JP2007178907A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、視野角制御を可能とする液晶表示装置に関し、特に、FFS(Fringe Field Switching)方式において、縦電界の制御により視野角制御を行う液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device that enables viewing angle control, and more particularly to a liquid crystal display device that performs viewing angle control by controlling a vertical electric field in a FFS (Fringe Field Switching) method.
液晶表示装置、特にTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を用いた液晶表示装置が、広く携帯電話から大型テレビにまで採用されている。このような中で、個人的に使用するような表示装置にあっては、使用している本人には見えるが、横から覗き込んでも見えないような表示装置が要求されている。特に、ある時には表示画面を多人数で共有し、ある時には個人でのみ使用できるようなものが望まれている。 2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices, particularly liquid crystal display devices using TFTs (Thin Film Transistors), are widely used in mobile phones and large-sized televisions. Under such circumstances, a display device that can be used personally is required to be a display device that can be seen by the person who is using it but cannot be seen even when looking from the side. In particular, a display screen that is shared by a large number of people at a certain time and can be used only by an individual at a certain time is desired.
従来、視野角特性を向上するための技術が種々検討されている(例えば、特許文献1参照)。また、視野角特性を向上するためにFFS技術が考案され、現在、さまざまな製品として量産されている。図8は、従来技術のFFS構造を示す図である。図8に示すように、FFS構造においては、同一基板上に絶縁膜を介し第1の電極11および第2の電極12が形成され、それらの電極間に電界を掛けることで液晶を応答させ、階調表示を行っている。実際に、同一基板上に電極を形成しているために、基板に平行な電界成分が大きく、結果的に視野角の広い特性を得ることができている。 Conventionally, various techniques for improving viewing angle characteristics have been studied (see, for example, Patent Document 1). In addition, FFS technology has been devised to improve viewing angle characteristics, and is currently mass-produced as various products. FIG. 8 is a diagram showing a conventional FFS structure. As shown in FIG. 8, in the FFS structure, the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed on the same substrate through an insulating film, and an electric field is applied between these electrodes to make the liquid crystal respond, The gradation display is performed. Actually, since the electrodes are formed on the same substrate, the electric field component parallel to the substrate is large, and as a result, characteristics with a wide viewing angle can be obtained.
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。従来技術によれば、視野角特性は向上できるものの、状況に応じて視野角を広げたり狭めたりして表示情報の秘匿性をコントロールすることまではできなかった。 However, the prior art has the following problems. According to the prior art, although the viewing angle characteristics can be improved, it has not been possible to control the confidentiality of display information by widening or narrowing the viewing angle depending on the situation.
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、広視野角を実現しているFFS構造を有する液晶表示装置において、ディスプレイに表示された情報を共有化したい時には視野角を広げ、私有化したいときには視野角を狭くできるような視野角制御機能を備えた液晶表示装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a liquid crystal display device having an FFS structure realizing a wide viewing angle, the viewing angle is widened when it is desired to share information displayed on the display. It is an object of the present invention to obtain a liquid crystal display device having a viewing angle control function capable of narrowing the viewing angle when it is desired to make it private.
本発明に係る液晶表示装置は、第1の基板上に設けられた第1の電極および第2の電極の間に横電界を発生させるFFS構造を有する液晶表示装置において、第1の基板と対向する第2の基板上に、第1の電極および第2の電極と縦電界を発生させる第3の電極をさらに備えたものである。 A liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device having an FFS structure that generates a lateral electric field between a first electrode and a second electrode provided on a first substrate, and is opposed to the first substrate. And a third electrode for generating a longitudinal electric field with the first electrode and the second electrode on the second substrate.
本発明によれば、第3の電極を新たに設けて縦電界を印加する構造を有することにより、広視野角を実現しているFFS構造を有する液晶表示装置において、ディスプレイに表示された情報を共有化したい時には視野角を広げ、私有化したいときには視野角を狭くできるような視野角制御機能を備えた液晶表示装置を得ることができる。 According to the present invention, in the liquid crystal display device having the FFS structure that realizes a wide viewing angle by newly providing the third electrode and applying the vertical electric field, the information displayed on the display is displayed. A liquid crystal display device having a viewing angle control function that can widen the viewing angle when it is desired to share and narrow the viewing angle when desired to be private can be obtained.
以下、本発明の液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるFFS構造を有する液晶表示装置の広視野角モードの構成図である。図1において、基板10上には、従来のFFS構造と同様に、第1の電極11および第2の電極12が絶縁膜13を介して形成されている。そして、本発明においては、基板10に対向する基板20上に、第3の電極21を有している点を特徴としている。ここで縦電界を減らすように第3の電極21の電圧を調整することにより、広視野角モードになる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a wide viewing angle mode of a liquid crystal display device having an FFS structure according to
この第3の電極21の電圧を調整することで、広視野角モードと狭視野角モードの切り替えを行うことが可能となる。図2は、本発明の実施の形態1におけるFFS構造を有する液晶表示装置の狭視野角モードの構成図である。図2に示すように、第3の電極21に電圧を印加して縦電界を発生させることにより、液晶分子を傾けることができ、視野角制御が行えることとなる。そして、狭視野角モードになる。
By adjusting the voltage of the
基板20上の第3の電極21の上には、縦電界の影響を少なくするために、誘電体膜22が形成されている。このような誘電体膜22がなかったとしても、広視野角モードと狭視野角モードの切り替えは可能である。ただし、その場合は、広視野角モードでのコントラストの低下が発生することとなる。これに対して、誘電体膜22をさらに形成することにより、コントラストの低下を抑えつつ、広視野角モードと狭視野角モードの切り替えが可能となる。
A
次に、図3ないし図7を用いて、視野角のシミュレーション結果について説明する。この図3〜図7は、360度の視野角におけるコントラストの等高線分布を示したものである。シミュレーションに使用したパラメータは、液晶の屈折率をno=1.473、ne=1.550とし、セルギャップを4.5μm、プレチルト角を1°とした。また、光学補償フィルムは使用せず、ラビング角(液晶の配列方向)は、電極のスリットに対して15°傾いているとした。 Next, viewing angle simulation results will be described with reference to FIGS. 3 to 7 show the contour line distribution of contrast at a viewing angle of 360 degrees. The parameters used in the simulation were a liquid crystal refractive index of no = 1.473, ne = 1.550, a cell gap of 4.5 μm, and a pretilt angle of 1 °. Further, no optical compensation film was used, and the rubbing angle (liquid crystal alignment direction) was inclined by 15 ° with respect to the slit of the electrode.
図3は、本発明の実施の形態1における通常のFFS構造のシミュレーション結果である。通常のFFSは、横スリットの構造となっている場合が多いが、ここでは、シングルドメインのIPS構造のように、上から下に第1の電極11のスリットが入っているパターンを使用する。さらに、第1の電極11の幅を3μmとし、第1の電極11の間隔を10μmとし、第1の電極11と第2の電極12との間の電圧は、7.5Vとしている。シミュレーション結果として、正面コントラスト比は、606となり、図3のような特性が得られる。 FIG. 3 is a simulation result of a normal FFS structure in the first embodiment of the present invention. The normal FFS often has a horizontal slit structure. Here, a pattern in which the slits of the first electrode 11 are provided from the top to the bottom is used as in the single-domain IPS structure. Further, the width of the first electrode 11 is 3 μm, the interval between the first electrodes 11 is 10 μm, and the voltage between the first electrode 11 and the second electrode 12 is 7.5V. As a result of the simulation, the front contrast ratio is 606, and the characteristics shown in FIG. 3 are obtained.
これに対して、図4は、本発明の実施の形態1における第3の電極21を用いた場合の第1のシミュレーション結果である。より具体的には、第1の電極11、第2の電極12が形成されている基板10の対向側の基板20に第3の電極21のみを形成し、さらに、第3の電極21の電圧を第1の電極11の電圧と同電位とした場合のシミュレーション結果である。その他の条件は、図3の条件と同じである。
On the other hand, FIG. 4 shows a first simulation result when the
図4に示すように、傾向は、ほぼ図3と同じであるが、新たに形成した第3の電極21の影響で、正面のコントラストがかなり小さくなっている(正面コントラスト比:270)。 As shown in FIG. 4, the tendency is almost the same as in FIG. 3, but the front contrast is considerably small due to the influence of the newly formed third electrode 21 (front contrast ratio: 270).
次に、図5は、本発明の実施の形態1における第3の電極21を用いた場合の第2のシミュレーション結果である。より具体的には、図4と同じ構成のセルを使用し、第3の電極21の電位を第1の電極11の電位より、1.5V高くした場合のシミュレーション結果である。
Next, FIG. 5 shows a second simulation result when the
図5に示すように、正面コントラスト比は、さらに小さく172となるが、上下の視野角特性は、それほど変化させないまま、左右の視野角特性を悪くできる。 As shown in FIG. 5, the front contrast ratio is further reduced to 172, but the left and right viewing angle characteristics can be deteriorated without changing the upper and lower viewing angle characteristics so much.
次に、図6は、本発明の実施の形態1における第3の電極21を用いた場合の第3のシミュレーション結果である。より具体的には、第1の電極11、第2の電極12が形成されている基板10の対向側の基板20に形成された第3の電極21の上に、比誘電率3の誘電体膜22を3.5μm形成し、第3の電極21の電圧を第1の電極11の電圧と同電位とした場合のシミュレーション結果である。
Next, FIG. 6 shows a third simulation result when the
図6に示すように、視野角特性は、通常のFFSモードと同じような特性を示し(図3参照)、かつ誘電体膜22がなかった場合に比べ、正面のコントラスト比が高く、通常のFFSモードの値と近くなっていることがわかる(正面コントラスト比:592)。
As shown in FIG. 6, the viewing angle characteristics are the same as those in the normal FFS mode (see FIG. 3), and the front contrast ratio is higher than in the case where the
次に、図7は、本発明の実施の形態1における第3の電極21を用いた場合の第4のシミュレーション結果である。より具体的には、図6と同じ構成のセルを使用し、第3の電極21の電位を第1の電極11の電位より3.3V高くした場合のシミュレーション結果である。
Next, FIG. 7 shows a fourth simulation result when the
図7に示すように、先の図5の場合と同様に、上下の視野角特性をそれほど変化させないまま、左右の視野角特性を悪くできる。また、誘電体膜22を形成しなかった場合に比べ、正面のコントラスト比は、高くなっている(正面コントラスト228)。
As shown in FIG. 7, as in the case of FIG. 5, the left and right viewing angle characteristics can be deteriorated without changing the upper and lower viewing angle characteristics so much. Also, the front contrast ratio is higher (front contrast 228) than when the
以上のように、実施の形態1によれば、第1の電極および第2の電極が設けられた基板と対向する基板に第3の電極をさらに設け、第3の電極の電位をコントロールすることにより、所望の視野角特性を有する液晶表示装置を実現できる。さらに、第3の電極上に誘電体膜を形成することにより、従来のIPS構造と同等レベルの正面コントラスト比を得つつ、視野角制御が可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the third electrode is further provided on the substrate facing the substrate on which the first electrode and the second electrode are provided, and the potential of the third electrode is controlled. Thus, a liquid crystal display device having a desired viewing angle characteristic can be realized. Furthermore, by forming a dielectric film on the third electrode, it is possible to control the viewing angle while obtaining a front contrast ratio equivalent to that of the conventional IPS structure.
10 基板、11 第1の電極、12 第2の電極、13 絶縁膜、20 基板、21 第3の電極、22 誘電体膜。 10 substrate, 11 first electrode, 12 second electrode, 13 insulating film, 20 substrate, 21 third electrode, 22 dielectric film.
Claims (6)
前記第1の基板と対向する第2の基板上に、前記第1の電極および前記第2の電極と縦電界を発生させる第3の電極をさらに備えたことを特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device having an FFS structure for generating a lateral electric field between a first electrode and a second electrode provided on a first substrate,
The liquid crystal display device further comprising a third electrode for generating a vertical electric field with the first electrode and the second electrode on a second substrate facing the first substrate.
前記第2の基板は、前記第3の電極上に形成された誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1.
The liquid crystal display device, wherein the second substrate further includes a dielectric film formed on the third electrode.
前記第1の電極と前記第2の電極は、絶縁膜を介して設けられたことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1.
The liquid crystal display device, wherein the first electrode and the second electrode are provided via an insulating film.
前記第3の電極の電圧を調整することによって広視野角モードと狭視野角モードの切り替えすることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1.
A liquid crystal display device, wherein a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode are switched by adjusting a voltage of the third electrode.
前記第3の電極の電圧は、前記第1の電極の電圧と同電位とすることを特徴とする液晶表示装置。 In the liquid crystal display device according to claim 4,
The liquid crystal display device, wherein the voltage of the third electrode is the same potential as the voltage of the first electrode.
前記第3の電極の電圧は、前記第1の電極の電圧より高いことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 4.
The liquid crystal display device, wherein a voltage of the third electrode is higher than a voltage of the first electrode.
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