JP3803504B2 - 多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置 - Google Patents
多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3803504B2 JP3803504B2 JP12837999A JP12837999A JP3803504B2 JP 3803504 B2 JP3803504 B2 JP 3803504B2 JP 12837999 A JP12837999 A JP 12837999A JP 12837999 A JP12837999 A JP 12837999A JP 3803504 B2 JP3803504 B2 JP 3803504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- drive electrode
- crystal display
- vertical alignment
- display device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
- G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ノートブックコンピュータ及びその他の表示装置等に広く利用されるTN(twist nematic)モードの液晶表示装置は、その研究開発が盛んに進んで優秀な光効率性かつ安定な信頼性を持つ。
【0003】
ところで、この様なTNモードの液晶表示装置は視野角が狭いという問題点がある。よって、TNモード液晶表示装置の狭視野角の改善のため、基板に平行な電界によって液晶の動作するようにするIPS(in-plan switching)モード液晶表示装置を提案した。
【0004】
しかしながら、IPSモードの液晶表示装置は、見る方向即ち方位角を異にして見る時、カラーシフトが発生するという問題点を有している。
【0005】
従って、従来、広視野角を維持しながら、カラーシフトが除去できる液晶表示装置が、特願平10−183895号にして出願された。
【0006】
従来技術について概略的に説明すれば下記の通りである。
図1によれば、上部及び下部基板10、20は所定距離d1(以下、セルギャップという)をおいて対向され、上部及び下部基板10、20間には液晶層30が介在される。下部基板20の上部には、一般的なIPSモードの液晶表示素子のように、液晶内分子(以下、液晶分子という)30Aを駆動させるための第1駆動電極21及び第2駆動電極22が配置される。第1駆動電極21及び第2駆動電極22は図面のx方向として互いに平行に配置される。
【0007】
上部基板10の液晶対向面に液晶分子30Aを駆動させるための第3及び第4駆動電極l1、l2は、x方向と実質的に垂直であるy方向に互いに平行に配置される。ここで、第1駆動電極21及び第2駆動電極22間の距離l1並びに第3駆動電極11及び第4駆動電極12間の距離l2は、同一又は類似しており、これらの距離l1、l2よりもセルギャップd1の方が大きいように設計した。
【0008】
液晶層30の液晶分子は正の誘電率異方性で、電界印加時、液晶分子の長軸が電界と平行に配列される。
【0009】
また、上部及び下部基板10、20の内側面のそれぞれには、液晶分子30Aの初期駆動状態を決定する配向膜(図示せず)が形成される。尚、前記配向膜はプレティルト角が約85°乃至90°である垂直配向膜である。
【0010】
そして、下部基板20の外側面には偏光子23を配置し、上部基板10の外側面には検光子13を配置する。前記偏光子23の偏光軸は、図面からP方向即ち第1及び第2電極間に形成される電界と所定角度、望ましくは約45゜をなすように配置され、前記検光子13の偏光軸は、偏光軸の方向Pと垂直であるA方向に配置される。
【0011】
さらに、液晶分子の屈折率異方性を補償するため、上部基板10及び検光子13間に位相補償膜14が介在される。
【0012】
このような構成を持つ液晶表示素子の電極11、12、21、22に電圧の印加されない時は、図1に示すように、液晶分子30Aの長軸が垂直配向膜(図示せず)の影響のため、上部及び下部基板10、20に対して垂直に配列される。このため、偏光子23を通過した光が液晶層30は通過してもその偏光状態が変わらないので、検光子13が通過できない。よって、画面はダーク状態となる。この時、液晶分子30Aは位相補償膜によって屈折率異方性が補償されていずれの面でも完全なダークをなす。
【0013】
一方、電極11、12、21、22に電圧が印加されると、図2に示すように、第1及び第2駆動電極21、22間に電界F1が形成され、第3及び第4駆動電極11、12間に電界F2が形成される。この時、それぞれの電界F1、F2が、基板近傍では基板表面と平行で、基板10、20から遠くなるほど即ち液晶層30の中心層(middle layer)に行くほど楕円形となる。従って、全体的には電界が液晶層30の中心層を基準にして90゜ツイストした楕円形を持つ。この時、基板10、20のそれぞれに平行な電界を形成するためにセルギャップd1が駆動電極間の距離l1、l2より大きくようにする。
【0014】
よって、基板に垂直に配列された液晶分子30Aは、電界F1、F2の形態でチルトされて光のリークを引き起こす。この時、液晶分子30Aは、90゜ツイストした電界により、その長軸が上下左右に対称的に配列され、別のラビングなしに4重ドメインを形成する。従って、4重ドメインによってカラーシフトが防止され、液晶分子が上下左右に対称的に配列されるので、視野角も改善される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の液晶表示装置は、次のような問題点を有している。
一般的に、従来の液晶表示装置を平坦に置くと、液晶分子は対称的に配列されるので、どの方位角でもカラーシフトは発生しない。ところで、液晶表示装置を斜めに置くと、カラーシフトは発生することになる。
【0016】
より詳細に説明すれば、図3に示すように、液晶表示装置を斜めに置くと、使用者の観点では電界自体が斜めに見られる。さらに、液晶分子が非対称的に配列されるように見え、セルギャップも、図のd2で示すように、平坦な時よりセルギャップが増大したように見える。これに伴い、カラーシフトを決まる屈折率異方性Δn及びセルギャップdファクトーが変化するので、カラーシフトを発生する。
【0017】
また、液晶表示装置が斜めに配置されることにより、セルギャップが増大し、応答速度が低下し、下記の式1によってしきい電圧が増大する。
Vth=πl/d(K2/ε0Δε)1 / 2 -------(式1)
Vth : しきい電圧
l : 電極間の距離
d : セルギャップ
K2 : ツイスト弾性係数
ε0 : 誘電常数
Δε : 誘電率異方性
すなわち、前記式1のように、駆動電圧はl/dによって変化するが、上記のように、セルギャップが増大すると、しきい電圧が増大するので、大きい駆動電圧が要求される。
【0018】
従って、本発明の目的は、前記の従来の問題点を解決するためのもので、液晶表示装置を斜めにした場合にも、カラーシフトの発生を防止することにある。
別の目的は、応答速度を改善することにある。
さらに別の目的は、低電圧駆動を可能とすることにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的を達成するため、一定のセルギャップをおいて対向する上部及び下部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内側面に形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら、第1方向に平行に延長される第1駆動電極及び第2駆動電極と、及び、前記上部基板の内側面に形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら、第1方向と実質的に垂直である第2方向に平行に延長される第3駆動電極及び第4駆動電極とを備え、前記液晶分子は、その長軸が、前記電極間で電界の形成される前は基板表面とほぼ垂直に配列されていて、電界が形成されると電界の真ん中を基準にして電界と平行するようにチルトされ、前記セルギャップは、前記第1駆動電極及び第2駆動電極間の距離並びに第3駆動電極及び第4駆動電極間の距離よりも小さく、 前記第1駆動電極及び第3駆動電極には同電圧が印加され、第2駆動電極及び第4駆動電極には第1駆動電極に印加される電圧と所定の電圧差を持つ電圧が印加されることを特徴とする。
【0020】
また、本発明は、一定のセルギャップをおいて対向し、互いに対応する多数の単位画素空間を限定する上部及び下部基板と、前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の単位画素にそれぞれ形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら交互に配列され、第1方向に平行に延長される第1駆動電極及び第2駆動電極と、前記上部基板の単位画素空間に形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら交互に配列され、前記第1方向と実質的に垂直である第2方向に平行に延長される第3駆動電極及び第4駆動電極と、前記上部及び下部基板の内側表面の各々に形成される垂直配向膜と、前記下部基板の外側面に配置される偏光軸を持つ偏光子と、前記上部基板の外側面に配置され、前記偏光軸と直交する偏光軸を持つ検光子と、及び、前記上部基板及び前記検光子間に介在され、前記液晶分子を等方性にみえるようにする位相補償膜を含み、前記第1駆動電極及び第3駆動電極には同電圧が印加され、第2駆動電極及び第4駆動電極には第1駆動電極に印加される電圧と所定の電圧差を持つ電圧が印加され、前記セルギャップは、前記第1駆動電極及び第2駆動電極間の距離並びに第3駆動電極及び第4駆動電極間の距離よりも小さく形成し、第1駆動電極及び第3駆動電極間の交差点と、第2駆動電極及び第4駆動電極間の交差点との間に電界が形成されるように形成し、前記偏光子の偏光軸は、前記第1方向または第2方向と一致するように配置される。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき、本発明の好適実施例を詳細に説明する。
本実施例では、電極間の間隔よりもセルギャップを狭く形成して、有効電界(effective field)を誘発させる。これにより、液晶表示装置を斜めにした場合にも、カラーシフトの発生が防止され、速い応答速度及び低電圧駆動を可能とする。
【0022】
より詳しくは、まず、図4から、下部基板50と上部基板60は所定距離Dをおいて離間されている。このとき、下部基板50及び上部基板60間の距離D、すなわちセルギャップは、例えば3乃至10μm、本実施例では5μmとする。下部基板50及び上部基板60間には液晶層70を介在する。本実施例において、液晶層70内の液晶分子は誘電率異方性Δεの正の物質で、常温で誘電率異方性Δεは7.4、屈折率異方性Δnは0.088の物質を用いる。かつ、本実施例において、位相遅延(液晶分子の屈折率異方性ΔnとセルギャップDの積)値は、約0.2乃至0.6μmとなるようにし、一つの単位画素空間を例を上げて説明する。
【0023】
下部基板50の内側面には一対の第1駆動電極51とその間にある第2駆動電極52とが、図中のx方向に互いに平行に配列される。第1駆動電極51及び第2駆動電極52は所定幅w1を有し、所定間隔L1だけ離間されている。ここで、第1駆動電極51及び第2駆動電極52間の間隔L1は、その幅w1より大きく形成すべきで、前記セルギャップDよりも大きく形成すべきである。本実施例では、第1駆動電極51と第2駆動電極52間の間隔L1を5乃至25μmとし、第1駆動電極51と第2駆動電極52の幅w1を3乃至10μm程度とする。また、本実施例では、第1駆動電極51と第2駆動電極52間の間隔L1を20μmとし、第1駆動電極51と第2駆動電極52の幅w1を10μmとする。
【0024】
また、上部基板60の内側面には、一対の第3駆動電極61とその間にある第4駆動電極62とを形成する。第3及び第4駆動電極61、62は、x方向と実質的に垂直のy方向に互いに平行に配列される。第3駆動電極61と第4駆動電極62も所定幅w2を有しながら、所定間隔L2だけ離間されている。この時、第3駆動電極61と第4駆動電極62との間の間隔も、前記セルギャップより大きく形成すべきである。第3駆動電極61と第4駆動電極62との間の間隔L2と、第1駆動電極51と第2駆動電極52との間の間隔L1とは、同様なのが望ましく、第3駆動電極61と第4駆動電極62との間の間隔L2を5乃至20μmとし、第3駆動電極61と第4駆動電極62との幅w2を3乃至10μmとする。本実施例では、第3駆動電極61と第4駆動電極62との間の間隔L2を20μmとし、第3駆動電極61と第4駆動電極62との幅w2を10μmとする。
【0025】
第1及び第3駆動電極51、61は同電圧を印加し、第2及び第4駆動電極52、62は各々同電圧を印加するが、前記第1駆動電極51に印加する信号とは所定の電圧差を持つ電圧を印加する。
【0026】
下部基板50の内側面の表面及び上部基板60の内側面の表面には、それぞれ配向膜55、65を形成する。それぞれの配向膜55、65は、電界形成前に液晶分子(図示せず)の長軸が、基板50、60表面に対してほぼ垂直をなすようにする垂直配向膜である。
【0027】
下部基板50の外側面には光源の光を1次的に偏光させるための偏光子57を備え、上部基板60の外側面には液晶層70を通過した光を2次的に偏光させる検光子67を備える。ここで、偏光子57と検光子67の偏光軸は直交するように配置されるべきで、偏光子57の偏光軸は、第1状態すなわちx軸と45°の角度差を持つように、P1方向と一致するように配置されたり(図7参照)、或いは第2状態すなわちx軸と一致するP2方向に配置されたりする(図11参照)。
【0028】
上部基板60と検光子67との間に、液晶分子の異方性を補償するための位相補償膜69を介在する。位相補償膜69は、負(negative)の屈折率異方性を持つ偏光物質の二軸延伸された膜とか、あるいはディスク型の液晶分子からなる硬化膜などが用いられる。さらに、位相補償膜の位相遅延値(phase retardationと、位相補償膜内の液晶分子の屈折率異方性と位相補償膜の厚さとの積)は、前記液晶70の位相遅延値(液晶分子の屈折率異方性とセルギャップとの積)の絶対値と同様である。
【0029】
以下、本発明の実施例に係る動作を説明する。
まず、各駆動電極51、52、61、62間に電圧差のない場合、偏光子と検光子(以下、偏光子システムという)は、第1状態または第2状態の関係なく、画面はダーク状態となる。その理由は、偏光子の偏光軸P1、P2と検光子の偏光軸A1、A2とが交差し、液晶分子70Aの長軸が基板に対して垂直に立っているためである。すなわち、偏光子の偏光軸P1、P2を通過した光は、液晶層70内の液晶分子70Aの短縮を通過するので、液晶層70を通過した光は偏光状態が変化しない。これにより、液晶層70を通過した光は、偏光軸P1、P2と交差する検光子の偏光軸A1、A2が通過できないので、画面はダーク状態となる。
【0030】
一方、第1及び第3駆動電極51、61と第2及び第4駆動電極52、62のそれぞれに電圧が印加されると、図5に示すように、第1及び第3駆動電極51、61と第2及び第4駆動電極52、62との間の電圧差によって電界f1〜f4が形成される。この時、駆動電極間の距離L1、L2よりもセルギャップDの方がずっと狭いので、電界f1〜f4は、第1駆動電極51及び第3駆動電極61間の交差点71と、第2駆動電極52及び第4駆動電極62間の交差点72との間で形成される。これにより、電界f1〜f4は、第1駆動電極51及び第3駆動電極61間の交差点71と、第2駆動電極52及び第4駆動電極62間の交差点72とでほぼ斜線形で形成される。この時、電界f1〜f4は、基板50に投影させた時、第1及び第2駆動電極51、52と45°角度をなす。ここで、電界f1〜f4の配列と垂直に配列されたラインeは、等電位面(equipotential surface)である。
【0031】
この様な電界が形成されると、液晶分子70Aは、図6に示すように、その長軸が、電界f1〜f4と平行に配列されながら、等電位面eとは垂直に配列され、4重ドメインを形成する。又、電界の真ん中に位置する液晶分子70Bは、その両側の液晶分子70Aより、同じ大きさかつ方向が反対の力を受けるので、初期状態、則ち垂直配向状態を維持する。このため、電界の真ん中に位置する液晶分子70Bは光の漏れを遮断し、この部分が画面の光遮断線(disclination line)となる。このとき、光遮断線は同方向に配列される液晶分子の群、則ちドメイン(domain)を境界付ける役割を果たす。
【0032】
ここで、偏光子システムを第1状態、すなわち図7に示すように配置すれば、偏光子の偏光軸P1と電界の方向が一致するので、電圧を上昇させても透過率がほぼゼロ(zero)に近い(図8乃至図10)。
【0033】
ところで、偏光子システムを第2状態、則ち図11に示すように配置すれば、偏光子の偏光軸P2と電界fの投影面となす角が約±45゜となるので、最大透過率に至ることになる。
【0034】
則ち、次式2の透過率公式に基づいて詳述すれば、次の通りである。
T≒T0sin2(2χ)・sin2(π・Δnd/λ) ...........(式2)
T: 透過率
T0: 参照(reference)光に対する透過率
χ: 液晶分子の光軸と偏光子の偏光軸がなす角
Δn: 屈折率異方性
d: 上下基板間のセルギャップ
λ: 入射される光波長
式2によれば、χがπ/4、則ち45゜の場合に最大透過率が得られるが、前記偏光子システムが第1状態の場合には、偏光軸P1、A1と電界f1〜f4が一致する。これにより、χは0、透過率は0となる。このとき、電圧を、図8乃至図10に示すように、6Vから9V、14Vに上昇させても、わずかに光の漏れが発生されるだけ透過率は非常に低い。
【0035】
ところで、偏光子システムが第2状態の場合には、偏光軸P2、A2と電界f1〜f4の投影面となす角が45゜となるので、図12に示すように、6V程度の電圧を印加した場合にも、ある程度の透過率を見せる。また、図13及び図14に示すように、9V、14V程度の電圧を印加すると、より高い透過率を見せる。よって、本実施例では、偏光子システムを第2状態すなわち、下部基板に形成された電極配列方向と偏光軸を一致させるように配置するのが望ましい。前記図13、図14で説明しない符号80は上述した光遮断線をいう。この時、前記図によれば、電圧が増加するほど光遮断線80は浅くなることが分かる。
【0036】
また、偏光子の偏光軸をy方向と平行に配置させ、検光子の偏光軸を偏光子の偏光軸と垂直に配置させても、同じ効果が得られる。これについて説明すると、液晶分子が、電界形成前には第1状態及び第2状態と同様で、電界が形成されても、電界の投影面と偏光子の偏光軸となす角は45°であるので、最大透過率を見せる。
【0037】
図15は、本実施例に係る電圧による透過図を示すグラフであって、同図によれば、電圧を印加するほど透過度は上昇することが分かり、印加電圧が20Vの時、透過度はほぼ100%に至る。一方、同条件から、セルギャップを60μmに増加させると、図16に示すように、30V以上で100%に近い透過度を見せるようになる。これにより、本実施例の様に、電極間の間隔よりもセルギャップの方が低電圧の駆動面において有利である。
【0038】
また、図17は、視野角による明るさ(brightness)を示すグラフであって、ノーマル(normal)方向で電圧を20V印加したものである。同図によれば、明るさが、画面の中央領域では70%、画面の全領域では30%以上である。よって、明るさの特性も優秀である。
【0039】
図18は、視野角による等コントラスト(iso-contrast)を示すグラフであって、画面の全領域のコントラスト比が10以上である。しかも、本実施例では、偏光軸が90°方向及び180°方向に配列され、電界が45°、135°、225°、315°方向に形成されるので、画面から、90°、180°、270°、360°方向でコントラスト比がより優秀である。すなわち、使用者が45°、135°、225°、315°方向で画面を見る時よりも、90°、180°、270°、360°すなわち上下左右で見る時がずっと多いので、使用者において有利である。
【0040】
本発明の実施例と同様な電極構造及び液晶配列によれば、電界が上下左右対称的な形態に形成され、それぞれの電界と、それの真ん中すなわち光遮断線を中心にして液晶分子とが互いに対称的に配列されるので、多重ドメインが形成される(図6参照)。これにより、使用者がどの方向で画面を見ても、液晶分子の長軸及び短縮が同時に見えるので、カラーシフトは発生しない。
【0041】
また、電界が上部基板60の電極61、62と下部基板50の電極51、52との間で形成されるので、液晶表示装置を斜めにした場合にも、液晶分子70Aは対称的に配列される。さらに、セルギャップ自体が微少となるので、斜めにした場合にも、セルギャップの変化は従来より大きくなくて、カラーシフトは発生しない。
【0042】
さらに、初期液晶分子70Aが垂直配向されていて、電界によってチルトされるので、液晶分子が横になっているままで再配列されるIPSモードより応答速度が優秀である。
【0043】
また、駆動電圧の側面で見る時、電極間の間隔L1、L2よりもセルギャップDの方が小さいので、前記式1に基づいて見る時、低電圧駆動ができる。
【0044】
【発明の効果】
以上で詳細に説明したように、本発明によれば、下部基板には第1駆動電極と第2駆動電極が平行に配列され、上部基板には第1及び第2駆動電極と実質的に垂直の方向に第3及び第4駆動電極が平行に配列され、前記第1駆動電極と第2駆動電極との間の間隔、及び第3駆動電極と第4駆動電極との間の間隔よりも、セルギャップの方がずっと小さく形成する。このようにすれば、同一基板に形成された電極間に電界が形成されるよりは、上下基板間に電界が形成される。これにより、電界形成時、液晶分子は互いに対称される方向に配列されるので、どの方向でもカラーシフトは発生しない
【0045】
又、液晶表示装置を斜めにした場合にも、上下基板間に電界が形成され、セルギャップが狭いので、カラーシフトは発生しない。
【0046】
さらに、応答速度が改善できるので、低電圧駆動ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の多重ドメインを有する垂直配向モードの液晶表示装置の斜視図。
【図2】 図1の液晶表示装置の動作状態を示す斜視図。
【図3】 従来の多重ドメインを有する垂直配向モードの液晶表示装置を斜めに配置させた断面図。
【図4】 本発明の実施例に係る多重ドメインを有する垂直配向モードの液晶表示装置の斜視図。
【図5】 本発明に係る液晶表示装置の電極配列を示す平面図。
【図6】 図5の電極に電界形成時、液晶分子の配列を示す図。
【図7】 偏光子の偏光軸及び検光子の偏光軸を第1状態で配置した状態を見せる図。
【図8】 偏光子システムを図7のように配列した時、電圧による画面の光透過状態を示す説明図。
【図9】 偏光子システムを図7のように配列した時、電圧による画面の光透過状態を示す説明図。
【図10】 偏光子システムを図7のように配列した時、電圧による画面の光透過状態を示す説明図。
【図11】 偏光子の偏光軸及び検光子の偏光軸を第2状態で配置した状態を見せる図。
【図12】 偏光子システムを図11のように配列した時、電圧による画面の光透過状態を示す図。
【図13】 偏光子システムを図11のように配列した時、電圧による画面の光透過状態を示す図。
【図14】 偏光子システムを図11のように配列した時、電圧による画面の光透過状態を示す図。
【図15】 本発明の実施例に係る電圧による透過度曲線。
【図16】 従来の液晶表示装置の電圧による透過度曲線。
【図17】 本発明の実施例に係る視野角に対する明るさを示すグラフ。
【図18】 本発明の実施例に係る視野角による等コントラストを示すグラフ。
【符号の説明】
50 下部基板
51 第1駆動電極
52 第2駆動電極
55、65 配向膜
57 偏光子
60 上部基板
61 第3駆動電極
62 第4駆動電極
67 検光子
69 位相補償膜
70 液晶層
70A、70B 液晶分子
71、72 交差点
80 光遮断線
Claims (17)
- 一定のセルギャップをおいて対向する上部及び下部基板と、
前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、
前記下部基板の内側面に形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら、第1方向に平行に延長される第1駆動電極及び第2駆動電極と、及び、
前記上部基板の内側面に形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら、第1方向と実質的に垂直である第2方向に平行に延長される第3駆動電極及び第4駆動電極とを備え、
前記液晶分子は、その長軸が、前記電極間で電界の形成される前は基板表面とほぼ垂直に配列されていて、電界が形成されると電界の真ん中を基準にして電界と平行するようにチルトされ、
前記セルギャップは、前記第1駆動電極及び第2駆動電極間の距離並びに第3駆動電極及び第4駆動電極間の距離よりも小さく形成され、
前記第1駆動電極及び第3駆動電極には同電圧が印加され、第2駆動電極及び第4駆動電極には第1駆動電極に印加される電圧と所定の電圧差を持つ電圧が印加されることを特徴とする
多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記電圧印加時、第1駆動電極及び第3駆動電極間の交差点と、第2駆動電極及び第4駆動電極間の交差点との間に電界が形成されることを特徴とする
請求項1記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記液晶分子は正の誘電率異方性であることを特徴とする
請求項1記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記上部及び下部基板の内側表面の各々に垂直配向膜をさらに設けることを特徴とする
請求項1記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記下部基板の外側面には偏光子を配置し、前記上部基板の外側面には検光子をさらに配置し、前記偏光子の偏光軸が検光子のそれと直交するように配置されることを特徴とする
請求項1記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記偏光子の偏光軸が、前記第1方向または第2方向と一致するように配置されることを特徴とする
請求項5記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記上部基板及び検光子間に、前記液晶を等方性にみえるようにする位相補償膜を設けることを特徴とする
請求項6記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記位相補償膜は、負の屈折率異方性を持つ液晶分子の硬化した膜あるいは偏光物質を二軸延伸した膜からなり、前記位相補償膜と前記液晶層との位相遅延値の絶対値が同じであることを特徴とする
請求項7記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記位相遅延値の絶対値が0.2乃至0.6μmであることを特徴とする
請求項8記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記セルギャップが3乃至10μm、第1駆動電極及び第2駆動電極間の間隔並びに第3駆動電極及び第4駆動電極間の間隔が5乃至20μmであることを特徴とする
請求項1記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記電極の幅が3乃至10μmであることを特徴とする
請求項10記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 一定のセルギャップをおいて対向し、互いに対応する多数の単位画素空間を限定する上部及び下部基板と、
前記上部及び下部基板間に介在され、多数の液晶分子を含む液晶層と、
前記下部基板の単位画素にそれぞれ形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら交互に配列され、第1方向に平行に延長される第1駆動電極及び第2駆動電極と、
前記上部基板の単位画素空間に形成され、互いに所定距離をおいて離間されながら交互に配列され、前記第1方向と実質的に垂直である第2方向に平行に延長される第3駆動電極及び第4駆動電極と、
前記上部及び下部基板の内側表面の各々に形成される垂直配向膜と、
前記下部基板の外側面に配置される偏光軸を持つ偏光子と、
前記上部基板の外側面に配置され、前記偏光軸と直交する偏光軸を持つ検光子と、及び、
前記上部基板及び前記検光子間に介在され、前記液晶分子を等方性にみえるようにする位相補償膜とを備え、
前記第1駆動電極及び第3駆動電極には同電圧が印加され、第2駆動電極及び第4駆動電極には第1駆動電極に印加される電圧と所定の電圧差を持つ電圧が印加され、
前記セルギャップは、前記第1駆動電極及び第2駆動電極間の距離並びに第3駆動電極及び第4駆動電極間の距離よりも小さく形成し、第1駆動電極及び第3駆動電極間の交差点と、第2駆動電極及び第4駆動電極間の交差点との間に電界が形成されるように形成し、
前記偏光子の偏光軸は、前記第1方向または第2方向と一致するように配置されることを特徴とする
多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記液晶は正の誘電率異方性であることを特徴とする
請求項12記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記位相補償膜は、負の屈折率異方性を持つ液晶分子の硬化した膜で、前記位相補償膜と前記液晶層との位相遅延値の絶対値が同じであることを特徴とする
請求項12記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記位相遅延値の絶対値が0.2乃至0.6μmであることを特徴とする
請求項12記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記セルギャップが3乃至10μm、第1駆動電極及び第2駆動電極間の間隔並びに第3駆動電極及び第4駆動電極間の間隔が5乃至20μmであることを特徴とする
請求項12記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。 - 前記電極の幅が3乃至10μmであることを特徴とする
請求項12記載の多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1998-19610 | 1998-05-29 | ||
KR1019980019610A KR100299376B1 (ko) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 다중 도메인을 갖는 수직 배향 모드의 액정 표시 장치 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000035581A JP2000035581A (ja) | 2000-02-02 |
JP3803504B2 true JP3803504B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=19537883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12837999A Expired - Lifetime JP3803504B2 (ja) | 1998-05-29 | 1999-05-10 | 多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6144434A (ja) |
JP (1) | JP3803504B2 (ja) |
KR (1) | KR100299376B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100293809B1 (ko) * | 1998-05-29 | 2001-10-26 | 박종섭 | 다중도메인을갖는아이피에스-브이에이모드액정표시장치 |
JP2000098387A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-04-07 | Fujitsu Ltd | 液晶表示装置 |
JP2000098393A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-07 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
KR100303351B1 (ko) * | 1998-12-17 | 2002-06-20 | 박종섭 | 수직 배향 모드 액정 표시 장치 |
EP1567909B1 (en) * | 2002-11-02 | 2008-06-04 | MERCK PATENT GmbH | Optically compensated electro-optical light modulation element with optically isotropic phase |
TWI321676B (en) * | 2005-11-03 | 2010-03-11 | Au Optronics Corp | Liquid crystal display panel and manufacturing method therof and liquid crystal display device incorporating the same |
JP5336608B2 (ja) * | 2009-12-29 | 2013-11-06 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
CN110376804B (zh) * | 2019-06-27 | 2022-08-02 | 上海天马微电子有限公司 | 显示面板及其驱动方法和显示装置 |
CN110441936B (zh) * | 2019-08-14 | 2022-05-13 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种滤波器、滤波装置、滤波器的驱动方法及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2633724B1 (fr) * | 1988-06-29 | 1990-08-10 | Bull Sa | Procede pour caracteriser magnetiquement la couche d'enregistrement d'un support magnetique d'informations et dispositif de mise en oeuvre de ce procede |
US5412561A (en) * | 1992-01-28 | 1995-05-02 | Rosenshein; Joseph S. | Method of analysis of serial visual fields |
JP3732242B2 (ja) * | 1994-02-18 | 2006-01-05 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
US5710611A (en) * | 1994-11-17 | 1998-01-20 | Nec Corporation | Liquid crystal display apparatus preventing image on screen from influences of disclination line |
US5852485A (en) * | 1996-02-27 | 1998-12-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device and method for producing the same |
JP3087668B2 (ja) * | 1996-05-01 | 2000-09-11 | 日本電気株式会社 | 液晶表示装置、その製造方法およびその駆動方法 |
JP3396130B2 (ja) * | 1996-06-03 | 2003-04-14 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
JP3107000B2 (ja) * | 1997-06-30 | 2000-11-06 | 日本電気株式会社 | 液晶表示装置 |
-
1998
- 1998-05-29 KR KR1019980019610A patent/KR100299376B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-05-10 US US09/307,658 patent/US6144434A/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-10 JP JP12837999A patent/JP3803504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100299376B1 (ko) | 2002-06-20 |
KR19990086583A (ko) | 1999-12-15 |
US6144434A (en) | 2000-11-07 |
JP2000035581A (ja) | 2000-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100248210B1 (ko) | 액정 표시 소자 | |
US8294860B2 (en) | Liquid crystal display device | |
US6266118B1 (en) | Liquid crystal display of high aperture ratio and high transmittance having multi-domain having transparent conductive pixel and counter electrodes on the same substrate | |
JP4080245B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
KR100265572B1 (ko) | 컬러 쉬프트가 개선된 액정 표시 장치 | |
KR100254856B1 (ko) | 액정 표시 소자 | |
US6704083B1 (en) | Liquid crystal display including polarizing plate having polarizing directions neither parallel nor perpendicular to average alignment direction of molecules | |
US6885421B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP3998897B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
KR20020002134A (ko) | 프린지 필드 구동 모드 액정 표시 장치 | |
US6512503B1 (en) | Liquid crystal display | |
JP4714187B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP3803504B2 (ja) | 多重ドメインを持つ垂直配向モードの液晶表示装置 | |
KR100663073B1 (ko) | 광학필름 및 광학필름을 포함하는 액정표시장치 | |
JP4714188B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP4749391B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
KR20030061584A (ko) | 2-도메인 에프에프에스-브이에이 모드 액정표시장치 | |
KR100306806B1 (ko) | 액정 표시 장치 | |
KR100247305B1 (ko) | 4도메인 평행배향 액정표시소자 | |
JP2007249244A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP3231910B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
JP2009086242A (ja) | 複屈折モード液晶表示装置 | |
JP2002236297A (ja) | 液晶表示装置 | |
KR20020056671A (ko) | 수직 배향 모드 액정표시장치 | |
KR19990047253A (ko) | 액정 표시 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060411 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060508 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090512 Year of fee payment: 3 |
|
S202 | Request for registration of non-exclusive licence |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R315201 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090512 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100512 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130512 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |