JP3324926B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
し、特にコントラスト特性等の表示品質が優れた液晶表
示素子に関する。
lectrically Controlled Bi
refringence)モードLCD(液晶表示装
置)は、電圧無印加時(a)に液晶分子10が上下基板
11、12に対して垂直に配向しているため直交ニコル
配置の偏光板13、14と組み合わせることにより高コ
ントラスト表示が得られることが知られている。
ードには、以下に示すような欠点があった。
向に倒すために視角依存性を持ってしまう。この原因は
図4に示すように視角方向(矢印)により液晶層のリタ
ーデーション値が異なってしまうためである。
定方向に倒すためにプレティルト角θを設けた場合、図
5に示すように、電圧無印加時には液晶分子10は完全
な垂直配向とならないため、充分な黒レベルが得られ
ず、コントラストが低下してしまう。
分子から倒れ液晶層のリターデーション値が変化し徐々
に透過率が上がるが、電圧に対する透過率変化の急峻性
がSTN−LCD等に比べて緩やかなため、デューティ
比の大きな単純マトリクス駆動で表示を行う場合、コン
トラスト及び明状態での透過率が低い。
とによりある程度改善できるが、セル厚を大きくするこ
とにより応答速度が遅くなってしまう。
液晶表示装置が本出願と同一の出願人による特許出願で
ある特開平3−259121号公報の明細書実施例の欄
に開示されている。この明細書に記載の発明は、電極の
交差部分(表示ピクセル部分)中央部において、どちら
か一方の電極に他方の電極のエッジに沿う方向に細長い
開口部(スリット)を形成することにより、ピクセル内
の液晶分子を二つ以上の方向に倒れさせ広視角化を実現
する。この公報記載の発明の実施例を図6を参照して簡
単に説明する。
トマトリックス型の液晶表示素子の構成を示す外観図で
ある。1対のガラス基板11、12が、液晶を収容する
所定ギャップの空間を画定するように対向配置される。
下側のガラス基板11上には、コモン電極16が複数本
平行に配置されている。コモン電極16には、コモン電
極16の長手方向に直角に細長い開口部(スリット)1
8が形成されている。上側のガラス基板12の表面に
は、コモン電極16と直交する方向により細いセグメン
ト電極17複数本平行に配置されている。1対の基板1
1、12の外側には、互いに直交ニコルの関係の偏光板
13、14が配置されている。
構造による電界の向きは図6(b)の矢印に示すように
なり、液晶分子の倒れる方向が二つの異なる方向に制御
できていることがわかる。これに対して、図6(a)の
B−B’に沿う断面では電界の向きが図6(c)の矢印
に示すようになり、液晶分子の倒れる方向を規制する電
界方向がコモン電極両端で異なる二つの方向に向かい、
これらの中間では徐々に方向を変化させる。この電界方
向の変化により、液晶分子を一定方向に制御できなくな
ってしまうことが判る。また、液晶分子が倒れない部分
が生じるのみでなく、倒れる方向にも分布が生じたりす
る。
向とセルの両側に配置した偏光板の偏光軸の関係が45
度(透過率的に最も効率が良い設定角度)からずれた領
域が出来てしまうため、セルの透過率が低いものになっ
てしまう。
る方向を、たとえば開口部18内側で約45°に制御し
ようとする場合、セル厚とほぼ同じ幅(上下の電極間で
のエッジ間のずれ)が必要となり、上記スリット構造の
場合はスリット18の左右で電界の制御を行っているた
めスリット幅はセル厚の2倍程度必要ということにな
る。通常、代表的なセル厚は5μm程度であるためスリ
ット幅は約10μmとなり、1ピクセルの幅90μm程
度に対してスリットによる開口部分の割合が10%以上
の値を示すことになる。
ため十分な表示が行われない。従って上記例ではスリッ
ト18を設けたことにより開口率を10%程度犠牲にし
ていることになり、これによっても透過率の低下が生じ
てしまう。なお図7に上記のスリット構造での電極の各
寸法の一例を示す。
を設けた場合、スリット18を設けた側のコモン電極1
6に電極幅の極端に狭い部分C(図6(a),図7)が
出来るので、スリット部での抵抗値の増加が生じてしま
う。抵抗値の増加は表示ムラやクロストークの原因とな
るので好ましくない。
の明細書実施例の欄に開示された、電極に開口部を設け
た液晶表示装置の発明を実施する際に生じる透過率の低
下を可能な限り小さくし、かつ、広視角特性を保持しよ
うとするものである。また同時に、電極の抵抗値増加を
低減して表示ムラ等の表示品質の低下を減少させること
を目的とする。
ば、対向配置された1対の基板と、前記1対の基板上に
設けられ互いに交差し、交差部では第1の間隔で対向す
る2組の電極と、前記2組の電極間に配置される液晶層
と、を有し、互いに対向し交差する前記2組の電極間に
与えられる電圧に応じて表示動作を行う液晶表示素子に
おいて、前記2組の電極のうちの一方の組の電極は各電
極の対向する両エッジから内部に向う細長い切り込み部
を有し、該切り込み部は、前記2組の電極の他方の組の
電極のエッジに沿う方向に形成され前記両エッジに関し
て互い違いに配置され、前記切り込み部は前記他方の組
の電極の隣接する1対の前記細長い電極のエッジ間のギ
ャップを跨ぎ、該切り込み部のエッジが前記隣接する1
対の他方の電極の内部領域と重なるように配置されてい
ることを特徴とする液晶表示素子が提供される。
したことによって、切り込み部のエッジ部分と対向する
他方の電極との電界のフリンジ効果によって、2組の電
極の交差する画素部分で液晶分子の配向方向が互いに異
なる二つの方向のみに制御される。
表示素子の電極構造を示す。なお、以下の実施例の説明
では基板や偏光板等については説明や図示を省略してい
るが、それらは図6に示すものと同様な構造が採用でき
る。
面図である。図示しない基板に実線で示す走査電極1が
形成され、別の基板に破線で示す複数の信号電極2が形
成される。走査電極1と信号電極2とは互いに直交する
ように配置されている。走査電極1には、細長い切り込
み部3が形成されており、この切り込み部3では電極部
材は取り除かれている。切り込み部3は、信号電極2の
エッジ4に沿った方向に信号電極2の配列ピッチで配列
しており、各走査電極1の対向するエッジ5、6間で互
い違いとなるように形成されている。
A−A’とB−B’に沿う側断面における電極エッジで
の電界方向を矢印で示している。一つのピクセル(画
素)の両側の電極エッジにおける電界の方向はA−A’
とB−B’断面のいずれの位置においてもともに平行で
あり、かつ一つのピクセル内での断面A−A’とB−B
の電界の傾き方向は逆になっている。
子は電圧印加時に走査電極1の中央部を境に上下(紙面
の上と下方向)半分ずつがそれぞれ180°逆の方向に
傾くことになる。このときの液晶分子の様子を図1
(d)に示す。図1(d)では液晶分子10の黒く塗っ
た部分が傾き方向を示し、液晶分子10は電界Eにより
上下領域で互いに逆方向を向いていることが判る。また
同図から、互いに隣接する左右のピクセル間においても
液晶分子の傾き関係が逆になることが明らかであろう。
図6のように直交ニコル配置の偏光板をその偏光軸が信
号電極2の長手方向に対して45°の角度を保つように
配置している。図1(d)に示されるような液晶配列に
対しては透過率的には最も効率が良い設定となってい
る。
でのエッジ電界による液晶分子の配列も考慮しなければ
ならないが、図6で示したようなスリット構造の場合の
ように近距離で逆方向に傾く(逆チルトを生じさせる)
斜め電界が本実施例では存在しない。配向方向の変化は
方位角のみとなる。従って、狭い領域内での配向方向変
化も可能となる。図1(d)の点線で囲った領域のよう
に配向変化は短い距離で連続的に変化する。
が180°変化するが、ツイストに対する弾性定数はス
プレイ、ベンドに対応する弾性定数より小さく、配向変
化に要する領域は狭くてすむ。また、方位角方向がずれ
ることも少なく、悪影響は少ない。従って偏光軸の方向
に並んだ液晶分子による透過率の減少は最小限で済み、
本実施例ではそれがほとんど無視できる程度である。
例を図2の平面図で示す。図2に示す寸法の電極構造を
有するガラス基板に垂直配向処理(垂直配向ポリイミド
の塗布焼成)を施し、セル厚が5μmになるように重ね
合わせて空セルを作成した。重ね合わせた後の電極の関
係は図1(a)と同じである。この空セルに誘電率異方
性が負のネマティック液晶を注入し液晶表示素子を作成
した。この液晶表示素子の1/240デューティ駆動で
の電気光学特性を測定した所、表1のような値が得られ
た。表1には比較のために同一条件で測定した図7のス
リット構造の液晶表示素子の場合の値も記載した。
液晶表示素子は図6(図7)に示したスリット構造のも
のと比較して、コントラストは同等で、透過率について
は大きくなっていることが判る。また、視角特性を目視
にて評価したところ、両者に差はなく十分に広いもので
あった。さらに表示ムラやクロストークも目視ではスリ
ット構造のものよりも優れたものであった。
子配列を観察したところ、互いに180°傾き方向の異
なる2つの配向領域が1ピクセルを上下に二分するよう
に観察された。
が、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえ
ば、切り込みを設ける電極は走査電極と信号電極のいず
れでもよい。また、種々の変更、改良、組み合わせ等が
可能なことは当業者に自明であろう。
界を利用した液晶表示素子のセルの透過率を向上するこ
とができる。また、切り込み部による電界を制御する部
分の幅(上下電極のエッジ部のずれ量)は片側のみの電
界の制御を行えばよいためにセル厚程度にして十分であ
る。従って1ピクセル分の電極が欠ける部分は従来のス
リット構造の場合のスリット幅の半分でよく、その分開
口率の犠牲は少なくて済む。この効果によっても透過率
の向上が可能である。
造の場合のような極端に電極幅の狭くなる所がないため
に、抵抗値の増加やそれによる表示ムラやクロストーク
の発生が少なくなる。
と液晶分子の配向状態を示す図である。
部の寸法を示す図である。
の液晶分子配向を示す図である。
る図である。
CDの電圧無印加時の液晶分子の配向を示す図である。
観図と電界方向を示す断面図である。
の各部の寸法を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 対向配置された1対の基板と、 前記1対の基板上に設けられ互いに交差し、交差部では
第1の間隔で対向する2組の電極と、 前記2組の電極間に配置される液晶層と、 を有し、互いに対向し交差する前記2組の電極間に与え
られる電圧に応じて表示動作を行う液晶表示素子におい
て、 前記2組の電極のうちの一方の組の電極は各電極の対向
する両エッジから内部に向う細長い切り込み部を有し、
該切り込み部は、前記2組の電極の他方の組の電極のエ
ッジに沿う方向に形成され前記両エッジに関して互い違
いに配置され、前記切り込み部は前記他方の組の電極の
隣接する1対の前記細長い電極のエッジ間のギャップを
跨ぎ、該切り込み部のエッジが前記隣接する1対の他方
の電極の内部領域と重なるように配置されていることを
特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記他方の組の電極が第2のピッチで互
いに並行配置される複数の細長い電極の組であって、前
記一方の組の電極の前記切り込み部は前記第2のピッチ
で配置されていることを特徴とする請求項1記載の液晶
表示素子。 - 【請求項3】 前記他方の組の電極のエッジ部と前記切
り込み部のエッジとが前記切り込み部の幅方向で前記第
1の間隔とほぼ同じ寸法のずれを持って配列されている
ことを特徴とする請求項2記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記切り込み部の前記他方の組の電極の
長さ方向に沿う長さが前記第1の組の電極の幅の約半分
であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
の液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記一方の組の電極と前記他方の組の電
極とは互いに直交するように配置されていることを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示素子。
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