JP2007011410A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示単位を構成するドット領域が設けられており、誘電異方性が負の液晶を含んでなる液晶表示装置において、前記ドット領域は複数のサブピクセルを含む画素電極を有してなり、各サブピクセル同士の間には、サブピクセル同士を連結する連結部、及びスリットが形成されてなるとともに、前記サブピクセルに対応して誘電体突起が配置されており、前記液晶に電圧を印加したときに、各前記サブピクセルで、平面視した前記誘電体と前記スリットとを結ぶ直線上において前記液晶が相反する方向に傾倒しないように前記誘電体の誘電率、並びに前記液晶の長軸方向及び短軸方向の誘電率の関係が設定されてなることを特徴とする。
【選択図】図16
Description
従って、上記各構成によれば、誘電体突起を垂直配向液晶の配向制御構造物として備えた液晶表示装置において、誘電体突起の誘電率によって異なる液晶分子の電圧印加時の挙動を適切に制御することができ、もって広視角、高輝度の表示を得られる液晶表示装置を提供することができる。
また、前記誘電体突起と隣接する配向制御構造物が他の誘電体突起であり、当該他の誘電体突起の誘電率をεt2としたとき、前記液晶分子の誘電率ε//に対して、ε//>εt2の関係を有している構成とすることもできる。
先の構成を備えた本発明の液晶表示装置では、誘電体突起と隣接する配向制御構造物として、電極縁端で生じる斜め電界により電圧印加時の液晶分子の配向制御を行うもの、及び液晶層中に誘電率の異なる突起物を設けることで電界を歪ませて配向制御を行うもののいずれも適用することができる。
一方、図2に示す第2実施形態の液晶表示装置200は、第1実施形態の液晶表示装置と基本構成は同様であるが、誘電体突起18が第1基板25の第1電極31上に設けられている点で異なっている。即ち、1つのドット領域内において、誘電体突起18が同じ基板に形成された第1電極31の縁端部31aと縁端部31aの間に配置された位置関係(誘電体突起18と第1電極31の縁端部31a、31aが隣接して交互に配置された位置関係)とされている。
尚、ドット領域とは、1表示単位を構成する領域であって、例えば一般的に一方の基板に形成された1つの画素電極とこれに対向した他方の基板に形成された対向電極によって構成されている。
そして、前記両液晶表示装置は、その誘電体突起18の配置において異なっている。このように本発明に係る液晶表示装置は、誘電体突起18の誘電率と液晶分子51の誘電率との関係に応じて、誘電体突起18と該誘電体突起18に隣接する配向制御構造物(電極の縁端部31a)との配置関係を適切に設定するものであり、これによって高画質かつ広視角の良好な表示を得るようになっている。
尚、図3から図8に結果を示すシミュレーションでは、電極及び誘電体突起の構成は、図示するように、第2基板10の電極9上の略中央部に誘電体突起18が設けられており、第1電極31は第2電極9よりも狭い幅に形成され、第1電極31の縁端部31a、31aは第2電極9の上方に配置された構成としている。
図7及び図8には、誘電体突起の誘電率εt1が5.0、液晶分子の長軸方向誘電率ε//が4.0、短軸方向誘電率ε⊥が9.0とされた一つのドット領域内の要部(基本構成とされる一部)を表した液晶表示装置において、両電極9,31間に電圧を印加した直後の液晶の状態(図7)と、100ms経過後の液晶の状態(図8)とが示されている。
図10に示すように、図2に示した構成を採用すれば、電圧印加時に誘電体突起18を中心とする対称な液晶ドメインが液晶層50中に形成されるようになり、εt1>ε//なる条件においても、広視角かつ高輝度の良好な表示が可能な液晶表示装置とすることができる。
上記実施の形態に示した構成は、誘電異方性が負の垂直配向液晶を備えた液晶表示装置のすべてに適用することが可能である。図11は、様々な型の液晶表示装置の概略構成図である。図11(a)は透過型であり、(b)は反射型であり、(c)および(d)は半透過反射型である。尚、図11(c)は第1基板を素子基板とし第2基板を対向基板とした場合であり、(d)は第2基板を素子基板とし第1基板を対向基板とした場合である。図11に示す各液晶表示装置において、透明電極の表面に誘電体突起、開口スリット等を形成すれば、いずれも上述した効果を得ることができる。そこで、後述の実施例では、図11(a)に示す透過型の液晶表示装置を第1構成例として説明する。また第2構成例として、図11(c)に示す半透過反射型の液晶表示装置に適用した例を説明する。
図12は、先の実施形態の液晶表示装置の詳細構成例を示す部分斜視図、図13は、同、液晶表示装置の1ドット領域内の部分断面構成図、図14は、同、3つのドット領域で構成される1画素領域を示す平面構成図である。これらの図に示す液晶表示装置は、スイッチング素子としてTFD(Thin Film Diode)素子(二端子型非線形素子)を用いたアクティブマトリクス方式のカラー液晶表示装置であるが、スイッチング素子としてTFT(Thin Film Transistor)素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に、本発明を適用することも可能である。尚、図13に示す部分断面構造は、図14に示すA−A線に沿う断面構造に対応している。
次に、図13は、図12の1ドット領域内の部分断面構成図である。この図13では、理解を容易にするため、素子基板25におけるTFD素子および各種配線の記載を省略している。
図13に示すように、素子基板25における画素電極31の液晶層側には、ポリイミド等からなる垂直配向膜33が形成されている。一方、対向基板10における対向電極9の液晶層側には、ポリイミド等からなる垂直配向膜23が形成されている。なお、配向膜23,33には、ともに垂直配向処理は施されているが、ラビングなどのプレチルトを付与する処理は施されていない。
図14は、図12に示す液晶表示装置の3つのドット領域で構成された1画素領域を示す平面構成図であり、素子基板の構成部材を実線で、対向基板の構成部材を一点鎖線で示している。図14に示すように、画素電極31および対向電極9の表面には、液晶分子の配向制御手段である開口スリット31bや誘電体突起18等が形成されている。画素電極31には、平面視略帯状の複数の開口スリット31bが形成されている。また対向電極9の表面には、平面視略帯状の複数の誘電体突起18が形成されている。なお、対向基板10に形成された各誘電体突起18および素子基板25に形成された各開口スリット31bの配置関係は、画素電極31の長辺方向に対して交互(平面的に重ならず互い違い)に配置されている。また、画素電極31における一方の長辺から他方の長辺にかけて、各突起18の間隔および各スリット31bの間隔が広がるように、各突起18および各スリット31bが配置されている。なお上記とは逆に、対向電極10に開口スリットを形成し、画素電極31に誘電体突起を形成してもよい。
また、本例では、誘電体突起18と隣接する配向制御構造物が、ドット領域内に設けられた電極に開口スリット31bを形成した構成としているが、該開口スリットの内側に他の誘電体突起を設け、誘電率εt2がε//>εt2の関係を有する他の誘電体突起とを有する構成とすることもできる。この構成によれば、開口スリットの周辺で生じる斜め電界と、誘電体突起によって生じる電界歪みとにより液晶分子の配向制御を行う配向制御構造物を設けるので、配向制御構造物から離れた位置の液晶分子も良好に配向制御することができ、応答速度ないし開口率を向上させる上で有利な構成となる。
また、本例では誘電体突起18が対向電極9上に形成されている構成としたが、対向電極9を誘電体突起18に対応する平面形状に切り欠いてスリットを形成し、このスリットの内部に誘電体突起18を設けた構成とすることもできる。即ち、誘電体突起18が形成されている部分の下地とされる対向電極9の少なくとも一部が切り欠かれている(開口されている)構成とすることもできる。このような構成とすることで、電圧印加時に誘電体突起18の周辺で生じる電界の歪みを大きくすることができ、より大きな配向規制力を得られるようになるので、液晶表示装置の応答速度を向上させることができる。
次に、本発明に係る液晶表示装置の第2構成例について説明する。図15は、本構成例の液晶表示装置の1つのドット領域の長手(長辺)方向における断面構成図、図16は、同、3つのドット領域で構成される1画素領域を示す平面構成図である。本構成例の液晶表示装置は、半透過反射型の液晶表示装置である。尚、第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。また図15に示す断面構造は、図16のB−B線に沿う断面構造に対応している。
一方、素子基板(第1基板)25の液晶層側に、画素電極31と複数(3個)の誘電体突起18と、垂直配向膜33とがこの順で設けられている。
図16は、図15に示す液晶表示装置の1画素領域を示す平面構成図であり、素子基板における各構成要素を実線で、対向基板の構成要素を一点鎖線で示している。図16に示すように、画素電極31には、その長辺から中央部に向かって複数のスリット31cが形成されている。即ち、1ドット領域に対応して配置される画素電極31は、3つの島状のサブピクセル32と、これらを接続する連結部で構成され、この連結部が実質的に液晶分子の配向制御をなすスリット31c(電極の切り欠き)とされている。このスリット31cにより、画素電極31は3個のサブピクセル32に分割され、各サブピクセルは中央部で連結されている。なお、3個のサブピクセル32のうち少なくとも1個のサブピクセルは、反射表示領域に対応して割り当てられて形成されている。従って、画素電極31が形成された同一基板上に、誘電体突起18、スリット31c、誘電体突起18、スリッツ31c、及び誘電体突起18とこの順で画素電極31の長手(長辺)方向に配置された構成となっている。
また、各サブピクセル32の中心部に相当する画素電極31の表面には、それぞれ誘電体突起18が形成されている。この誘電体突起18は、平面視略円形状に形成されるとともに、図15に示すように側面視略三角形状に形成されている。すなわち、本構成例の液晶表示装置は、図2に示した第2実施形態の液晶表示装置200の基本構成及び作用を採用し、複数の誘電体突起18を、配向制御構造物である複数のスリット31cと同一の基板に設けたものである。
従って、液晶分子のダイレクタを複数作り出すことが可能になり、視野角の広い液晶表示装置を提供することができる。尚、上記とは逆に、対向電極9に、スリット及び誘電体突起を形成してもよい。
図17は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話1300は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストであり、かつ広視野角の透過/反射表示が可能になっている。
Claims (4)
- 表示単位を構成するドット領域が設けられており、誘電異方性が負の液晶を含んでなる液晶表示装置において、
前記ドット領域は複数のサブピクセルを含む画素電極を有してなり、
各サブピクセル同士の間には、サブピクセル同士を連結する連結部、及びスリットが形成されてなるとともに、前記サブピクセルに対応して誘電体突起が配置されており、
前記液晶に電圧を印加したときに、各前記サブピクセルで、平面視した前記誘電体と前記スリットとを結ぶ直線上において前記液晶が相反する方向に傾倒しないように前記誘電体の誘電率、並びに前記液晶の長軸方向及び短軸方向の誘電率の関係が設定されてなることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記誘電体、前記連結部及び前記スリットは前記画素電極に設けられており、前記誘電体の誘電率をεt1、前記液晶の長軸方向の誘電率をε//、短軸方向の誘電率をε⊥としたときに、εt1>ε//の関係を有していることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項1又は2に記載の液晶表示装置において、
前記ドット領域内に、反射表示を行う反射表示領域と、透過表示を行う透過表示領域とが設けられており、前記複数のサブピクセルのうち少なくとも1つが前記反射表示領域に対応してなることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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