JPH07248497A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有効視野角の広い液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 本発明では、基板間に液晶を充填した液晶パ
ネルを備えるとともに、表示面内に液晶分子の立上がり
方向の異なる複数のツイスト配向領域を設けた液晶表示
装置において、前記複数のツイスト配向領域夫々のしき
い値電圧のうちの最大のものから最小のものを引いた値
を、５ｍＶ以下に設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係わ
り、特に有効視野角を改善した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型であるとともに低
電圧駆動が可能であることから、腕時計や電卓などの表
示装置として広く使用されている。特に、ツイステッド
ネマチック（ＴＮ）型液晶表示方式は、ＴＦＴなどのア
クティブスイッチ素子を組み込むことによりＣＲＴ並の
表示特性を持たせることができ、またＳＴＮ型液晶表示
方式はハイデューティのマルチプレックス駆動を可能と
することから、共にワードプロセッサーやパーソナルコ
ンピューターのディスプレイなどにも用いられるように
なった。

【０００３】しかし、ＴＮ型液晶表示方式は、視野角が
狭く、光利用効率が低いという欠点を有している。特に
視野角が狭いという問題点は、ＴＮ型液晶表示に液晶分
子の立ち上がり方向があるという本質的な構造から引き
起こされているために、根本的な解決策はない。

【０００４】この液晶分子の立ち上がり方向の存在によ
る影響は中間調表示において特に顕著となり、液晶分子
の立ち上がり方向により一義的に、コントラストが低下
する方向と色反転が起きる方向が決まる。そこで、比較
的視野角が広くとれる２値表示だけで中間調を表示する
方法として、画素内の領域を細かく分割してそれぞれ中
間調表示状態に応じて書き込みの面積を制御する方式が
提案されている。ところがこの方式は画素という非常に
細かい領域をさらに細かく分割しなくてはならず、その
分割数に応じて表示できる階調数が決まってしまうため
実用上好ましくない。

【０００５】一方、配向膜上の液晶分子の立ち上がり方
向を画素内で変化させることにより、面内方向での視野
角の違いを相互補償させ視野角を広げる試みがなされて
いる。しかし、この方法においては、各画素の配向処理
が異なるために、各ツイスト配向領域間での対応する視
野角における表示特性が微妙に異なり、相互補償の効果
が小さいという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、配向膜
上の液晶分子の立ち上がり方向を画素内で変化させるこ
とにより面内方向での視野角の違いを相互補償する方式
を適用した従来の液晶表示装置では、各ツイスト配向領
域間での対応する視野角における表示特性が微妙に異な
り、十分な相互補償の効果が得られないという問題点が
あった。本発明は、上記事情を考慮してなされたもの
で、有効視野角の広い液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明における課題解決
手段は、基板間に液晶を充填した液晶パネルを備えると
ともに、表示面内に液晶分子の立上がり方向の異なる複
数のツイスト配向領域を設けた液晶表示装置において、
前記複数のツイスト配向領域夫々のしきい値電圧のうち
の最大のものから最小のものを引いた値を、５ｍＶ以下
に設定したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】この結果、本発明の液晶表示装置によれば、表
示面内に設けた各ツイスト配向領域のしきい値をほぼ同
一の範囲内に設定しているので、各ツイスト配向領域間
での対応する視野角における表示特性がほぼ同一にな
る。

【０００９】したがって、相互補償の効果が高められる
ので、階調反転領域およびコントラストが低下する領域
が小さく抑えられ、有効視野角の広い良好な表示を行う
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。本発明の一実施例に係る液晶表
示装置は、配向膜上の液晶分子の立ち上がり方向を画素
内で変化させる相互補償方式を適用したものである。こ
の相互補償方式は、プレチルト方向により決定される面
内視野による表示特性の違いを相互補償するために、プ
レチルト方向が異なる部分を設け、画素内でプレチルト
方向を変え相互補償することで中間調状態での明暗反転
さらにコントラストを抑え、視野角を向上するものであ
る。本発明者らは、従来の相互補償方式を適用した液晶
表示装置では、各配向領域では配向処理回数が異なるた
めに、あるいは配向膜材料が異なるために、プレチルト
角、実効電圧が異なり、その結果しきい値電圧に差が生
じ、これが相互補償を不完全なものにする原因となって
いたことを確認した。そこで、本発明では、この相互補
償方式の効果をさらに高めるために、各ツイスト配向領
域のしきい値を同程度の値にそろえるように構成したこ
とを特徴としている。

【００１１】図１は、本実施例の液晶表示装置の表示画
面の一部分（４画素分）の上面図である。この表示画面
は、複数の画素１から構成される。また、この液晶表示
装置は、ＴＮ型液晶表示方式を適用したものであり、各
画素１内には、液晶分子の立ち上がり方向が互いに１８
０度異なる２つのツイスト配向領域２，３を設けてあ
る。ツイスト配向領域２において、６は下部液晶の立ち
上がり方向を示し、４は上部液晶の立ち上がり方向を示
す。同様に、ツイスト配向領域３において、７は下部液
晶の立ち上がり方向を示し、５は上部液晶の立ち上がり
方向を示す。

【００１２】図２は、画素の他の構成例であり、図１の
ように画素を縦に２分割する代わりに、横に２分割して
も良い。なお、図１および図２において、ツイスト配向
領域２と３、ツイスト配向領域１２と１３の位置を、そ
れぞれ入れ替えた構成を採用しても構わない。また、立
ち上がり方向も、図１や図２の他に種々のものが考えら
れるが、いずれの場合にも本発明は適用可能である。ま
た、分割数も２分割に限るものではない。

【００１３】図１や図２においては、後述するごとき製
造工程を採用することによって、各ツイスト配向領域の
しきい値を同程度の値にそろえてある。図３には、上記
構成を有するとともに、２つのツイスト配向領域のしき
い値の電圧差を５ｍＶに設定した液晶表示装置を用い
て、視野における各方向から見た表示特性を示す。一
方、図６には、図３には、上記構成を有するとともに、
２つのツイスト配向領域のしきい値の電圧の差を１００
ｍＶに設定した液晶表示装置を用いた表示特性を示す。
なお、図３および図６は、球面座標系にて表示してい
る。

【００１４】図３と図６を比較すると、図３では階調反
転領域およびコントラストが低下する領域ともに小さく
抑えられているのに対して、図６では特定の方向で階調
反転領域またはコントラストが低下する領域のいずれか
が広く分布している。すなわち、この結果から分かるよ
うに、各ツイスト配向領域のしきい値の電圧の差（の絶
対値）を小さくした方が、すなわちしきい値電圧をそろ
えた方が、有効視野角が広なっている。これは、各ツイ
スト配向領域をなるべく同じ立ち上がり状態にして相互
補償を行った方が良いためで、従来のように立ち上がり
状態の異なるツイスト配向領域同士の場合は補償が完全
にできないことを意味している。

【００１５】ここで、しきい値電圧差（の絶対値）は５
ｍＶ以内にするのが望ましいとともに、５ｍＶ以内であ
ればほぼ同様の効果が得られることが分かった。また、
しきい値電圧差（の絶対値）が５ｍＶを越えた場合は図
６に示すごとく特定の方向で階調反転領域あるいはコン
トラスト低下領域のいずれかが広がって視野が狭くなる
ので好ましくない。

【００１６】このように、本実施例によれば、相互補償
の効果が高められるので、階調反転領域およびコントラ
ストが低下する領域が小さく抑えられ、有効視野角の広
い良好な表示特性を得ることができる。

【００１７】次に、本発明に係る液晶表示装置の製造工
程の一例を説明する。図４には、製造工程における液晶
表示装置の各概略断面図を示す。まず、２枚の透明基板
２３の片方にＴＦＴスイッチ素子（図示せず）を設け、
透明電極で形成した２００μｍ角の画素電極２２を信号
線やゲート線（図示せず）に対しマトリックス状に設け
る。なお、補助容量線（図示せず）は、画素の中央に設
けるものとする（図示せず）。他方の基板２３上には、
全面透明電極２２と各配線に対応したブラックマトリッ
クス（図示せず）を設ける。

【００１８】両方の基板２３上に溶媒可溶性閉環型ポリ
イミド２１を塗布する。１８０℃ポストベークを１時間
行い基板２３上に固着させた後、この配向膜２１上の画
素に相当する部分の半分（すなわちゲート線、信号線、
補助容量線に囲まれた部分）に、ネガ型フォトレジスト
層（例えばOFPR-85 、東京応化社製）８０００を塗布
し、露光し、専用現像液で現像して、画素の半分を覆う
マスク２４を形成する（図４（ａ））。

【００１９】１回目のラビング処理を行った後、専用剥
離液によりマスク層２４を除去する。次に、先程のマス
ク部分以外をマスクし（図４（ｂ））、２回目のラビン
グを１回目のラビング方向と逆方向から行った後、専用
剥離液によりマスク層２４を除去する。

【００２０】この２枚の配向処理基板２３の１回目のラ
ビング処理を施した部分同士、および２回目のラビング
処理を施した部分同士をそれぞれ対向させて、９０°Ｔ
Ｎに組み合わせ、Ｎｐ液晶３０を挟み込み、電極間距離
６μｍの液晶表示セルを作製する（図４（ｃ））。

【００２１】この液晶表示セルは、２領域のしきい値電
圧差が±２ｍＶで、良好な配向状態を示し、中間調表示
において視角による明暗の反領域転が小さい良好な表示
ができた。

【００２２】次に、本発明に係る液晶表示装置の製造工
程の他の例を説明する。図５には、製造工程における液
晶表示装置の各概略断面図を示す。２枚の透明基板２３
の片方にＴＦＴスイッチ素子（図示せず）を設け、透明
電極で形成した２００μｍ角の画素電極２２を信号線や
ゲート線（図示せず）に対しマトリックス状に設ける。
補助容量線は、画素の中央に設けるものとする（図示せ
ず）。他方の基板２３上には、全面透明電極２２と各配
線に対応したブラックマトリックス（図示せず）を設け
る。

【００２３】両方の基板２３上に溶媒可溶性閉環型ポリ
イミド２１を塗布する。１８０℃ポストベークを１時間
行い基板上に固着させた後、１回目のラビング処理を行
い、再度逆方向から２回目のラビング処理を施す（図５
（ａ））。

【００２４】この配向膜２１上の画素に相当する部分の
半分にネガ型フォトレジスト層（例えばOFPR-85 、東京
応化社製）８００ｎｍを塗布し、露光し、専用現像液で
現像して、フォトレジストをパターンニングし、画素の
半分を覆うマスク２４を形成した（図５（ｂ））。

【００２５】３回目のラビング処理を２回目のラビング
方向と逆方向から行った後、専用剥離液によりマスク層
２４を除去する。この２枚の配向処理基板２３を上記レ
ジスト層２４を設けた部分同士、および３回目のラビン
グ処理を施した部分同士をそれぞれ対向させて、９０°
ＴＮに組み合わせ、Ｎｐ液晶３０を挟み込み、電極間距
離６μｍの液晶表示セルを作製した（図５（ｃ））。

【００２６】この液晶表示セルは、２領域のしきい値電
圧差が±５ｍＶで、良好な配向状態を示し、中間調表示
において視角による明暗の反領域転が小さい良好な表示
ができた。

【００２７】次に、本発明に係る液晶表示装置の製造工
程のさらに他の例を説明する。なお、製造工程における
液晶表示装置の概略断面図は当業者にとって自明である
ので、ここでは省略する。

【００２８】２枚の透明基板の片方にＴＦＴスイッチ素
子を設け、透明電極で形成した２００μｍ角の画素電極
を配線に対しマトリックス状に設ける。補助容量線は、
画素の中央に設ける。他方の基板上には、全面透明電極
と配線に対応したブラックマトリックスを設ける。

【００２９】この配向膜上の画素に相当する部分の半分
にポジ型フォトレジスト（例えばOFPR-5000 、東京応化
社製）１０００ｎｍを露光、アルカリ現像液（例えばNM
D-3、東京応化社製）で３０秒現像し、フォトレジスト
をパターンニングし、画素の半分を覆うマスクを形成す
る。

【００３０】１回目のＳｉＯの９０度斜方蒸着を行った
後、専用剥離液によりマスク層を除去する。次に、先程
のマスク部分以外をマスクし、２回目のＳｉＯ斜方蒸着
ラビングを１回目のラビング方向と逆方向、同角度から
行った後、専用剥離液によりマスク層を除去する。

【００３１】この２枚の配向処理基板を１回目の斜方蒸
着を行った部分同士、２回目の斜方蒸着を行った部分同
士を対向させて、９０°ＴＮに組み合わせ、Ｎｐ液晶を
挟み込み、電極間距離６μｍの液晶表示セルを作製す
る。

【００３２】この液晶表示セルは、２領域のしきい値電
圧差が±３ｍＶで、良好な配向状態を示し、中間調表示
において視角による明暗の反転領域が小さい良好な表示
ができた。

【００３３】次に、上述した本発明に係る液晶表示装置
の製造工程例に対して、２つの比較例を説明する。な
お、比較例の製造工程における液晶表示装置の概略断面
図は当業者にとって自明であるので、ここでは省略す
る。

【００３４】１番目の比較例では、まず、２枚の透明電
極を形成した透明基板上に、熱閉環型ポリイミドを塗布
する。２８０℃ポストベークを１時間行い基板上に固着
させた後、１回目のラビング処理を行う。この膜上の画
素に相当する部分の半分にポジ型フォトレジスト層（例
えばOFPR-5000 、東京応化社製）８００ｎｍを露光、ア
ルカリ現像液（例えばNMD-3 、東京応化社製）で３０秒
現像し、フォトレジストをパターンニングし、画素の半
分を覆うマスクを形成する。

【００３５】２回目のラビング処理を１回目のラビング
方向と逆方向から行った後、専用剥離液によりマスク層
を除去する。この２枚の配向処理基板をレジスト層を設
けた部分同士、２回目のラビング処理を施した部分同士
を対向させて、９０°ＴＮに組み合わせ、Ｎｐ液晶を挟
み込み、電極間距離６μｍの液晶表示セルを作製する。

【００３６】この液晶表示セルは、しきい値電圧差が±
２０ｍＶで、良好な配向状態を示したが、中間調表示に
おいて特定の視野角に広い明暗反転領域が出現した。次
に、２番目の比較例を説明する。

【００３７】この比較例では、まず、２枚の透明基板の
片方にＴＦＴスイッチ素子を設け、透明電極で形成した
２００μｍ角の画素電極を配線に対しマトリックス状に
設ける。他方の基板上には、全面透明電極と配線に対応
したブラックマトリックスを設ける。

【００３８】いずれか片方の基板上に溶媒可溶性閉環型
の中プレチルト角ポリイミドを塗布する。１８０℃ポス
トベークを１時間行い基板上に固着させる。もう片方の
基板上には熱閉環型の高プレチルト角ポリイミドを塗布
し、２８０℃ポストベークを行った後、溶媒可溶性閉環
型の低プレチルト角ポリイミドを塗布し、１８０℃ポス
トベークを行う。

【００３９】この配向膜を２枚重ねた上からポジ型フォ
トレジスト（例えばOFPR-5000 、東京応化社製）を用い
て、画素に相当する部分の半分にあたる低プレチルト配
向膜を除去し、高プレチルト配向膜を露出させる。

【００４０】両方の基板にラビング処理を施した後、２
７０°ＴＮに組み合わせ、セルの配向方向とは逆方向の
ねじれを持ったＮｐ液晶を挟み込み、電極間距離６μｍ
の液晶表示セルを作製する。

【００４１】この液晶表示セルは、２領域のしきい値電
圧差が±５０ｍＶで、良好な配向状態を示したが、中間
調表示において特定の視野角に広い明暗反転領域が出現
し、また電圧印加によりフリッカーが激しく表示品質が
著しく低下した。

【００４２】ここで、本発明の液晶表示装置に用いる表
示方式としては、ツイステッドネマティック表示（Ｔ
Ｎ）を初めとしてＳＴＮ、ＳＢＥ、ＥＣＢ等電界印加状
態で液晶分子の立ち上がり方向との違いにより視野角を
限定される表示すべてに用いることができる。

【００４３】また、本発明の液晶表示装置に対しＴＦＴ
等アクティブスイッチ素子を組み込むことにより、より
良好な表示が可能となる。また、本発明は上述した各実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の液晶表示
装置によれば、表示面内に設けた各ツイスト配向領域の
しきい値をほぼ同一の範囲内に設定して、階調反転領域
およびコントラストが低下する領域を小さく抑えること
によって、有効視野角の広い良好な表示特性を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の表示画
面を構成する画素中のサブピクセル構造例を説明するた
めの図

【図２】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の表示画
面を構成する画素中のサブピクセル構造の他の例を説明
するための図

【図３】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の画面表
示特性例を示す図

【図４】本発明の液晶表示装置の製造工程例の要部を説
明するための図

【図５】本発明の液晶表示装置の製造工程の他の例の要
部を説明するための図

【図６】比較例に係る液晶表示装置の画面表示特性を示
す図

【符号の説明】

１，１１…画素、２，３，１２，１３…ツイスト配向領
域、４，５，１４，１５…上部液晶のプレチルト方向、
６，７，１６，１７…下部液晶のプレチルト方向、２１
…配向膜、２２…画素電極、２３…基板、２４…レジス
ト・マスク、３０…液晶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板間に液晶を充填した液晶パネルを備え
   るとともに、表示面内に液晶分子の立上がり方向の異な
   る複数のツイスト配向領域を設けた液晶表示装置におい
   て、 前記複数のツイスト配向領域夫々のしきい値電圧のうち
   の最大のものから最小のものを引いた値を、５ｍＶ以下
   に設定したことを特徴とする液晶表示装置。