JP5315117B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、単純マトリックス型の電極構造を有する液晶表示装置に関する。

図４は、単純マトリックス型の電極構造を有する液晶表示装置の一例を示す垂直配向型液晶表示装置の断面図である。この垂直配向型液晶表示装置１は、液晶パネル２を含み、その液晶パネル２を用いて画像を表示する。

図４に示すように、液晶パネル２は、片側の板面にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等からなる第一の帯状透明電極３ａが形成され、その第一の帯状透明電極３ａ上に第一の配向膜４ａが形成され、その第一の配向膜４ａに対してラビング処理を施したガラス板等からなる第一の透明基板５ａと、同じく片側の板面にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等からなる第二の帯状透明電極３ｂが形成され、その第二の帯状透明電極３ｂ上に第二の配向膜４ｂが形成され、その第二の配向膜４ｂに対してラビング処理を施したガラス板等からなる第二の透明基板５ｂとが、ポリマー球６等をスペーサ材として、第一および第二の配向膜４ａおよび４ｂとが互いに対向するような向きに貼り合わされ、枠状のシール７により周辺が封じられて、パネル本体２ａが形成されている。この液晶パネル２の場合、図４の紙面上側の第一の透明基板５ａが表示面側のフロント基板５ａとされ、図４の紙面下側の第二の透明基板５ｂがバックライト（光源）側のリア側基板５ｂとされており、透過型になっている。

また、第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの間の空隙（セルギャップ）には、真空注入法や滴下法などにより液晶が封入されて液晶層８が形成されている。この液晶パネル２の場合、液晶として負の誘電率異方性を有するネマティック液晶（ネガ型液晶）が用いられており、垂直配向型になっている。

さらに、第一の透明基板５ａの液晶層８に接する側とは反対側の板面には、第一の偏光板９ａが貼り付けられ、第二の透明基板５ａの液晶層８に接する側とは反対側の板面には、第二の偏光板９ｂが貼り付けられ、液晶パネル２が完成されている。

図５に示すように、第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂのうち、例えば第一の帯状透明電極３ａは、複数が第一の透明基板５ａの横方向（図４の紙面表裏方向、図５の紙面左右方向）に平行して形成され、全体として横縞状パターンに形成されて、走査側駆動回路１０に接続される走査電極とされ、第二の帯状透明電極３ｂは、複数が第二の透明基板５ｂの縦方向（図４の紙面左右方向、図５の紙面上下方向）に平行して形成され、全体として縦縞状パターンに形成されて、信号側駆動回路１１に接続される信号電極とされ、これら第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂによって単純マトリックス型の電極構造を構成している。そして、液晶パネル２は、このような横方向（水平方向）および縦方向（垂直方向）にそれぞれ平行して形成された第一および第二の透明電極３ａおよび３ｂの交点を１画素としている。言い換えると、液晶パネル２は、画素を格子状に配列し、その格子状に配列された画素に対して横方向および縦方向の第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ａを配し、このうちの必要な横方向および縦方向の第一および第二の透明電極３ａおよび３ａを選択して電圧を印加する。これにより、選択された横方向および縦方向の第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂの交点にある画素の液晶層８（液晶セル）を駆動するものである。すなわち、液晶パネル２は、単純マトリックス型の電極構造を有して単純マトリックス駆動（デューティ駆動）を行うものである。ただし、表示画素数が多い場合、駆動は時分割のマルチプレックス駆動となる。

図６に示すように、第一および第二の偏光板９ａおよび９ｂのうち、第一の偏光板９ａは、矢印９ａ'で示した方向の吸収軸を有し、第二の偏光板９ｂは、矢印９ｂ'で示した方向に吸収軸を有している。すなわち、第一の偏光板９ａおよび第二の偏光板９ｂは、それぞれの吸収軸９ａ'および９ｂ'が直交するように配置（クロスニコル配置）されており、液晶パネル２の表示モードは、ノーマリブラックになっている。

このように構成された液晶パネル２は、第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂの間に電圧が印加されていない非駆動状態では、図７（ａ）に示すように、第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂに挟まれた液晶層８（液晶セル）中の液晶分子８ａは、第一および第二の配向膜４ａおよび４ｂの作用により、分子長軸方向が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂに垂直な光軸に略揃って配向されるが、配向方向を制御するため等により僅かに傾き（プレチルト）を設けて配向され、ここを通過する光の偏光状態はほとんど変化しなくなる。このため、液晶パネル２のバックライト側の第二の偏光板９ｂを透過した光（直線偏光）がほとんどそのまま液晶パネル２の表示面側の第一の偏光板９ａに入射されてそこでほとんどが吸収され、暗い表示（黒表示）となる。

対して、第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂの間に電圧が印加されている駆動状態では、図７（ｂ）に示すように、第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂに挟まれた液晶層８中の液晶分子８ａは、その負の誘電率異方性によって電界に対して略直交する方向、すなわち、第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂに対して略平行に配向し、ここを通過する光の偏光状態を変化させる。このため、液晶パネル２のバックライト側の第二の偏光板９ｂを透過した光は、偏光状態を変えて液晶層８を出射するため、液晶パネル２の表示面側の第一の偏光板９ａの吸収軸９ａ'と直交する透過軸の偏光成分が多くなり、明るい表示（白表示）となる。

このように垂直配向型液晶表示装置１は、互いに対向して所定の間隔をもって配置された第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂと、第一の透明基板５ａの第二の透明基板５ｂとの対向面上に平行に配置された第一の帯状透明電極３ａおよび第二の透明基板５ｂの第一の透明基板５ａとの対向面上に第一の帯状透明電極３ａとは直交する方向で平行に配置された第二の帯状透明電極３ｂと、第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの前記対向面の間に配置されるとともに、負の誘電率異方性を有し、液晶分子８ａの配向が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂに対して略垂直の液晶からなり、第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂの間に電圧を印加すると、液晶分子８ａの配向が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂに対して略平行になる液晶層８と、第一の透明基板５ａの第二の透明基板５ａの対向面とは反対側の面上に配置された所定方向に吸収軸９ａ'を有する第一の偏光板９ａおよび第二の透明基板５ｂの第一の透明基板５ａとの対向面とは反対側の面上に配置され、第一の偏光板９ａの吸収軸９ａ'と直交する方向の吸収軸９ｂ'を有する第二の偏光板９ｂとを備え、単純マトリックス駆動（デューティ駆動）を行うものである。

ところで、このような垂直配向型液晶表示装置１（単純マトリックス型の電極構造を有する液晶表示装置の一例）に使用される第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂは、一般に、図８に示すように、電極端部が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対してテーパー形状（第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対するテーパー角度が９０°より小さい角度となる形状）になっており、電極全体では第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面を底辺とする台形状になっている。

しかしながら、端部をテーパー形状とした第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂでは、これら第一および第二の帯状透明電極３ａおよび３ｂに挟まれた液晶層８（液晶セル）中おける液晶分子８ａの配向は、図９に示すようになる。すなわち、液晶分子８ａの傾き角度が、電極中央部（画素中央部）では所定のプレチルト角度に揃うものの、電極端部のテーパー形状部（画素周辺部）では所定のプレチルト角度より小さくなったり大きくなり、液晶分子８ａの配向が乱れている。そのため、画素周辺部で光漏れが生じてＯＦＦ透過率が高くなり、コントラストが低下するという問題があった。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、第二の透明基板５ｂの第一の透明基板５ａとの対向面で第二の透明電極３ｂがない部分に、画素周辺部の光漏れを防止してコントラストを向上させるためのブッラクマスクと呼ばれる遮光膜を設けた液晶表示装置が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載されているような液晶表示装置においては、コントラストを向上させるためのブラックマスクを追加で作製しなければならず、製造工程の増加および製造コストの上昇を招くという問題があった。

特開平５−２１６１号公報

本発明は、上記背景技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、ブッラクマスク等を用いることなく画素周辺部からの光漏れを抑え、製造工程の増加および製造コストの上昇を招くことなくコントラストを向上させ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。

上記目的を達成するため本発明の液晶表示装置は、互いに対向して所定の間隔をもって配置された第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂと、第一の透明基板５ａの第二の透明基板５ｂとの対向面上に平行に配置された第一の帯状透明電極３０ａおよび第二の透明基板５ｂの第一の透明基板５ａとの対向面上に第一の帯状透明電極３０ａと直交する方向で平行に配置された第二の帯状透明電極３０ｂと、第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面の間に配置された液晶層８と、を備えた液晶表示装置において、前記第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの端部が前記第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対して逆テーパー形状となっており、前記第一および第二の帯状透明電極は、それぞれの全体の断面形状が、前記第一および第二の透明基板の対向面を底辺とする逆台形状となっていることを特徴とするものである。

本発明のように、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの端部が前記第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対して逆テーパー形状となっており、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂは、それぞれの全体の断面形状が、第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面を底辺とする逆台形状となっている場合においては、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの液晶層８側の表面が端から端まで第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂと平行な平面内にあるため、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂに挟まれた液晶層８（液晶セル）中おける液晶分子８ａの配向は、図２に示すようになる。すなわち、液晶分子８ａの傾き角度が、電極中央部（画素中央部）でも電極端部（画素周辺部）でも所定のプレチルト角度に略揃い、液晶分子８ａの配向の乱れが少なくなる。そのため、画素周辺部での光漏れを抑えることができるようになる。

本発明によれば、ブッラクマスク等を用いることなく画素周辺部からの光漏れを抑え、製造工程の増加および製造コストの上昇を招くことなくコントラストを向上させることができる液晶表示装置を提供することが可能となる。

本発明にかかる液晶表示装置の電極の形状を示す断面図である。 本発明にかかる液晶表示装置の非駆動時における液晶分子の傾きの様子を示す図である。 本発明にかかる液晶表示装置の電極の作製方法を示す図である。 単純マトリックス型の電極構造を有する液晶表示装置の一例としての垂直配向型液晶表示装置の断面図である。 図４の垂直配向型液晶表示装置の単純マトリックス型の電極構造を示す図である。 図４の垂直配向型液晶表示装置の偏光板の配置構造を示す図である。 図４の垂直配向型液晶表示装置の駆動を説明するための図であって、（ａ）は非駆動時の図、（ｂ）は駆動時の図である。 図４の垂直配向型液晶表示装置の電極の従来形状を示す断面図である。 図４の垂直配向型液晶表示装置の電極の従来形状での非駆動時における液晶分子の傾きの様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明にかかる実施の形態による表示装置は、単純マトリックス型の電極構造を構成する第一および第二の帯状透明電極が特定形状で第一および第二の透明基板の対向面に形成されるとともに、第一および第二の帯状透明電極の上にその特定形状に沿って第一および第二の配向膜が形成されていることの他は、図４に示した単純マトリックス型の電極構造を有する液晶表示装置の一例としての垂直配向型液晶表示装置と同様であるので、以下の説明においては、第一および第二の透明基板の対向面に形成された第一および第二の帯状透明電極の形状、その作用効果および作製方法について説明する。

図１は、本発明にかかる一実施の形態による液晶表示装置の電極形状を示す断面図である。図１に示すように、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂは、電極端部が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対して逆テーパー形状（第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対するテーパー角度が９０°を越える１８０°未満の角度となる形状）になっており、電極全体では第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面を底辺とする逆台形状になっている。また、このようなテーパー角度については、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの端部に割れを生じないよう画素周辺部からの光漏れを効果的に抑えることを考慮し、９５°〜１７０°の範囲が好ましく、１１０°〜１５０°がより好ましい。

第一および第二の配向膜４０ａおよび４０ｂは、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの上にその形状に沿って形成されている。

図２は、本発明にかかる一実施の形態による液晶表示装置の非駆動時における液晶分子の傾きの様子を示す図である。図２に示すように、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの端部が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面に対して逆テーパー形状となっており、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの液晶層８側の表面が端から端まで第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂと平行な平面内にあるため、第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂに挟まれた液晶層８（液晶セル）中おける液晶分子８ａの配向は、液晶分子８ａの傾き角度が、電極中央部（画素中央部）でも電極端部（画素周辺部）でも所定のプレチルト角度に略揃い、液晶分子８ａの配向の乱れが少なくなる。そのため、画素周辺部での光漏れを抑えることができるようになり、ＯＦＦ透過率が低くなる。よって、ブッラクマスクを用いることなく画素周辺部からの光漏れを抑え、製造工程の増加および製造コストの上昇を招くことなくコントラストを向上させることができる液晶表示装置を提供することが可能となる。

図１に示した第一および第二の帯状透明電極３０ａおよび３０ｂの製作方法の一例を図３を参照して説明する。なお、第一の帯状透明電極３０ａの作製方法と第二の帯状透明電極３０ｂの作製方法は同じであるため、第一の帯状透明電極３０ａの作製方法を説明して、第二の帯状透明電極３０ｂの作製方法の説明は省略する。

最初、（ａ）工程において、第一の透明基板５ａの片側の板面上に常法に従って、透明電極としてのＩＴＯ膜３１を例えばスパッタリングにより形成する。
次に、（ｂ）工程いおいて、ＩＴＯ膜３１上にフォトレジストを塗布し（コート）、フォトレジストを塗布した第一の透明基板５ａを加熱し、フォトレジストを固化して（プリベーク）、ＩＴＯ膜３１の上にフォトレジスト膜３２を形成する。
次に、（ｃ）工程において、フォトレジスト膜３２に光を照射して反応させる。このとき、第一の帯状透明電極３０ａの縞形パターンを描いたフォトマスク３３を用い、光を照射する部分を制御することで第一の帯状透明電極３０ａの縞形パターンをフォトレジスト膜３２上に転写する（露光）。
次に、（ｄ）工程において、露光した第一の透明基板５ａを現像液に浸し、パターン部以外の余分なフォトレジスト膜３２を除去する（現像）。
次に、（ｅ）工程において、エッチング液によって、パターン部以外の余分なＩＴＯ膜３１を除去する（エッチング）。フォトレジスト膜３２の残っている部分はエッチング液によって除去されないため、第一の帯状透明電極３０ａの縞形パターンが第一の透明基板５ａの片側の板面上に形成される。また、ＩＴＯ膜３１は、第一の透明基板５ａ近傍の結晶性が低くなり、膜表面は結晶性が高くなる性質を有するため、エッチング過程において、第一の透明基板５ａ近傍のＩＴＯ膜３１がエッチングされやすく、エッチングされたＩＴＯ膜３１が第一および第二の透明基板５ａおよび５ｂの対向面を底辺とする逆台形状になり、ここで、第一の帯状透明電極３０ａの端部形状、すなわち、第一の透明基板５ａの対向面に対して逆テーパー形状が得られる。
最後、（ｆ）工程において、パターン部のフォトレジスト膜３２を剥離する。

こうして、第一の透明基板５ａ上に、端部が第一の透明基板５ａの対向面に対して逆テーパー形状となった第一の帯状透明電極３ａが形成され、かつその第一の帯状透明電極３ａが平行に形成され、全体として縞状パターンの第一の帯状透明電極３ａが形成される。

以上、本実施の形態は本発明にかかる液晶表示装置の一実施の形態を垂直配向型（ＶＡ型）で説明したが、本発明は、例えば単純マトリクス駆動の他の型（例えばツイステッドネマティック型：ＴＮ型や超ツイステッドネマティック型：ＳＴＮ型）の液晶表示装置に使用される電極にも適用することができ、本実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施することができるものである。

１ 垂直配向型液晶表示装置
２ 液晶パネル
２ａ パネル本体
３ａ，３ｂ，３０ａ，３０ｂ 帯状透明電極
４ａ，４ｂ，４０ａ，４０ｂ 配向膜
５ａ，５ｂ 透明基板
８ 液晶層
８ａ 液晶分子
９ａ，９ｂ 偏光板

Claims (1)

1. 互いに対向して所定の間隔をもって配置された第一および第二の透明基板と、第一の透明基板の第二の透明基板との対向面上に平行に配置された第一の帯状透明電極および第二の透明基板の第一の透明基板との対向面上に第一の帯状透明電極と直交する方向で平行に配置された第二の帯状透明電極と、第一および第二の透明基板の対向面の間に配置された液晶層と、を備えた液晶表示装置において、前記第一および第二の帯状透明電極の端部が前記第一および第二の透明基板の対向面に対して逆テーパー形状となっており、前記第一および第二の帯状透明電極は、それぞれの全体の断面形状が、前記第一および第二の透明基板の対向面を底辺とする逆台形状となっていることを特徴とする液晶表示装置。

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