JP3522845B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像表示を行なう液
晶表示パネルに関し、特に表示品位の高い液晶表示パネ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置の中で、特に表示品
位の高い画像を得るために、薄膜トランジスタをスイッ
チング素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式
の表示装置の開発がさかんである。これは、スイッチン
グ素子のない単純マトリクス駆動方式に比べて、走査電
極数に関係なく高いコントラスト比が得られるため、解
像度が高い大容量表示においても、鮮明な画像が得られ
るからである。

【０００３】このようなアクティブマトリクス方式の液
晶表示装置に於て、広く用いられている液晶表示モード
に、ＴＮ（Twisted Nematic ）方式のＮＷ（Normally W
hite）モードがある。ＴＮ方式は、基板間で液晶分子が
９０゜捻れた構成をもつ液晶パネルを、２枚の偏光板に
よりはさんだものである。また、２枚の偏光板の偏光軸
方向が、互いに直交し、かつ一方の偏光板はその偏光軸
が、一方の基板に接している液晶分子の長軸方向と平行
か垂直になるように貼り合わせているモードがＮＷモー
ドである。このＴＮ方式のＮＷモードの場合、基板間に
電圧無印加またはあるしきい値電圧付近の低電圧印加に
おいて白表示、それより高い電圧において黒表示とな
る。

【０００４】このように表示画像が得られるのは、液晶
パネルに電圧を印加すると液晶分子は捻れ構造をほどき
ながら、電界の向きに配列しようとし、この分子の配列
状態により、パネルを通過してくる光の偏光特性が変わ
り、光の透過率が変調されるからである。この偏光特性
を変化させる作用を有するものが、液晶の複屈折性であ
るが、通常ＴＮ方式に使用される液晶分子は棒状に例え
られ、その棒状分子の長軸方向に光軸を１つ持つ複屈折
媒体であり、図９（ａ）のように、長軸方向の屈折率２
２は、短軸方向の屈折率２３よりも大きいような、液晶
分子４に対する屈折率楕円体２４を持つ。

【０００５】ところで、偏光特性を決める量としては、
図９（ｂ）の光線進行方向２５に対する屈折率異方性Δ
ｎ’と液晶層の厚みｄ’との積である、リタデーション
Ｒ＝Δｎ’・ｄ’がある。Δｎ’の大きさは、光線進行
方向２５を法線に持つ平面と屈折率楕円体２４との交線
で表される楕円の、長軸２６と短軸２７との長さの差と
して表すことができる。

【０００６】ＴＮ方式のＮＷモードの場合、充分に高い
電圧を印加すると、理想的には全ての液晶分子は電圧印
加方向（基板法線方向）にその長軸が向く。したがっ
て、基板法線方向に入射した光は、ちょうど液晶分子の
光軸方向に進行するので、Δｎ’＝０となり、リタデー
ションＲは生じない。このため、液晶パネルは入射側偏
光板により偏光された直線偏光に何の変化ももたらさ
ず、出射側偏光板により完全に遮蔽され、光は透過され
ず全くの黒表示が得られるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＮＷモード
でのＴＮ型液晶表示装置では、以下のような問題が生じ
る。ＮＷモードの場合、電圧を印加して液晶分子が基板
面に対して完全に垂直に立ち上がれば、基板に垂直な方
向から見て真の黒となるものである。しかしながら、こ
のように液晶分子が完全に立ち上がっても、偏光板の偏
光軸の方位とずれた角度で、かつ基板法線に対して傾い
た角度で光が入射すると、もはや真の黒とはならなくな
る。この現象は、ＮＷモードの場合、偏光軸から４５゜
ずれた方位においてもっとも顕著である。これは、この
ような斜めに入射した光は、液晶分子の光軸に対して傾
いて進行するため、Δｎ’が０にはならず、したがって
リタデーションＲも０ではなくなり、入射直線偏光を変
化させてしまうために、出射側偏光板をわずかに透過す
る成分を持ち、真の黒とはならなくなるからである。

【０００８】いま、ＮＷモードのＴＮ型において、図１
０に示すように、理想的に液晶分子４がすべて基板法線
方向９に立ち上がったと仮定した液晶パネルに、入射側
偏光板８ａの偏光軸７ａから４５゜ずれた方位で、かつ
基板法線に対し入射角θをもった光線２８が入射したと
する。このときの、入射直線偏光が液晶パネルを経て、
入射側偏光板８ａの偏光軸７ａに対して直交方向の偏光
軸７ｂを有する出射側偏光板８ｂを透過した後での透過
率Ｔと、入射角θとの間には、図１１に示すような関係
を持つ。このときの液晶パネルのΔｎ・ｄ＝０．５μｍ
である。

【０００９】この図１１よりＴＮ方式ＮＷモードでは、
黒表示を行った場合、入射角依存性即ち視角依存性が著
しく大きいことがわかる。実際には電圧をかなり印加し
ても、基板界面付近の液晶分子は、基板との相互作用が
強く立ち上がりにくく、液晶層中心部の液晶分子も完全
には立ち上がることはなく、黒表示での視角依存性はさ
らに顕著である。

【００１０】以上のように、視角依存性の大きい液晶パ
ネルは、見る角度によって、その表示画面の明るさが異
なるので、非常に表示品位を損ない、見づらいものとな
っている。この発明は上記問題点に鑑み、黒表示時にお
いて視角依存性が少ない表示を実現できる液晶表示パネ
ルを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
パネルは、表面にストライプ状の複数の絶縁膜を設け、
この複数の絶縁膜のうち隣あう絶縁膜上に第１および第
２の電極を平行に設けた第１の基板と、第１の基板の表
面を内側にして第１の基板と対向配置した第２の基板
と、第１および第２の基板間に挟持され基板面に対して
水平方向に液晶分子が配向したネマティック液晶と、第
１および第２の基板の両外側に配置され互いの偏光軸が
直交する一対の偏光板とを備え、第１および第２の電極
間に電圧を印加するようにしたものである。

【００１２】請求項２記載の液晶表示パネルは、表面に
ストライプ状の第１の絶縁膜を設け、この第１の絶縁膜
上に線状の第１の電極を設けた第１の基板と、表面にス
トライプ状の第２の絶縁膜を設け、この第２の絶縁膜上
に線状の第２の電極を設けた第２の基板と、第１および
第２の基板の表面を内側にして対向配置した基板間に挟
持され基板面に対して水平方向に液晶分子が配向したネ
マティック液晶と、第１および第２の基板の両外側に配
置され互いの偏光軸が直交する一対の偏光板とを備え、
第１の電極と第２の電極とは対向位置からずれた位置で
平行に配置し、第１および第２の電極間に電圧を印加す
るようにしたものである。

【００１３】請求項３記載の液晶表示パネルは、請求項
１または２記載の液晶表示パネルにおいて、ネマティッ
ク液晶の液晶分子長軸方向が第１および第２の電極と略
平行となるように、第１および第２の基板上に水平配向
処理を施したことを特徴とする。請求項４記載の液晶表
示パネルは、表面のマトリクス状に配置される複数の表
示領域を除く領域に第１の絶縁膜を設け、この第１の絶
縁膜上に各表示領域に対応した線状の絵素電極を設け、
第１の絶縁膜上に表示領域を挟んで絵素電極に平行な共
通電極を設け、第１の絶縁膜上に絵素電極に接続された
スイッチング素子を設け、第１の絶縁膜上にスイッチン
グ素子を介して絵素電極に信号を供給する信号電極を設
け、第１の絶縁膜上にスイッチング素子のスイッチング
制御を行うゲート電極を設けた第１の基板と、第１の基
板の表面を内側にして第１の基板と対向配置した第２の
基板と、第１および第２の基板間に挟持され基板面に対
して水平方向に液晶分子が配向したネマティック液晶
と、一対の基板の両外側に配置され互いの偏光軸が直交
する一対の偏光板とを備えている。

【００１４】請求項５記載の液晶表示パネルは、表面の
マトリクス状に配置される複数の表示領域を除く領域に
第１の絶縁膜を設け、この第１の絶縁膜上に各表示領域
に対応した線状の絵素電極を設け、第１の絶縁膜上に絵
素電極に接続されたスイッチング素子を設け、第１の絶
縁膜上にスイッチング素子を介して絵素電極に信号を供
給する信号電極を設け、第１の絶縁膜上にスイッチング
素子のスイッチング制御を行うゲート電極を設けた第１
の基板と、表面の表示領域を除く領域に第２の絶縁膜を
設け、この第２の絶縁膜上に表示領域を挟んで絵素電極
に平行な共通電極を設けた第２の基板と、第１および第
２の基板の表面を内側にして対向配置した基板間に挟持
され基板面に対して水平方向に液晶分子が配向したネマ
ティック液晶と、第１および第２の基板の両外側に配置
され互いの偏光軸が直交する一対の偏光板とを備えてい
る。

【００１５】請求項６記載の液晶表示パネルは、請求項
４または５記載の液晶表示パネルにおいて、ネマティッ
ク液晶の液晶分子長軸方向が共通電極および絵素電極と
略平行となるように、第１および第２の基板上に水平配
向処理を施したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】この発明の構成によれば、平行に配置した第１
および第２の電極間に電圧を印加すること、あるいは表
示領域を挟んで平行に配置した共通電極と絵素電極との
間に電圧を印加することにより、基板に対してほぼ水平
方向に電圧が印加される。このため、基板上に水平配向
された液晶分子は、電圧印加の増加に伴って、その長軸
が基板法線方向を回転軸とするような動きで回転する。
そして高い電圧印加状態では、液晶分子は電界方向に向
こうとする。このような電圧印加による液晶分子の変形
により、液晶パネルを透過する光の偏光が変調されて、
表示ができるのである。

【００１７】いま、図４のように電圧無印加時で水平配
向している液晶分子４の長軸の向きと、液晶パネルの両
面に貼られた偏光板のうち、入射側偏光板８ａの偏光軸
７ａの向きを等しく配置する。そして、出射側偏光板８
ｂの偏光軸７ｂを、これに直交させて配置すれば、この
ときに黒表示が得られる。この黒表示において、液晶パ
ネルに入射する光線２８の入射角θを変化させるとき、
変化させる方向を偏光軸の方位と一致させた場合には、
液晶分子４による複屈折は全く生じないので、垂直入射
したときの黒と変わりのない黒を得ることができる。一
方、入射角θに対して、この黒の状態が白く浮き上がっ
て変化するもっとも顕著な方位は、偏光軸に対して４５
゜の方位のときである。このもっとも激しい方位での黒
表示による視角依存性においても、その入射角θに対す
る透過率の変化は、図５に示すように、余程液晶パネル
を斜めから見ない限り、黒の透過率はほとんど変化せ
ず、非常に視角の広い黒表示が得られることがわかる。

【００１８】一方、電圧印加時の分子変形は以下の通り
である。上下基板界面の液晶分子の配向方位は等しい
か、１８０度向いている。そして基板界面の液晶分子
は、配向規制力によって強い束縛を受けるので動かな
い。しかし基板間の液晶分子は、一方の基板から離れる
にしたがって大きくある向きにねじれ、基板間のある部
分で電極に垂直方向の方位となる。そして、さらに他方
の基板に近づくと、ある向きと逆の向きにねじれてい
き、他方の基板界面で液晶分子は初期の配向方位とな
る。このような配向状態により、白表示が得られる。

【００１９】ところで、電極を一方の基板上に形成した
場合、一方の基板付近程電界は強く、他方の基板付近で
は弱い電界となる。このとき、一方の基板上の液晶分子
は強い配向規制力により、強い電界にもかかわらず動か
ない。したがって、基板間の分子変形は、印加電圧の割
には大きくねじれず、偏光変調も小さくなる可能性があ
る。このことは、高い電圧を印加しても表示があまり明
るくならないことを暗示している。そこで、この発明で
は電極を基板上に直接設けるのではなく、所望の厚みを
有した絶縁膜を基板上に形成した後、絶縁膜上に電極を
形成するものである。さらに電極間の絶縁膜を取り除け
ば、電極は上下両基板と隔てた部位に形成でき、液晶分
子は基板界面まで充填される。したがって、最も電界強
度の強い部分の液晶分子は、基板界面から離れているの
で、束縛を受けず大きく変形することが可能となる。

【００２０】以上のことから、この発明の構成により、
非常に明るい表示が実現できるのである。尚、基板と電
極との間隔、即ち絶縁膜の厚みは、あまり薄すぎると効
果はないので、基板間の間隙に充填された液晶層の厚み
が３μｍ以上のときは、少なくとも０．５μｍ以上は必
要である。

【００２１】

【実施例】

〔第１の実施例〕以下、この発明の第１の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）はこの発
明の第１の実施例の液晶表示パネルの構成断面図、図１
（ｂ）は同液晶表示パネルの構成平面図である。

【００２２】この実施例は、基板（第１の基板）１ａと
基板（第２の基板）１ｂとの間に、基板面に対して水平
方向に液晶分子４が配向したネマティック液晶を挟持し
ている。一方の基板１ａの内側面には、表示領域を除い
てストライプ状に形成した複数の窒化珪素膜（絶縁膜）
２０と、表示領域を挟んで隣あう窒化珪素膜２０上に平
行に配置した第１および第２の電極２Ａ，２Ｂとを設け
ている。そして、一対の基板１ａ，１ｂの両外側には互
いの偏光軸７ａ，７ｂ（図３）が直交する一対の偏光板
８ａ，８ｂ（図３）を備え、電極２Ａ，２Ｂ間に電圧を
印加するようにしている。また、液晶分子４の長軸方向
が電極２Ａ，２Ｂと略平行となるように、ラビング処理
を施したポリイミド配向膜３ａ，３ｂを基板１ａ，１ｂ
上に設けている。

【００２３】また、図２はこの液晶表示パネルの電極２
Ａ，２Ｂの全体の構成を示す図である。この図２では、
第１の電極２Ａの一端を相互に短絡してこの第１の電極
２Ａを走査電極とし、第２の電極２Ｂを信号電極とし、
第１の電極２Ａ，２Ａ間を１つの画素領域３０としてい
る。このように構成される液晶表示パネルの製造方法を
説明する。

【００２４】まず、透明なガラス基板１ａ上に、プラズ
マＣＶＤ法により窒化珪素膜を約５００ｎｍ形成した
後、アルミニウムを全面に約１μｍの厚さになるように
蒸着した。次に、幅が５μｍで線状のパターンが１５μ
ｍの間隔で描かれているマスクを用いて、アルミニウム
をフォトリソグラフィ法により、パターニングを行い電
極２Ａ，２Ｂを形成した。さらに幅が７μｍで線状のパ
ターンが１３μｍの間隔で描かれているマスクを用い
て、窒化珪素膜をフォトリソグラフィ法により、アルミ
ニウム電極２Ａ，２Ｂの真下の窒化珪素膜２０が残存す
るようにパターニングを行った。この結果、図１のよう
に幅６μｍ、高さ５００ｎｍの窒化珪素膜２０の上に、
幅４μｍ、高さ１μｍのアルミニウム電極２Ａ，２Ｂが
１６μｍの間隔を保って形成された。この電極２Ａ，２
Ｂの形成された基板１ａの全面に、ポリイミド配向膜３
ａを印刷法により塗布し、硬化乾燥させた後、レーヨン
布を用いて、電極２Ａ，２Ｂに平行な方向と約１゜の角
度をなすような方向に、ラビング処理を行った。さら
に、ガラス基板１ａ上に粒径４．５μｍのガラスビーズ
１８を分散した。

【００２５】もう一方の透明なガラス基板１ｂにも、ポ
リイミド配向膜３ｂを塗布し、硬化乾燥させた後、レー
ヨン布を用いてラビング処理を行った。この時のラビン
グ処理方向は、電極２Ａ，２Ｂの形成された基板１ａと
貼り合わせたときに、液晶分子がホモジニアス配向とな
るような方向で行った。これらの、電極２Ａ，２Ｂの形
成された基板１ａと、もう一方の透明なガラス基板１ｂ
とを、配向膜３ａ，３ｂの形成された側の面を互いに向
かい合わせて貼り合わせたところ、上下基板１ａ，１ｂ
間では５μｍの間隔を保ったセルを作製することができ
た。このようにして作製されたセルにメルク社製のネマ
ティック液晶でΔｎが０．０９５であるＺＬＩ−４７９
２を、５μｍの間隙に注入し、液晶パネル５を得た。

【００２６】つぎに、図３，図４に示すように、液晶パ
ネル５の外側の一方の面に、ラビング方向６（電圧無印
加時に水平配向している液晶分子４の長軸方向）と平行
になるように偏光軸７ａを設定した入射側偏光板８ａを
設け、もう一方の面には、偏光軸７ｂが入射側偏光板８
ａの偏光軸７ａと直交するように出射側偏光板８ｂを設
けた。

【００２７】このような偏光板８ａ，８ｂで挟まれた液
晶パネル５の基板法線方向９に、光を入射させたとこ
ろ、出射側偏光板８ｂにより全く光は遮断され、良好な
黒表示が得られた。この黒表示において、液晶パネルに
入射する光線２８の入射角θを変化させるとき、変化さ
せる方向を偏光軸７ａの方位と一致させた場合には、液
晶分子４による複屈折は全く生じないので、垂直入射し
たときの黒と変わりのない黒を得ることができる。一
方、入射角θに対して、この黒の状態が白く浮き上がっ
て変化するもっとも顕著な方位は、偏光軸７ａに対して
４５゜の方位のときである。

【００２８】次に、入射側偏光板８ａの偏光軸７ａと４
５゜の角度をなす方位において、光の入射角θを変化さ
せて、出射側偏光板８ｂを透過してくる光量を測定した
ところ、図５のような透過率−入射角曲線が得られ、入
射角４０゜以内においては透過率１０％以下と、広い入
射角範囲において、良好な黒が得られ、視角特性の広い
ことが判明した。

【００２９】次に、１６μｍ隔てたアルミニウムの電極
２Ａ，２Ｂ間に３０Ｈｚの矩形波を印加したところ、液
晶パネルの透過率は増加しはじめ、約６Ｖの電圧のとき
に、非常に明るい表示が得られた。この時の中心部の明
るさは、出射側偏光板８ｂの偏光軸７ｂを入射側偏光板
８ａの偏光軸７ａと平行に配置して、液晶パネル５に電
圧を印加しないときに測定した透過率に対して、８５％
の透過率を有していることがわかった。

【００３０】このようにこの実施例の液晶表示パネル
は、白黒ともに良好でコントラスト比が高く、また黒表
示時の視角特性も広い、優れた画像を得ることができ
た。 〔第２の実施例〕以下、この発明の第２の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。図６（ａ）はこの発
明の第２の実施例の液晶表示パネルの構成断面図、図６
（ｂ）は同液晶表示パネルの構成平面図である。

【００３１】この実施例が第１の実施例と異なる点は、
電極２Ａ，２Ｂと基板１ａとの間の絶縁膜として、窒化
珪素膜２０の代わりに、ポリイミド膜２１を形成したこ
とである。その他の構成は第１の実施例と同様である。
この実施例の液晶表示パネルの製造方法を説明する。第
１の実施例と異なる点は、絶縁膜を形成する過程が、窒
化珪素膜をプラズマＣＶＤで形成するのではなく、ポリ
イミドを印刷方式により塗布するところにある。印刷に
は、凹版オフセット方式を採用した。凹版は幅が８μｍ
でピッチが１２μｍの線状の溝が形成されたものであ
る。まず、凹版上のポリイミド前駆体溶液を、シリコン
ブランケットにより、透明なガラス基板１ａ上に転写し
た。この後、２５０℃で約１時間加熱して硬化し、ポリ
イミド膜２１を形成した。得られたポリイミド膜２１の
厚さは約０．５μｍであり、幅は約１０μｍで１０μｍ
の間隔で形成されていた。次にアルミニウムを全面に約
１μｍの厚さになるように蒸着した後、幅が５μｍで線
状のパターンが１５μｍの間隔で描かれているマスクを
用いて、アルミニウムをポリイミド膜２１の真上に残存
するようにパターニングを行い電極２Ａ，２Ｂを形成し
た。この結果、図６のように幅１０μｍ、高さ０．５μ
ｍのポリイミド膜２１の上に、幅４μｍ、高さ１μｍの
アルミニウム電極２Ａ，２Ｂが１６μｍの間隔を保って
形成された。

【００３２】この電極２Ａ，２Ｂの形成された基板１ａ
に、ポリイミド配向膜３ａを印刷法により基板全面に塗
布し、硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いて、電極２
Ａ，２Ｂに平行な方向と約１゜の角度をなすような方向
に、ラビング処理を行った。さらに、ガラス基板１ａ上
に粒径４．５μｍのガラスビーズ１８を分散した。もう
一方の透明なガラス基板１ｂにも、ポリイミド配向膜３
ｂを塗布し、硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いてラ
ビング処理を行った。この時のラビング処理方向は、電
極２Ａ，２Ｂの形成された基板１ａと貼り合わせたとき
に、液晶分子がホモジニアス配向となるような方向で行
った。

【００３３】これらの、電極２Ａ，２Ｂの形成された基
板１ａと、もう一方の透明なガラス基板１ｂとを、配向
膜３ａ，３ｂの形成された側の面を互いに向かい合わせ
て貼り合わせたところ、上下基板１ａ，１ｂ間では５μ
ｍの間隔を保ったセルを作製することができた。このよ
うにして作製されたセルにメルク社製のネマティック液
晶でΔｎが０．０９５であるＺＬＩ−４７９２を、５μ
ｍの間隙に注入し、液晶パネル５を得た。

【００３４】つぎに、第１の実施例同様、図３に示すよ
うに、液晶パネル５の外側の一方の面に、ラビング方向
６と平行になるように偏光軸７ａを設定した入射側偏光
板８ａを設け、もう一方の面には、偏光軸７ｂが入射側
偏光板８ａの偏光軸７ａと直交するように出射側偏光板
８ｂを設けた。このような偏光板８ａ，８ｂで挟まれた
液晶パネル５の基板法線方向９に、光を入射させたとこ
ろ、出射側偏光板８ｂにより全く光は遮断され、良好な
黒表示が得られた。次に、入射側偏光板８ａの偏光軸７
ａと４５゜の角度をなす方位において、光の入射角を変
化させて、出射側偏光板８ｂを透過してくる光量を測定
したところ、第１の実施例の図５と同じような透過率−
入射角曲線が得られ、やはり視角特性の広いことが判明
した。

【００３５】次に、１６μｍ隔てたアルミニウムの電極
２Ａ，２Ｂ間に３０Ｈｚの矩形波を印加したところ、液
晶パネルの透過率は増加しはじめ、約６Ｖの電圧のとき
に、第１の実施例と同じように非常に明るい表示が得ら
れた。以上のように第１および第２の実施例によれば、
表示領域を挟んで平行に配置した第１および第２の電極
２Ａ，２Ｂ間に電圧を印加することにより、基板１ａ，
１ｂに対してほぼ水平方向に電圧が印加される。このた
め、基板上に水平配向された液晶分子４は、電圧印加の
増加に伴って、その長軸が基板法線方向９を回転軸とす
るような動きで回転することができ、このためにとくに
黒表示時における視角特性を大幅に広げることができ、
かつ印加電圧の大きさに応じて表示画像の明るさを連続
的に変化させることができるので、階調表示が可能な高
画質な映像表示を得ることが可能となる。

【００３６】なお、第１，第２の実施例では、電極２
Ａ，２Ｂと基板１ａとの間の絶縁膜として窒化珪素膜２
０，ポリイミド膜２１を用いたが、他にカラーフィルタ
ーに用いられるメタクリル樹脂や、ポリウレタン樹脂、
またはアクリル樹脂のようなものでも、印刷でパターン
形成でき、同様な構成の液晶表示パネルが作製できる。
また、第１，第２の実施例では、一方の基板１ａ上にの
み電極２Ａ，２Ｂと絶縁膜（２０，２１）を配置した
が、第１の電極２Ａを基板１ａ上に形成し、第２の電極
２Ｂを基板１ｂ上に形成するというように、第１および
第２の電極２Ａ，２Ｂを対向位置からずらして２つの基
板１ａ，１ｂ上に配置してもよい。なお、この場合も電
極２Ａ，２Ｂと基板１ａ，１ｂとの間には絶縁膜を配置
する。

【００３７】〔第３の実施例〕以下、この発明の第３の
実施例について図面を参照しながら説明する。図７
（ａ）はこの発明の第３の実施例の液晶表示パネルの構
成平面図、図７（ｂ）は同液晶表示パネルの構成断面図
である。この実施例は、基板（第１の基板）１ａと基板
（第２の基板）１ｂとの間に、基板面に対して水平方向
に液晶分子４が配向したネマティック液晶を挟持してい
る。一方の基板１ａの内側面には、マトリクス状に配置
された表示領域を除いて形成した窒化珪素膜（絶縁膜）
２０と、窒化珪素膜２０上に表示領域を挟んで平行に配
置し相互に短絡した複数の共通電極１４と、窒化珪素膜
２０上に各共通電極１４に対して表示領域を挟んで平行
に配置した複数の絵素電極１５と、窒化珪素膜２０上に
配置され各絵素電極１５に接続された薄膜トランジスタ
（スイッチング素子）１３と、窒化珪素膜２０上に配置
され薄膜トランジスタ１３を介して絵素電極１５に信号
を供給するソース電極（信号電極）１１と、窒化珪素膜
２０上に配置され薄膜トランジスタ１３のスイッチング
制御を行うゲート電極１０とを設けている。そして、一
対の基板１ａ，１ｂの両外側に互いの偏光軸７ａ，７ｂ
（図３）が直交する一対の偏光板８ａ，８ｂ（図３）を
備えている。また、液晶分子４の長軸方向が共通電極１
４および絵素電極１５と略平行となるように、ラビング
処理を施したポリイミド配向膜（図示せず）を基板１
ａ，１ｂ上に設けている。

【００３８】このように構成される液晶表示パネルの製
造方法を説明する。まず、ガラス基板１ａの上に窒化珪
素膜を約５００ｎｍ形成した。次にクロムを蒸着し、フ
ォトエッチングによりゲート電極１０を形成した。次に
ゲート絶縁膜として二酸化珪素と窒化珪素をプラズマＣ
ＶＤ法により約２００ｎｍの厚さに積層した。さらに同
じくプラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層を
約５０ｎｍの厚さに形成した。このアモルファスシリコ
ン層をフォトエッチングして、薄膜トランジスタ１３を
形成した。次にアルミニウムを蒸着により約１μｍ形成
した後、フォトエッチングにより、ソース電極１１と、
引出し電極（図示せず）で短絡されている線状の共通電
極１４と、絵素電極１５とを形成した。この後、電極１
０，１１，１４，１５の無い部分の窒化珪素と二酸化珪
素を、フォトエッチングにより除去すると、ガラス基板
１ａ上に窒化珪素膜２０を介して、電極１０，１１，１
４，１５等が形成された構成となった。なお、この実施
例では、図７（ｂ）のように断面から見た窒化珪素膜２
０の幅は２８μｍであり、隣あう窒化珪素膜２０，２０
の間隔は７μｍであり、窒化珪素膜２０上の電極１１，
１４，１５の幅は４μｍ，高さは１μｍである。また、
隣あう窒化珪素膜２０，２０上に形成された共通電極１
４と絵素電極１５との間隔は１５μｍにしている。

【００３９】つぎに、電極の形成された基板１ａの全面
に、ポリイミド配向膜（図示せず）を印刷法により塗布
し、硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いて、電極１
４，１５に平行な方向と約１゜の角度をなすような方向
に、ラビング処理を行った。もう一方の透明なガラス基
板１ｂにも、ポリイミド配向膜（図示せず）を塗布し、
硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いてラビング処理を
行った。この時のラビング処理方向は、電極の形成され
た基板１ａと貼り合わせたときに、液晶分子４がホモジ
ニアス配向となるような方向で行った。さらに、ガラス
基板１ｂ上に粒径３μｍのガラスビーズ１８を分散し
た。

【００４０】これらの、電極の形成された基板１ａと、
もう一方のガラスビーズ１８の分散された透明なガラス
基板１ｂとを、電極１０，１１，１４，１５等を内側に
して貼り合わせたところ、４．７μｍの間隔を保ったセ
ルを作製することができた。このようにして作製された
セルにメルク社製のネマティック液晶でΔｎが０．０９
５であるＺＬＩ−４７９２を、４．７μｍの間隙に注入
し、液晶パネル５を得た。

【００４１】つぎに、第１の実施例同様、図３に示すよ
うに、液晶パネル５の外側の一方の面に、ラビング方向
と平行になるように偏光軸７ａを設定した入射側偏光板
８ａを設け、もう一方の面には、偏光軸７ｂが入射側偏
光板８ａの偏光軸７ａと直交するように出射側偏光板８
ｂを設けた。このような偏光板８ａ，８ｂで挟まれた液
晶パネルの基板法線方向９に、光を入射させたところ、
出射側偏光板８ｂにより全く光は遮断され、良好な黒表
示が得られた。次に、入射側偏光板８ａの偏光軸７ａと
４５゜の角度をなす方位において、光の入射角を変化さ
せて、出射側偏光板８ｂを透過してくる光量を測定した
ところ、第１の実施例の図５の透過率−入射角曲線と同
じ様な特性が得られ、やはり視角特性の広いことが判明
した。

【００４２】次に、ゲート電極１０には、１６．７ｍｓ
毎に３０μｓだけ薄膜トランジスタ１３のスイッチング
がｏｎ状態となるような走査信号を印加しながら、ソー
ス電極１１と共通電極１４との間に１６．７ｍｓ毎に極
性の変化する矩形波を印加する、アクティブマトリクス
駆動により液晶パネル５を動作させた。ソース電極１１
−共通電極１４間の矩形波の電圧振幅を増加させてゆく
と、これに応じて液晶パネル５の透過率は増加しはじ
め、実効電圧が約５．５Ｖのときに、非常に明るい表示
が得られた。この時の明るさは、９０％の透過率を有し
ており、充分に明るい白表示が得られることがわかっ
た。

【００４３】〔第４の実施例〕以下、この発明の第４の
実施例について図面を参照しながら説明する。図８
（ａ）はこの発明の第４の実施例の液晶表示パネルの構
成平面図、図８（ｂ）は同液晶表示パネルの構成断面図
である。この実施例が第３の実施例と異なる点は、共通
電極１４を基板１ｂ上に配置したことであり、共通電極
１４と基板１ｂとの間には窒化珪素膜２０′を配置して
いる。その他の構成は第３の実施例と同様である。

【００４４】この実施例の液晶表示パネルの製造方法を
説明する。この実施例では、薄膜トランジスタ１３を形
成するまでは、第３の実施例と全く同じである。なお、
窒化珪素膜２０は第１の絶縁膜に対応する。薄膜トラン
ジスタ１３を形成した後、アルミニウムを蒸着により約
１μｍ形成し、フォトエッチングにより、ソース電極１
１と絵素電極１５とを形成した。この後、第１の実施例
同様、電極１０，１１，１５の無い部分の窒化珪素と二
酸化珪素をフォトエッチングにより除去した。そして、
電極１０，１１，１５の形成された基板１ａの全面に、
ポリイミド配向膜（図示せず）を印刷法により塗布し、
硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いて、電極１１，１
５に平行な方向と約１゜の角度をなすような方向に、ラ
ビング処理を行った。

【００４５】もう一方の透明なガラス基板１ｂには、窒
化珪素膜を約５００ｎｍ形成した。次にアルミニウムを
約１μｍ形成した後、フォトエッチングにより引出し電
極（図示せず）で短絡されている線状の共通電極１４を
形成した。この後、窒化珪素膜をフォトエッチングによ
り除去してパターン化した窒化珪素膜（第２の絶縁膜）
２０′とした。この電極１４の形成された基板１ｂに
も、ポリイミド配向膜（図示せず）を塗布し、硬化乾燥
させた後、レーヨン布を用いてラビング処理を行った。
この時のラビング処理方向は、電極１０，１１，１５の
形成された基板１ａと貼り合わせたときに、液晶分子４
がホモジニアス配向となるような方向で行った。さら
に、ガラス基板１ｂ上に粒径３μｍのガラスビーズ１８
を分散した。

【００４６】これらの、基板１ａと基板１ｂとを、電極
の形成された面を互いに向かい合わせて貼り合わせたと
ころ、４．７μｍの間隔を保ったセルを作製することが
できた。このようにして作製されたセルにメルク社製の
ネマティック液晶でΔｎが０．０９５であるＺＬＩ−４
７９２を、４．７μｍの間隙に注入し、液晶パネル５を
得た。

【００４７】つぎに、第１の実施例同様、図３に示すよ
うに、液晶パネル５の両側に偏光板８ａ，８ｂを貼合わ
せ、液晶パネル５の基板法線方向９に光を入射させたと
ころ、出射側偏光板８ｂにより、全く光は遮断され良好
な黒表示が得られた。透過率−入射角曲線も図５と同様
であり、やはり視角特性の広いことが判明した。次に、
第３の実施例と同様に、アクティブマトリクス駆動によ
り、液晶パネル５を動作させたところ、ソース電極１１
−共通電極間１４の矩形波の電圧振幅を増加させてゆく
と、これに応じて液晶パネル５の透過率は増加しはじ
め、実効電圧が約５．５Ｖのときに、非常に明るい表示
が得られた。また、この時の液晶パネルの透過率も９２
％を有していることが確認された。

【００４８】以上のように第３および第４の実施例によ
れば、表示領域を挟んで平行に配置した共通電極１４と
絵素電極１５との間に電圧を印加することにより、基板
１ａ，１ｂに対してほぼ水平方向に電圧が印加される。
このため、基板上に水平配向された液晶分子４は、電圧
印加の増加に伴って、その長軸が基板法線方向９を回転
軸とするような動きで回転することができ、このために
とくに黒表示時における視角特性を大幅に広げることが
でき、かつ印加電圧の大きさに応じて表示画像の明るさ
を連続的に変化させることができるので、階調表示が可
能な高画質な映像表示を得ることが可能となる。

【００４９】なお、第３，第４の実施例において、窒化
珪素膜２０，２０′の代わりに、ポリイミド，メタクリ
ル樹脂，ポリウレタン樹脂またはアクリル樹脂等の絶縁
膜を用いてもよい。また、第１〜第４の実施例におい
て、窒化珪素膜２０，２０′、ポリイミド膜２１の厚み
は、基板間の間隙に充填された液晶層の厚みが３μｍ以
上のときは、少なくとも０．５μｍ以上は必要である。

【００５０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、平行に
配置した第１および第２の電極間に電圧を印加するこ
と、あるいは表示領域を挟んで平行に配置した共通電極
と絵素電極との間に電圧を印加することにより、基板に
対してほぼ水平方向に電圧が印加される。このため、基
板上に水平配向された液晶分子は、電圧印加の増加に伴
って、その長軸が基板法線方向を回転軸とするような動
きで回転することができ、このためにとくに黒表示時に
おける視角特性を大幅に広げることができ、かつ印加電
圧の大きさに応じて表示画像の明るさを連続的に変化さ
せることができるので、階調表示が可能な高画質な映像
表示を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の液晶表示パネルの構
成断面図と構成平面図である。

【図２】この発明の第１の実施例の液晶表示パネルの電
極の全体の構成を示す図である。

【図３】この発明の第１の実施例における液晶表示パネ
ルの偏光板と液晶パネルとの配置関係を示す図である。

【図４】この発明の第１の実施例における液晶表示パネ
ルの光学特性を表わす概念図である。

【図５】この発明の第１の実施例における液晶表示パネ
ルの黒表示における視角特性図である。

【図６】この発明の第２の実施例の液晶表示パネルの構
成断面図と構成平面図である。

【図７】この発明の第３の実施例の液晶表示パネルの構
成平面図と構成断面図である。

【図８】この発明の第４の実施例の液晶表示パネルの構
成平面図と構成断面図である。

【図９】液晶分子の光学特性を表わす概念図である。

【図１０】従来例の液晶表示パネルの光学特性を表わす
概念図である。

【図１１】従来例の液晶表示パネルの黒表示における視
角特性図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 基板 ２Ａ 第１の電極 ２Ｂ 第２の電極 ３ａ，３ｂ ポリイミド配向膜 ４ 液晶分子 ５ 液晶パネル ６ ラビング方向 ７ａ，７ｂ 偏光軸 ８ａ，８ｂ 偏光板 ９ 基板法線方向 １０ ゲート電極 １１ ソース電極（信号電極） １３ 薄膜トランジスタ（スイッチング素子） １４ 共通電極 １５ 絵素電極 １８ ガラスビーズ ２０ 窒化珪素膜 ２０′ 窒化珪素膜 ２１ ポリイミド膜

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−223415（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−202127（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−214244（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−222397（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−43744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−144137（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にストライプ状の複数の絶縁膜を設
   け、この複数の絶縁膜のうち隣あう絶縁膜上に第１およ
   び第２の電極を平行に設けた第１の基板と、 前記第１の基板の表面を内側にして前記第１の基板と対
   向配置した第２の基板と、 前記第１および第２の基板間に挟持され前記基板面に対
   して水平方向に液晶分子が配向したネマティック液晶
   と、 前記第１および第２の基板の両外側に配置され互いの偏
   光軸が直交する一対の偏光板とを備え、 前記第１および第２の電極間に電圧を印加するようにし
   た液晶表示パネル。
2. 【請求項２】 表面にストライプ状の第１の絶縁膜を設
   け、この第１の絶縁膜上に線状の第１の電極を設けた第
   １の基板と、 表面にストライプ状の第２の絶縁膜を設け、この第２の
   絶縁膜上に線状の第２の電極を設けた第２の基板と、 前記第１および第２の基板の表面を内側にして対向配置
   した基板間に挟持され前記基板面に対して水平方向に液
   晶分子が配向したネマティック液晶と、 前記第１および第２の基板の両外側に配置され互いの偏
   光軸が直交する一対の偏光板とを備え、 前記第１の電極と前記第２の電極とは対向位置からずれ
   た位置で平行に配置し、前記第１および第２の電極間に
   電圧を印加するようにした液晶表示パネル。
3. 【請求項３】 ネマティック液晶の液晶分子長軸方向が
   第１および第２の電極と略平行となるように、第１およ
   び第２の基板上に水平配向処理を施したことを特徴とす
   る請求項１または２記載の液晶表示パネル。
4. 【請求項４】 表面のマトリクス状に配置される複数の
   表示領域を除く領域に第１の絶縁膜を設け、この第１の
   絶縁膜上に各表示領域に対応した線状の絵素電極を設
   け、前記第１の絶縁膜上に前記表示領域を挟んで前記絵
   素電極に平行な共通電極を設け、前記第１の絶縁膜上に
   前記絵素電極に接続されたスイッチング素子を設け、前
   記第１の絶縁膜上に前記スイッチング素子を介して前記
   絵素電極に信号を供給する信号電極を設け、前記第１の
   絶縁膜上に前記スイッチング素子のスイッチング制御を
   行うゲート電極を設けた第１の基板と、 前記第１の基板の表面を内側にして前記第１の基板と対
   向配置した第２の基板と、 前記第１および第２の基板間に挟持され前記基板面に対
   して水平方向に液晶分子が配向したネマティック液晶
   と、 前記一対の基板の両外側に配置され互いの偏光軸が直交
   する一対の偏光板とを備えた液晶表示パネル。
5. 【請求項５】 表面のマトリクス状に配置される複数の
   表示領域を除く領域に第１の絶縁膜を設け、この第１の
   絶縁膜上に各表示領域に対応した線状の絵素電極を設
   け、前記第１の絶縁膜上に前記絵素電極に接続されたス
   イッチング素子を設け、前記第１の絶縁膜上に前記スイ
   ッチング素子を介して前記絵素電極に信号を供給する信
   号電極を設け、前記第１の絶縁膜上に前記スイッチング
   素子のスイッチング制御を行うゲート電極を設けた第１
   の基板と、 表面の前記表示領域を除く領域に第２の絶縁膜を設け、
   この第２の絶縁膜上に前記表示領域を挟んで前記絵素電
   極に平行な共通電極を設けた第２の基板と、 前記第１および第２の基板の表面を内側にして対向配置
   した基板間に挟持され前記基板面に対して水平方向に液
   晶分子が配向したネマティック液晶と、 前記第１および第２の基板の両外側に配置され互いの偏
   光軸が直交する一対の偏光板とを備えた液晶表示パネ
   ル。
6. 【請求項６】 ネマティック液晶の液晶分子長軸方向が
   共通電極および絵素電極と略平行となるように、第１お
   よび第２の基板上に水平配向処理を施したことを特徴と
   する請求項４または５記載の液晶表示パネル。