる
が、非表示エリア６０においては、電界が印加されていないため、等電位線は表示エリア
から非表示エリア６０に出たとたんに急激に落ち込むことになる。このとき、アレイ基板
５１のラビング方向Ａと同じ方向の表示エリアと非表示エリア６０側との境界Ｘにおいて
は、液晶分子の立ち上がり方向６１と表示エリア内における液晶分子の立ち上がり方向６
２が同じなので、表示エリアと非表示エリア６０との境界部分において液晶分子の配向の
乱れは生じない。

しかし、アレイ基板５１のラビング方向Ａと反対側の表示エリアと非表示エリア６０側
との境界Ｙにおいては、非表示エリア６０側の液晶分子の立ち上がり方向６３が等電位線
が急激に落ち込むことによる影響に強く支配されるため、表示エリア内における液晶分子
の立ち上がり方向６２と互いに相反することになってしまう。すなわち、電界が印加され
た際に、ラビング処理された配向膜５６によってもたらされるプレチルト角に起因する立
ち上がり方向の規制よりも電界の影響による立ち上がり規制の方が強くなるため、表示エ
リアと非表示エリア６０との境界近傍で、液晶分子の立ち上がり方向が反してしまう側で
は液晶分子の配向が乱れ、光漏れが生じるものと考えられる。

本願発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、黒表示
時に基板端部での液晶分子の配向の乱れを抑制して光漏れを少なくしたＥＣＢモードの液
晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置の発明は、
マトリクス状に複数の画素が配置されたアレイ基板と対向基板とを備え、ＥＣＢモードの
液晶を用いる液晶表示装置において、前記アレイ基板のラビング方向とは反対側の非表示
エリアに、前記アレイ基板の表示エリアに沿って電界発生手段を設けたことを特徴とする
。

また、本願発明は、上記ＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置の発明において、前
記電界発生手段は前記アレイ基板の表示エリアに沿って設けられた線状電極であることを
特徴とする。

また、本願発明は、上記ＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置の発明において、前
記電界発生手段は前記アレイ基板の表示エリアに沿って設けられたダミー画素であること
を特徴とする。

また、本願発明は、上記ＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置の発明において、前
記電界発生手段は、前記アレイ基板の駆動用の配線とは独立した配線により所定の電界発
生用電圧が印加されるようになされていることを特徴とする。

また、本願発明は、上記ＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置の発明において、前
記電界発生手段は、前記電界発生手段に最も近い前記アレイ基板の信号線に接続されてい
ることを特徴とする。

本願発明は上記のような構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏す
る。すなわち、本願発明のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置によれば、アレイ基
板のラビング方向と反対側の非表示エリアに、アレイ基板の表示エリアに沿って電界発生
手段を設けたため、この電界発生手段によってアレイ基板の表示エリアと非表示エリアと
の境界近傍において等電位線を実質的にアレイ基板に平行に維持できる。従って、上記発
明によれば、従来例のように等電位線が表示エリアから非表示エリアに出たとたんに急激
に落ち込むことがなくなるため、液晶分子の立ち上がり方向が等電位線による影響を受け
ることがなくなり、表示エリアと非表示エリアとの境界近傍で生じていた光漏れを無くす
ことができる。

また、上記発明によれば、電界発生電極は、単なる線状電極（ベタ電極といわれること
もある）という簡単な構成であっても、非表示エリアにおける表示エリアとの境界近傍に
も電界が発生し、等電位線の急激な落ちこみを防止することができ、液晶分子がプレチル
ト角による規制の方を強く受けるため、表示エリア非表示エリアとの境界近傍における液
晶分子の立ち上がり方向と、表示エリア内における液晶分子の立ち上がり方向とが同じに
なるようにすることができ、この境界近傍における液晶分子の配向の乱れを防止すること
ができる。したがって、上記発明によれば、表示エリアと非表示エリアとの境界近傍で生
じていた光漏れを有効に無くすことができる。

また、ダミー画素は、例えば製造工程中に静電気による画素の破壊を防止するため、通
常、非表示エリア側に複数列ないし複数行に亘って設けられ、静電気が印加されたときに
外側の画素から破壊されるようにすることで表示領域の画素を保護するようにしている。
上記発明によれば、このダミー画素を前記電界発生電極として利用しているため、特に別
途電界発生電極を設けることなく、ダミー電極に信号を印加するだけ非表示エリアにおけ
る表示エリアとの境界近傍にも電界を発生させることができるため、等電位線の急激な落
ちこみを防止することができ、表示エリアと非表示エリアとの境界近傍で生じていた光漏
れを有効になくすことができる。

また、上記発明によれば、電界発生電極に印加する電界を液晶表示装置の駆動用の走査
線ないし信号線に印加される信号とは別個の信号によるものとすることができるため、ド
ライバＩＣにこの電界発生電極に印加する信号を発生させるための回路を組み込むことで
、液晶表示装置の走査線ないし信号線に印加されている信号に影響を与えることがなく、
表示画質の良好なＥＣＢモードの液晶表示装置が得られる。なお、ドライバＩＣに組み込
む電界発生電極に印加する信号は、最も端部側の信号線用の信号と同じ信号ないしは比例
した信号を出力するバッファ回路をとすればよい。

また、上記発明によれば、表示エリアの最も端部側の信号線を分岐させて電界発生電極
に印加するようにしたから、特に別途電界発生電極に印加する電圧生成手段を設ける必要
がなくなり、簡単な構成でありながら表示エリアと非表示エリアとの境界近傍で生じてい
た光漏れを有効になくすことができる。なお、信号線に接続する電界発生電極は、複数ラ
イン分とすると最も端部側の信号線用の出力電圧が低下する可能性があるので、１ライン
分とするとよい。

以下、本発明にかかる電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表示装置を実施するた
めの最良の形態を実施例及び図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す実施例
は、本発明の技術思想を具体化するための電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表示
装置を例示するものであって、本発明をこの電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表
示装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思
想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。

なお、図１は実施例１のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ａのアレイ基板
における図５Ｃのａ部分に対応する箇所の拡大平面図であり、図２は図１のII−II線に沿
った断面における等電位線を示す図である。また、図３は実施例２のＥＣＢモードの液晶
を用いる液晶表示装置１０Ｂのアレイ基板における図５Ｃのａ部分に対応する箇所の拡大
平面図であり、図４は実施例３のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｃのアレ
イ基板における図５Ｃのａ部分に対応する箇所の拡大平面図である。なお、図３及び図４
においては図１に示した構成部分と同じ構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細
な説明は省略する。

実施例１のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ａのアレイ基板は、マトリク
ス状に配置された複数の走査線１２_１〜１２_ｍ及び複数の信号線１３_１〜１３_ｎを備え、
走査線１２_１〜１２_ｍ及び信号線１３_１〜１３_ｎで囲まれた領域にはそれぞれ画素電極１
５が設けられている。そして、複数の信号線１３_１〜１３_ｎは、それぞれ信号線用接続配
線Ｓ１〜Ｓｎを介して図示しないドライバＩＣに接続されている。一方、図２に示すよう
に、このアレイ基板のラビング方向とは反対側の非表示エリア２０には、最も端部に位置
する信号線１３_１に沿って透明電極材料等の導電材料で線状電極１７が設けられている。
なおこのアレイ基板のラビング方向とは反対側とは、図２Ａに示してあるように、プレチ
ルト角を有して配向している液晶分子の立ち上がる側とは反対の側となる。

この線状電極１７は、線状電極用接続配線ＥＳ_Ａを介して図示しないドライバＩＣに接
続されており、このドライバＩＣによって最も端部に位置する信号線１３_１に印加される
信号と同じ信号がバッファ回路を経て印加されるようになっている。従って、線状電極１
７には最も端部に位置する信号線１３_１に印加される電圧に比例した電圧が印加されるよ
うになっている。

このような構成とすると、非表示エリア２０における表示エリアとの境界近傍にも電界
が発生するため、II−II線に沿った断面における等電位線は図２Ｂに破線で示したとおり
となり、表示エリアと非表示エリアの近傍で等電位線の急激な落ち込みがなくなる。した
がって、表示エリアと非表示エリア２０の境界近傍の液晶分子がプレチルト角による規制
の方を強く受けるため、表示エリアと非表示エリア２０の境界近傍における液晶分子の立
ち上がり方向２１と、表示エリア内における液晶分子の立ち上がり方向２２とが同じにな
るために、境界近傍における液晶分子の配向の乱れを防止することができる。

実施例２のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｂのアレイ基板に設ける電界
発生手段としては、図３に示したように、製造工程中の静電気による画素の静電破壊防止
の目的で設けられているダミー画素３０を利用した。このダミー画素３０は、例えば走査
線１２_１〜１２_ｍに沿っては２列、信号線１３_１〜１３_ｎに沿っては３列設けられている
。そして、このアレイ基板のラビング方向とは反対側の非表示エリア２０側の最も端部に
位置する信号線１３_１に沿った１列のダミー画素３０_１の信号線１３_ＥＳは、ダミー画素
用接続配線ＥＳ_Ｂを介して図示しないドライバＩＣに接続されており、このドライバＩＣ
によって最も端部に位置する信号線１３_１に印加される信号と同じ信号がバッファ回路を
経て印加されるようになっている。なお、他の２列のダミー画素に対応する２本の信号線
はいずれにも接続されていない。

従って、１列のダミー画素３０_１の画素電極に表れる電圧は、非表示エリア２０側の最
も端部に位置する一列の画素電極に表れる電圧と同じになるから、表示エリアと非表示エ
リア２０の近傍で等電位線の急激な落ち込みがなくなり、実施例１の場合と同様に、表示
エリアと非表示エリア２０の境界近傍における液晶分子の立ち上がり方向と、表示エリア
内における液晶分子の立ち上がり方向とが同じになるために、この境界近傍における液晶
分子の配向の乱れを防止することができる。この際、複数列のダミー電極を電界発生手段
として利用するために、複数列のダミー電極の信号線をそれぞれドライバＩＣに接続する
ようにしてもよい。

実施例３のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｃのアレイ基板に設ける電界
発生手段は、実施例２のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｂの場合と同様に
、一列のダミー画素３０_１を用いているが、この一列のダミー画素３０_１の信号線１３_Ｅ
_ＳをドライバＩＣに接続する代わりに非表示エリア２０側の最も端部に位置する信号線１
３_１に短絡配線ＥＳ_Ｃにより直接接続した点のみ実施例２のＥＣＢモードの液晶を用いる
液晶表示装置１０Ｂと構成が相違しており、その他の構成は実質的に同一である。

この実施例３のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｃにおいては、１列のダ
ミー画素３０_１の画素電極に表れる電圧は、実施例２の場合と同様に、非表示エリア２０
側の最も端部に位置する一列の画素電極に表れる電圧と同じになるから、表示エリアと非
表示エリアの近傍で等電位線の急激な落ち込みがなくなり、非表示エリア２０の境界近傍
における液晶分子の立ち上がり方向と、表示エリア内における液晶分子の立ち上がり方向
とが同じになるために、この境界近傍における液晶分子の配向の乱れを防止することがで
きる。なお、実施例３のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｃにおいては、複
数列のダミー画素の信号線を並列に接続することは、一般的なドライバＩＣの駆動能力の
点からして、表示エリアの最端部の信号線１３_１の電圧低下が大きくなり、表示上好まし
くないため避ける必要がある。
なお、実施例１、実施例２、実施例３において、表示エリアに沿って設けられた電界発
生手段は、アレイ基板のラビング方向とは反対側の非表示エリアに設けられているだけで
あるが、ラビング方向の側の非表示エリアにも設けておいても構わない。

実施例１のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置のアレイ基板における図５Ｃのａ部分に対応する箇所の拡大平面図である。図１のII−II線に沿った断面における等電位線を示す図である。実施例２のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｂのアレイ基板における図５Ｃのａ部分に対応する箇所の拡大平面図である。実施例３のＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置１０Ｃのアレイ基板における図５Ｃのａ部分に対応する箇所の拡大平面図である。図５Ａは電界無印加時の液晶分子の配向状態を説明する概略断面図であり、図５Ｂは電界印加時の液晶分子の配向状態を説明する概略断面図であり、図５Ｃは液晶表示装置のラビング方向を示す平面図である。図６Ａは従来のＥＣＢモードの液晶表示装置における液晶分子の配向状態を説明する図であり、図６Ｂは図６Ａにおける等電位線を示す図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０ＣＥＣＢモードの液晶を用いる液晶表示装置
１２_１〜１２_ｍ走査線
１３_１〜１３_ｎ、１３_ＥＳ信号線
１５画素電極
１７線状電極
２０非表示エリア
２１、２２液晶分子の立ち上がり方向
３０、３０_１ダミー画素
ＥＳ_Ａ線状電極用接続配線
ＥＳ_Ｂダミー画素用接続配線
ＥＳ_Ｃ短絡配線
Ｓ１〜Ｓｎ信号線用接続配線

Claims

マトリクス状に複数の画素が配置されたアレイ基板と対向基板とを備え、電界効果複屈
折モードの液晶を用いる液晶表示装置において、前記アレイ基板のラビング方向とは反対
側の非表示エリアに、前記アレイ基板の表示エリアに沿って電界発生手段を設けたことを
特徴とする電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表示装置。
前記電界発生手段は前記アレイ基板の表示エリアに沿って設けられた線状電極であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表示装置。
前記電界発生手段は前記アレイ基板の表示エリアに沿って設けられたダミー画素である
ことを特徴とする請求項１に記載の電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表示装置。
前記電界発生手段は、前記アレイ基板の駆動用の配線とは独立した配線により所定の電
界発生用電圧が印加されるようになされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の電界効果複屈折モードの液晶を用いる液晶表示装置。
前記電界発生手段は、前記電界発生手段に最も近い前記アレイ基板の信号線に接続され
ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電界効果複屈折モードの液晶を
用いる液晶表示装置。