JP3421571B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JP3421571B2
JP3421571B2 JP08554898A JP8554898A JP3421571B2 JP 3421571 B2 JP3421571 B2 JP 3421571B2 JP 08554898 A JP08554898 A JP 08554898A JP 8554898 A JP8554898 A JP 8554898A JP 3421571 B2 JP3421571 B2 JP 3421571B2
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liquid crystal
electrode
display device
crystal display
transmittance
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徳夫 小間
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid crystal display device which has a wide field angle and is free from persistence. SOLUTION: In the liquid crystal display device where the direction of inclination of liquid crystal molecules 31 is designated by an electric field in an oblique direction at the edge of a picture element electrode 19 and that of an orientation control window 24, a phase plate 43 is provided between an upper polarizing plate 42 and liquid crystal 40. The phase plate 43 functions to cancel the phase difference in liquid crystal 40, and the transmittance is made minimum in the state that liquid crystal molecules 31 are slightly inclined. The lower end of an applied voltage is made slightly higher than a threshold to not only quicken the response but also maximize the contrast ratio.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置(L
CD:liquid crystal display)に関し、特に、広視野
角で、かつ、レスポンスが速く、残像の無い液晶表示装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device (L
The present invention relates to a liquid crystal display (CD), and particularly to a liquid crystal display device having a wide viewing angle, a fast response, and no afterimage.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラットパネルディスプレイとし
てLCDが盛んに開発、生産されている。LCDは薄
型、低消費電力などの点で優れており、OA機器、AV
機器の分野で主流となっている。特に、各画素に画素情
報の書き換えタイミングを制御するスイッチング素子と
してTFTを配したアクティブマトリクス型LCDは、
大画面、高精細の動画表示が可能となるため、各種テレ
ビジョン、パーソナルコンピュータ、更には、携帯コン
ピュータ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等のモ
ニターに多く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, LCDs have been actively developed and produced as flat panel displays. LCDs are excellent in terms of thinness and low power consumption.
It has become the mainstream in the field of equipment. In particular, an active matrix LCD in which a TFT is arranged as a switching element for controlling the rewriting timing of pixel information in each pixel is
Since it is possible to display a large-screen and high-definition moving image, it is widely used for various televisions, personal computers, and also monitors for portable computers, digital still cameras, video cameras and the like.

【0003】TFTは絶縁性基板上に金属層とともに半
導体層を所定の形状に形成することにより得られる電界
効果型トランジスタ(FET:field effect transisto
r)である。アクティブマトリクス型LCDにおいて
は、TFTは、液晶を挟んだ一対の基板間に形成され
た、液晶を駆動するための各キャパシタンスに接続され
ている。
A TFT is a field effect transistor (FET) obtained by forming a semiconductor layer and a metal layer in a predetermined shape on an insulating substrate.
r). In the active matrix LCD, the TFT is connected to each capacitance for driving the liquid crystal formed between a pair of substrates sandwiching the liquid crystal.

【0004】図9はLCDの表示画素部の拡大平面図、
図10はそのB−B線に沿った断面図である。下側の透
明な基板(50)上に、Cr、Ta、Mo等のメタルか
らなるTFTのゲート電極(51)がゲートライン
(1)と一体で形成され、これを覆ってSiNxまたは
/及びSiO2等からなるゲート絶縁膜(52)が形成
されている。ゲート絶縁膜(52)上には、TFTの能
動層となるp−Si(53)が形成されている。p−S
i(53)は、この上にゲート電極(51)の形状にパ
ターニングされたSiO2等の注入ストッパー(54)
を利用して、燐、砒素等の不純物を低濃度に含有した低
濃度(LD:lightly doped)領域(LD)、及び、そ
の外側に同じく不純物を高濃度に含有したソース及びド
レイン領域(NS、ND)が形成されている。注入スト
ッパー(54)の直下は、実質的に不純物が含有されな
い真性層であり、チャンネル領域(CH)となってい
る。これら、p−Si(53)を覆ってSiNx等から
なる層間絶縁膜(55)が形成され、層間絶縁膜(5
5)上には、Al、Mo等からなるソース電極(56)
及びドレイン電極(57)が形成され、各々層間絶縁膜
(55)に開けられたコンタクトホールを介して、ソー
ス領域(NS)及びドレイン領域(ND)に接続されて
いる。ドレイン電極(16)はドレインライン(2)と
一体で形成されている。このTFTを覆う全面には、S
OG(SPIN ON GLASS)、BPSG(BORO-PHOSPHO SILI
CATE GLASS)、アクリル樹脂等の平坦化絶縁膜(58)
が形成されている。平坦化絶縁膜(58)上には、IT
O(indium tin oxide)等の透明導電膜からなる液晶駆
動用の画素電極(59)が形成され、平坦化絶縁膜(5
8)に開けられたコンタクトホールを介してソース電極
(56)に接続されている。これらを覆う全面にはポリ
イミド等からなる配向膜(71)が設けられている。こ
の配向膜(71)は、実質的にプレチルト角が0°の垂
直配向膜である。以上、TFT基板が構成されている。
FIG. 9 is an enlarged plan view of the display pixel portion of the LCD,
FIG. 10 is a sectional view taken along the line BB. On the lower transparent substrate (50), a gate electrode (51) of a TFT made of a metal such as Cr, Ta, or Mo is formed integrally with the gate line (1), and the gate electrode (51) is covered with SiNx and / or SiO2. A gate insulating film (52) made of, for example, is formed. On the gate insulating film (52), p-Si (53) which becomes an active layer of TFT is formed. p-S
i (53) is an injection stopper (54) such as SiO2 patterned on the gate electrode (51).
Is used to form a lightly doped (LD) region (LD) containing a low concentration of impurities such as phosphorus and arsenic, and a source and drain region (NS) also containing a high concentration of impurities outside the region (LD). ND) is formed. Immediately below the implantation stopper (54) is an intrinsic layer containing substantially no impurities, which is a channel region (CH). An interlayer insulating film (55) made of SiNx or the like is formed so as to cover the p-Si (53), and the interlayer insulating film (5
5) On top, a source electrode (56) made of Al, Mo, etc.
And a drain electrode (57) are formed and are connected to the source region (NS) and the drain region (ND) through contact holes formed in the interlayer insulating film (55). The drain electrode (16) is formed integrally with the drain line (2). On the entire surface that covers this TFT, S
OG (SPIN ON GLASS), BPSG (BORO-PHOSPHO SILI
CATE GLASS), flattening insulation film such as acrylic resin (58)
Are formed. IT is formed on the flattening insulating film (58).
A pixel electrode (59) for driving a liquid crystal, which is made of a transparent conductive film such as O (indium tin oxide), is formed, and a flattening insulating film (5)
It is connected to the source electrode (56) through a contact hole opened in 8). An alignment film (71) made of polyimide or the like is provided on the entire surface covering these. The alignment film (71) is a vertical alignment film having a pretilt angle of substantially 0 °. The TFT substrate is constructed as described above.

【0005】上側の透明な基板(60)上には、画素電
極(59)に対応する領域にR、G、Bのカラーフィル
ター(61)と、その間隙に遮光膜(62)が形成され
ている。この上の全面には、ITOからなる共通電極
(63)、及び、画素電極(59)に対向する領域にて
ITOの不在部として形成された配向制御窓(64)が
形成されている。この共通電極(63)上には、TFT
基板側と同じ垂直配向膜(72)が設けられている。以
上、対向基板が構成されている。
On the upper transparent substrate (60), R, G, and B color filters (61) are formed in a region corresponding to the pixel electrode (59), and a light shielding film (62) is formed in the gap. There is. A common electrode (63) made of ITO and an alignment control window (64) formed as an absent portion of ITO in a region facing the pixel electrode (59) are formed on the entire surface on this. The TFT is formed on the common electrode (63).
The same vertical alignment film (72) as that on the substrate side is provided. The counter substrate is configured as described above.

【0006】これらTFT基板(50)と対向基板(6
0)の間には、負の誘電率異方性を有する液晶(80)
が封入されている。更に、基板(50)と基板(60)
の外側には、偏光軸方向(P、Q)を互いに直交させた
偏光板(91)(92)が設けられている。ここに挙げ
たLCDにおいては、負の誘電率異方性を有した液晶分
子(81)は、垂直配向膜(71,72)により、初期
配向が実質的に基板の法線方向(H)になるように制御
されている。この場合、電圧無印加時には、下側から入
射した光は、下側の偏光板(91)を抜けて直線偏光と
なり、液晶層(80)を通過して上側の偏光板(92)
により遮断されて表示は黒として認識される。電圧印加
時には、下側の偏光板(91)を抜けた直線偏光は、液
晶層(80)にて複屈折を受け、楕円偏光に変化して上
側の偏光板(92)にて透過して、表示は白に近づいて
いく。この方式は、ノーマリブラック(NB)モードと
呼ばれる。偏光軸(P、Q)を互いに平行に配した場合
は、逆に、電圧無印加時に表示は白となり、電圧印加に
より黒に近づいていくので、このような方式は、ノーマ
リホワイトモード(NW)と呼ばれる。
These TFT substrate (50) and counter substrate (6
Liquid crystal (80) having negative dielectric anisotropy between 0)
Is enclosed. Further, the substrate (50) and the substrate (60)
Polarizing plates (91) and (92) whose polarization axis directions (P, Q) are orthogonal to each other are provided on the outer side of. In the LCDs mentioned here, the liquid crystal molecules (81) having negative dielectric anisotropy have an initial alignment substantially in the normal direction (H) of the substrate due to the vertical alignment films (71, 72). Is controlled to be. In this case, when no voltage is applied, the light incident from the lower side passes through the lower polarizing plate (91) to become linearly polarized light, passes through the liquid crystal layer (80), and passes through the upper polarizing plate (92).
And the display is recognized as black. When a voltage is applied, the linearly polarized light that has passed through the lower polarizing plate (91) undergoes birefringence in the liquid crystal layer (80), changes to elliptically polarized light, and is transmitted by the upper polarizing plate (92). The display approaches white. This method is called a normally black (NB) mode. On the contrary, when the polarization axes (P, Q) are arranged in parallel with each other, the display becomes white when no voltage is applied and approaches black due to voltage application. ) Called.

【0007】このLCDの特徴は、第1に、共通電極
(63)内に配向制御窓(64)を設け、第2に、液晶
(80)の初期配向をプレチルト無しの法線方向
(H))に制御し、第3に、画素電極(59)の下地の
平坦化絶縁膜(58)により平坦性を高めた点にある。
この構成で、電圧印加により、画素電極(59)のエッ
ジ及び配向制御窓(64)のエッジに、斜め方向の電界
(82)が生じ、液晶分子(81)は、斜め方向電界
(82)の傾斜方角とは逆の方角へ優先的に傾斜する。
この結果、液晶の連続体性のため、図9の矢印にて示す
ように配向制御窓(64)を境にした各領域で異なる配
向に揃えられ、広視野角化が実現される。
This LCD is characterized in that firstly, an alignment control window (64) is provided in the common electrode (63), and secondly, the initial alignment of the liquid crystal (80) is the normal direction (H) without pretilt. 3), and thirdly, the flatness is enhanced by the flattening insulating film (58) which is the base of the pixel electrode (59).
With this configuration, when a voltage is applied, an electric field (82) in an oblique direction is generated at the edge of the pixel electrode (59) and the edge of the alignment control window (64), and the liquid crystal molecules (81) generate an electric field in the oblique direction (82). It preferentially tilts in the direction opposite to the tilt direction.
As a result, due to the continuity of the liquid crystal, as shown by the arrow in FIG. 9, different alignments are aligned in each region with the alignment control window (64) as a boundary, and a wide viewing angle is realized.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このL
CDでは、黒から白へ表示が変化する際、即ち、電圧無
印加の状態から、電圧印加により、液晶分子(81)が
法線方向(H)から傾斜する際、一瞬、配向が乱れ、斜
め方向電界(82)の作用により傾斜方角が決定して安
定な配向になるまで時間を要する。このため、プレチル
トによりあらかじめ液晶の傾斜方角が一律に決められた
場合に比べ、レスポンスが遅くなる。この結果、残像を
生じ、表示品位を悪化させる問題があった。
However, this L
In CD, when the display changes from black to white, that is, when the voltage is applied and the liquid crystal molecules (81) are tilted from the normal direction (H) due to voltage application, the alignment is momentarily disturbed It takes time for the tilt direction to be determined by the action of the directional electric field (82) and for stable orientation. Therefore, the response becomes slower than in the case where the tilt direction of the liquid crystal is uniformly determined in advance by the pretilt. As a result, there is a problem that an afterimage is generated and the display quality is deteriorated.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、基板上に液晶駆動用の電極が形成さ
れてなる一対の電極基板間に液晶が挟持されてなる液晶
表示装置において、前記液晶を駆動すべく印加する電圧
は、液晶が駆動する閾値以上で、かつ、この印加電圧範
囲の下端において、最大または最小の透過率が得られる
構成である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of electrode substrates each having a liquid crystal driving electrode formed on the substrate. In the configuration described above, the voltage applied to drive the liquid crystal is equal to or higher than the threshold for driving the liquid crystal, and the maximum or minimum transmittance is obtained at the lower end of the applied voltage range.

【0010】これにより、液晶は常時駆動された状態に
されるので、レスポンスが速くなると共に、最大のコン
トラスト比が得られる。特に、前記一対の電極基板の外
側には、偏光板が設けられ、光が入射する側の前記電極
基板と前記偏光板の間には、位相差板が設けられている
構成である。これにより、液晶の位相差と位相差板の位
相差により、印加電圧と透過率の関係が変えられ、閾値
以上の印加電圧で最小または最大の透過率が得られる。
As a result, the liquid crystal is always driven, so that the response is fast and the maximum contrast ratio is obtained. In particular, a polarizing plate is provided outside the pair of electrode substrates, and a retardation plate is provided between the electrode substrate and the polarizing plate on the light incident side. As a result, the relationship between the applied voltage and the transmittance is changed by the phase difference of the liquid crystal and the phase difference of the retardation plate, and the minimum or maximum transmittance is obtained at the applied voltage equal to or higher than the threshold value.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態にか
かるLCDの表示画素部の平面図であり、図2はそのA
−A線に沿った断面図である。下側の透明な基板(1
0)上に、Cr、Ti、Ta等のゲート電極(11)が
形成され、これを覆ってゲート絶縁膜(12)が形成さ
れている。ゲート絶縁膜(12)上には、p−Si膜
(13)が、ゲート電極(11)の上方を通過するよう
に、島状に形成されている。p−Si膜(13)は、ゲ
ート電極(11)の直上領域がノンドープのチャンネル
領域(CH)とされ、チャンネル領域(CH)の両側
は、燐等のN型不純物が低濃度にドーピングされたLD
(lightly doped)領域(LD)、更にその外側は、同
じ不純物が高濃度にドーピングされたソース領域(N
S)及びドレイン領域(ND)となっており、LDD構
造とされている。
1 is a plan view of a display pixel portion of an LCD according to an embodiment of the present invention, and FIG.
It is a sectional view taken along the line A. Lower transparent substrate (1
0), a gate electrode (11) of Cr, Ti, Ta or the like is formed, and a gate insulating film (12) is formed so as to cover the gate electrode (11). On the gate insulating film (12), the p-Si film (13) is formed in an island shape so as to pass above the gate electrode (11). In the p-Si film (13), the region directly above the gate electrode (11) is a non-doped channel region (CH), and both sides of the channel region (CH) are lightly doped with N-type impurities such as phosphorus. LD
The (lightly doped) region (LD) and the outside thereof are the source region (N) heavily doped with the same impurities.
S) and the drain region (ND), and has an LDD structure.

【0012】チャンネル領域(CH)の上には、LD領
域(LD)を形成する際に、イオン注入時のマスクとし
て用いられた注入ストッパー(14)が残されている。
p−Si膜(13)を覆って層間絶縁膜(15)が形成
され、層間絶縁膜(15)上にはドレイン電極(16)
及びソース電極(17)が形成され、各々層間絶縁膜
(15)に開口されたコンタクトホールを介して、p−
Si膜(13)のドレイン領域(ND)及びソース領域
(NS)に接続されている。これらドレイン電極(1
6)およびソース電極(17)を覆って、SOG、BP
SG、アクリル樹脂等の平坦化絶縁膜(18)が形成さ
れ、この平坦化絶縁膜(18)上にはITO(indium t
in oxide)からなる画素電極(19)が縦長の形状に形
成され、平坦化絶縁膜(18)に開口されたコンタクト
ホールを介してソース電極(17)に接続されている。
この上には、ポリイミド等の配向膜(35)が形成され
ている。この配向膜(35)は、プレチルト角を実質的
に0°、少なくとも、1°以内とする垂直配向膜であ
る。
On the channel region (CH), an implantation stopper (14) used as a mask at the time of ion implantation when forming the LD region (LD) is left.
An interlayer insulating film (15) is formed so as to cover the p-Si film (13), and a drain electrode (16) is formed on the interlayer insulating film (15).
And the source electrode (17) are formed, and p- through the contact holes opened in the interlayer insulating film (15).
It is connected to the drain region (ND) and the source region (NS) of the Si film (13). These drain electrodes (1
6) and the source electrode (17) to cover SOG, BP
A flattening insulating film (18) such as SG or acrylic resin is formed, and ITO (indium tantalum) is formed on the flattening insulating film (18).
A pixel electrode (19) made of in oxide) is formed in a vertically long shape, and is connected to the source electrode (17) through a contact hole opened in the flattening insulating film (18).
An alignment film (35) of polyimide or the like is formed on this. This alignment film (35) is a vertical alignment film having a pretilt angle of substantially 0 °, at least within 1 °.

【0013】このTFT基板(10)に対向する位置に
は、間に液晶層(40)を挟んで対向基板となる上側の
透明な基板(20)が配置され、対向面にカラーフィル
タ(21)、遮光膜(22)が形成され、これらの上に
は、ITO等の共通電極(23)が形成されている。共
通電極(23)中には、画素電極(19)に対向する領
域内において、ITOの不在部として形成された配向制
御窓(24)が設けられている。配向制御窓(24)
は、図1に示されているように、縦長の画素の中央部を
縦断するとともに、両端より45°程度の角度をもって
二股に分かれ、画素の角部へ向かった形状とされてい
る。共通電極(23)上には、基板(10)側と同じ垂
直配向膜(36)が設けられている。
At a position facing the TFT substrate (10), an upper transparent substrate (20) serving as a counter substrate is disposed with a liquid crystal layer (40) interposed therebetween, and a color filter (21) is provided on the facing surface. , A light shielding film (22) is formed, and a common electrode (23) such as ITO is formed on these. In the common electrode (23), an alignment control window (24) formed as an absent portion of ITO is provided in a region facing the pixel electrode (19). Orientation control window (24)
As shown in FIG. 1, the pixel has a shape in which the central portion of a vertically long pixel is cut longitudinally and is bifurcated at an angle of about 45 ° from both ends to face the corner portion of the pixel. The same vertical alignment film (36) as that on the substrate (10) side is provided on the common electrode (23).

【0014】また、TFT基板(10)及び対向基板
(20)の外側には、偏光軸方向(P、Q)を互いに直
交する偏光板(41)(42)が設けられている。更
に、対向基板(20)と上側の偏光板(42)の間に
は、本発明にかかる構成である、位相差板(43)が設
けられている。位相差板(43)は、ポリカーボネート
やPVAが平面方向に一軸延伸されてなり、空間3方向
に関する屈折率(nx,ny,nz)のうち、屈折率nxと屈
折率nyが異なる平面位相差板である。そして、屈折率
nxを有する光学軸Cは、図1に示すように、液晶分子
(31)が主として傾斜する方角Lと直交するように配
置されている。この方角Lは、縦長の画素電極(19)
のエッジ、及び、これに対応する配向制御窓(24)の
縦断線部分のエッジにより傾斜方角が制御された液晶分
子(31)が優勢となることにより決定されている。ま
た、偏光軸方向(P、Q)と光学軸C及び傾斜方角Lは
互いに45°の角度をなしている。
On the outer sides of the TFT substrate (10) and the counter substrate (20), there are provided polarizing plates (41) (42) whose polarization axis directions (P, Q) are orthogonal to each other. Further, between the counter substrate (20) and the polarizing plate (42) on the upper side, a retardation plate (43) having the structure according to the present invention is provided. The retardation plate (43) is made of polycarbonate or PVA uniaxially stretched in the plane direction, and of the refraction indices (nx, ny, nz) in the three spatial directions, the refraction indices nx and ny are different from each other. Is. Then, as shown in FIG. 1, the optical axis C having the refractive index nx is arranged so as to be orthogonal to the direction L in which the liquid crystal molecules (31) are mainly inclined. This direction L is defined by the vertically long pixel electrode (19).
Of the liquid crystal molecules (31) whose tilt direction is controlled by the edges of the liquid crystal molecules and the corresponding edges of the vertical section of the alignment control window (24). Further, the polarization axis directions (P, Q), the optical axis C, and the tilt direction L form an angle of 45 ° with each other.

【0015】例えば、液晶(30)の屈折率異方性は正
で、位相差板(43)の屈折率異方性も正の場合、液晶
分子(31)の傾斜方角Lと位相差板(43)の光学軸
Cとを直交させると、後述するように、液晶(30)に
おける位相差が減殺する作用が生じる。この結果、液晶
分子(31)が僅かに傾斜した状態で、透過率が最小
(ノーマリホワイト(NW)モードでは最大)となる。
液晶(30)と位相差板(43)の屈折率異方性の極性
が異なる場合は、液晶分子(31)の傾斜方角Lに対し
て、位相差板(43)の光学軸Cを平行に配することに
より、同様の作用を生じさせることができる。位相差板
(43)は、後述するように、液晶(30)における位
相差を減殺する作用があり、液晶分子(31)が僅かに
傾斜した状態で、透過率を最小(ノーマリホワイト(N
W)モードでは最大)にする。
For example, when the liquid crystal (30) has a positive refractive index anisotropy and the retardation plate (43) also has a positive refractive index anisotropy, the tilt direction L of the liquid crystal molecules (31) and the retardation plate ( When the optical axis C of 43) is made orthogonal to each other, as will be described later, an action of reducing the phase difference in the liquid crystal (30) occurs. As a result, the transmittance becomes minimum (maximum in normally white (NW) mode) when the liquid crystal molecules (31) are slightly inclined.
When the liquid crystal (30) and the retardation plate (43) have different polarities of refractive index anisotropy, the optical axis C of the retardation plate (43) is parallel to the tilt direction L of the liquid crystal molecules (31). By arranging them, a similar effect can be produced. As will be described later, the retardation plate (43) has an action of reducing the phase difference in the liquid crystal (30), and has a minimum transmittance (normally white (N) when the liquid crystal molecules (31) are slightly inclined.
In W) mode, set to maximum).

【0016】本発明のLCDは、以下のように、駆動さ
れる。図3は、NBモードにおける印加電圧Vと透過率
Tの関係、図4は、NWモードにおける同様の関係を示
す。また、図3(a)及び図4(a)は、本発明にかか
る印加電圧Vと透過率Tの関係であり、図3(b)及び
図4(b)は、各々の比較例であり、従来における同様
の関係である。図3(a)あるいは図4(a)より、本
発明では、印加電圧範囲Vrの下端Vdは、液晶が駆動す
る閾値電圧Vtよりも高くなっており、液晶は常時駆動
された状態にある。
The LCD of the present invention is driven as follows. FIG. 3 shows the relationship between the applied voltage V and the transmittance T in the NB mode, and FIG. 4 shows the same relationship in the NW mode. 3A and 4A show the relationship between the applied voltage V and the transmittance T according to the present invention, and FIGS. 3B and 4B are comparative examples. , The same relationship as in the past. From FIG. 3A or FIG. 4A, in the present invention, the lower end Vd of the applied voltage range Vr is higher than the threshold voltage Vt driven by the liquid crystal, and the liquid crystal is always driven.

【0017】本発明では、図2に示す如く、上側の基板
(20)と上側の偏光板(42)の間に位相差板(4
3)を設けたことで、液晶(30)における位相差が位
相差板(43)において減殺される構成となっている。
このため、V−T特性曲線が、図3(b)あるいは図4
(b)に示す従来のV−T特性曲線から変化する結果、
図3(a)及び図4(a)に示すように、下端電圧Vd
が印加された状態で、透過率下値Td(透過率上値Tu)
が最小値Tmin(最大値Tmax)に等しくなるような特性
となっている。即ち、下端電圧Vdが印加された時、液
晶(30)における位相差と位相差板(43)における
位相差とがちょうど相殺されているといえる。従って、
コントラスト比Tu/TdはTmax/Tminと等しく、最大
となる。なお、電圧無印加時には、透過率Tは、最小値
Tmin(最大値Tmax)よりも少し高く(低く)なってい
る。
In the present invention, as shown in FIG. 2, a retardation plate (4) is provided between the upper substrate (20) and the upper polarizing plate (42).
By providing 3), the phase difference in the liquid crystal (30) is reduced in the phase difference plate (43).
Therefore, the VT characteristic curve is shown in FIG.
As a result of changing from the conventional VT characteristic curve shown in (b),
As shown in FIGS. 3A and 4A, the lower end voltage Vd
With lower voltage applied, lower transmittance Td (upper transmittance Tu)
Is equal to the minimum value Tmin (maximum value Tmax). That is, it can be said that when the lower end voltage Vd is applied, the phase difference in the liquid crystal (30) and the phase difference in the retardation plate (43) are just canceled. Therefore,
The contrast ratio Tu / Td is equal to Tmax / Tmin, which is the maximum. When no voltage is applied, the transmittance T is slightly higher (lower) than the minimum value Tmin (maximum value Tmax).

【0018】そして、本発明では、表示が黒(白)から
灰あるいは白(黒)へ変化する際、液晶分子(31)
は、既に、傾斜し、かつ、斜め方向電界(32)により
傾斜の方角も決定された状態から、その傾斜角度を大き
くするようにして、更に傾斜する。このため、完全に法
線方向(H)を向いた状態から傾斜する場合よりも、レ
スポンスが速くなる。
In the present invention, when the display changes from black (white) to gray or white (black), liquid crystal molecules (31)
From the state where the tilt angle has already been determined and the direction of the tilt has been determined by the diagonal electric field (32), the tilt angle is increased and further tilted. For this reason, the response becomes faster than in the case of tilting from the state of being completely oriented in the normal direction (H).

【0019】ただし、図3(b)及び図4(b)に示す
ように、レスポンスを速くするために、単に、印加電圧
範囲の下端Vdを高めただけでは、透過率下値Td(透過
率上値Tu)は最小透過率Tmin(最大透過率Tmax)よ
りも高く(低く)なってしまい、コントラスト比Tu/
Tdは、最大コントラスト比Tmax/Tminよりも小さく
なってしまう。これに対して、本発明では、図3(a)
及び図4(a)に示すように、レスポンスを速くするた
めに下端電圧Vdを高くしても、最大コントラスト比Tm
ax/Tminが得られる。
However, as shown in FIGS. 3 (b) and 4 (b), if the lower end Vd of the applied voltage range is simply increased in order to speed up the response, the lower transmittance Td (upper transmittance Tu) becomes higher (lower) than the minimum transmittance Tmin (maximum transmittance Tmax), and the contrast ratio Tu /
Td becomes smaller than the maximum contrast ratio Tmax / Tmin. On the other hand, in the present invention, FIG.
Also, as shown in FIG. 4A, even if the lower end voltage Vd is increased to speed up the response, the maximum contrast ratio Tm
ax / Tmin is obtained.

【0020】本発明の他の実施の形態として、位相差板
(43)として、平面方向及び厚さ方向に光学的作用を
有する空間位相差板を用いることができる。このような
空間位相差板は、前述の平面位相差板に、更に、厚さ方
向に光学的作用を有する垂直位相差板を重ね合わせるこ
とで得られる。垂直位相差板は、nzがnxやnyよりも
小さな位相差板であるので、平面位相差板と組み合わせ
ることで、nx,ny,nzが互いに異なる空間位相板とな
る。このように用いる垂直位相差板として、住友化学
(株)社製のVACを用いることができる。空間位相差
板は、視角の変化によって生じる液晶(40)における
異常光成分を減少する方向に作用するので、広視野角化
を実現することもできる。
As another embodiment of the present invention, a spatial retardation plate having an optical action in the plane direction and the thickness direction can be used as the retardation plate (43). Such a spatial retardation plate can be obtained by further stacking the above-mentioned planar retardation plate with a vertical retardation plate having an optical action in the thickness direction. Since the vertical phase difference plate is a phase difference plate having nz smaller than nx and ny, by combining with the plane phase difference plate, nx, ny, and nz are spatial phase plates different from each other. As the vertical retardation plate used in this way, VAC manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. can be used. Since the spatial retardation plate acts in the direction of reducing the extraordinary light component in the liquid crystal (40) caused by the change in the viewing angle, it is possible to realize a wide viewing angle.

【0021】更に、空間位相差板として、始めからn
x,ny,nzが異なるものとして一体的に作製されたも
のを用いることもできる。続いて、位相差板(43)の
位相差を変えたときの、印加電圧Vと透過率Tとの関係
を、図5から図8を用いて説明する。図5は、位相差
(R)が20μmの場合、同様に図6はR=30μm、
図7はR=50μmの場合のV−T特性曲線を求めたシ
ミュレーション結果である。また、図8は比較例であ
り、位相差板(43)を用いない従来のV−T特性曲線
を求めたシミュレーション結果である。いずれもノーマ
リブラックモードにおける特性を示している。なお、位
相差Rは、nyとnxの差に位相差板(43)の厚み、こ
こでは100μmを乗算して得られる。また、全ての図
について、液晶(30)の層厚は3.6μmで、Δnは
0.10となっている。また、各図において、R、G、
Bの各色光についての特性曲線を示している。
Further, as a spatial retardation plate, n from the beginning
It is also possible to use those integrally manufactured as having different x, ny and nz. Next, the relationship between the applied voltage V and the transmittance T when the phase difference of the phase plate (43) is changed will be described with reference to FIGS. 5 to 8. 5 shows that when the phase difference (R) is 20 μm, similarly, FIG. 6 shows that R = 30 μm,
FIG. 7 is a simulation result of obtaining the VT characteristic curve when R = 50 μm. FIG. 8 shows a comparative example, which is a simulation result of obtaining a conventional VT characteristic curve without using the retardation plate (43). Both show characteristics in the normally black mode. The phase difference R is obtained by multiplying the difference between ny and nx by the thickness of the phase difference plate (43), here 100 μm. In all the figures, the layer thickness of the liquid crystal (30) is 3.6 μm and Δn is 0.10. In each figure, R, G,
The characteristic curve about each color light of B is shown.

【0022】これらの結果より以下のことが考察され
る。図5、図6及び図7では、透過率Tを極小とし、か
つ、最小とする電圧値即ち下端電圧Vdが2.9V〜
3.0Vの範囲内にある。これに対して、図8では、0
V〜2.7Vの範囲で透過率Tは最小で、閾値電圧Vt
が2.7V付近にあり、印加電圧Vがこれを越えると透
過率Tが上昇していることが分かる。この場合、最大の
コントラスト比を得るためには、下端電圧Vdは2.7
V程度以下に設定される。本発明では、図5乃至図7に
示されているように、位相差板(43)を設けること
で、閾値電圧2.9Vよりも高い下端電圧Vdにおい
て、透過率Tが極小かつ最小となるような特性が得るこ
とができる。また、下端電圧Vdは位相差Rが大きくな
るに従って大きくなることが分かる。
From these results, the following is considered. In FIGS. 5, 6 and 7, the transmittance T is minimized and the minimum voltage value, that is, the lower end voltage Vd is 2.9 V or more.
Within the range of 3.0V. On the other hand, in FIG.
The transmittance T is minimum in the range of V to 2.7 V, and the threshold voltage Vt
Is around 2.7 V, and it can be seen that the transmittance T increases when the applied voltage V exceeds this. In this case, in order to obtain the maximum contrast ratio, the lower end voltage Vd is 2.7.
It is set to about V or less. In the present invention, as shown in FIGS. 5 to 7, by providing the phase difference plate (43), the transmittance T becomes minimum and minimum at the lower end voltage Vd higher than the threshold voltage 2.9V. Such characteristics can be obtained. Further, it can be seen that the lower end voltage Vd increases as the phase difference R increases.

【0023】[0023]

【発明の効果】垂直配向液晶を所定の方角へ傾斜させる
ことで広視野角表示を行う液晶表示装置において、位相
差板を設けて、印加電圧−透過率特性を変化し、液晶が
駆動する閾値より僅かに高い電圧で透過率が最小または
最大となるように制御することにより、液晶は常時駆動
された状態で、かつ、最大のコントラスト比を得ること
ができた。このため、液晶は、決められた方角へ僅かに
傾斜した状態から所望の角度をもって傾斜するように電
圧制御されるので、レスポンスが上昇し、残像の無い良
好な表示が可能となった。
In a liquid crystal display device for displaying a wide viewing angle by inclining a vertically aligned liquid crystal in a predetermined direction, a retardation plate is provided to change the applied voltage-transmittance characteristic and a threshold value driven by the liquid crystal. By controlling the transmittance to be minimum or maximum with a slightly higher voltage, the liquid crystal was always driven, and the maximum contrast ratio could be obtained. Therefore, the liquid crystal is voltage-controlled so as to be tilted at a desired angle from a state in which the liquid crystal is slightly tilted in a predetermined direction, so that the response is increased and a good display without an afterimage is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態かかる液晶表示装置の平面
図である。
FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】本発明にかかる液晶の駆動方法を示す印加電圧
−透過率特性図である。
FIG. 3 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram showing a liquid crystal driving method according to the present invention.

【図4】本発明にかかる液晶の駆動方法を示す印加電圧
−透過率特性図である。
FIG. 4 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram showing a liquid crystal driving method according to the present invention.

【図5】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置にお
ける印加電圧−透過率特性図である。
FIG. 5 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置にお
ける印加電圧−透過率特性図である。
FIG. 6 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置にお
ける印加電圧−透過率特性図である。
FIG. 7 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.

【図8】従来の液晶表示装置における印加電圧−透過率
特性図である。
FIG. 8 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram of a conventional liquid crystal display device.

【図9】従来の液晶表示装置の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a conventional liquid crystal display device.

【図10】図11のB−B線に沿った断面図である。10 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 ゲート電極 13 p−Si 16 ドレイン電極 17 ソース電極 18 平坦化絶縁膜 19 画素電極 20 基板 23 共通電極 24 配向制御窓 30 液晶層 31 液晶分子 32 斜め方向電界 35,36 垂直配向膜 41,42 偏光板 43 位相差板 10 substrates 11 Gate electrode 13 p-Si 16 drain electrode 17 Source electrode 18 Flattening insulating film 19 pixel electrodes 20 substrates 23 Common electrode 24 Orientation control window 30 liquid crystal layer 31 liquid crystal molecules 32 Diagonal electric field 35, 36 Vertical alignment film 41,42 Polarizing plate 43 Phase plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 505 G02F 1/13363 G02F 1/1337 505 G09G 3/36 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/133 505 G02F 1/13363 G02F 1/1337 505 G09G 3/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に液晶駆動用の電極が形成されて
なる一対の電極基板間に液晶が挟持され、斜め方向電界
によって液晶分子を各領域でそれぞれ異なる方角へ傾斜
させる液晶表示装置において、 前記液晶を駆動すべく印加する電圧範囲の下端は、液晶
が駆動する閾値以上で、かつ、この印加電圧範囲の下端
において、最大または最小の透過率が得られ、この印加
電圧範囲の下端において、液晶は、決められた方角へ僅
かに傾斜しており、印加電圧の上昇に伴ってその傾斜角
度を大きくするように更に傾斜することを特徴とする液
晶表示装置。
1. A liquid crystal is sandwiched between a pair of electrode substrates each having an electrode for driving a liquid crystal formed on the substrate, and an oblique electric field is generated.
Tilts liquid crystal molecules in different directions in each region
In the liquid crystal display device which causes the lower end of the voltage range to be applied to drive the liquid crystal, at least the threshold liquid crystal is driven, and, at the lower end of the range of applied voltages, maximum or minimum transmittance is obtained, this application
At the lower end of the voltage range, the liquid crystal will
The angle of inclination is as the applied voltage rises.
A liquid crystal display device characterized by being further inclined so as to increase the degree .
【請求項2】 基板上に液晶駆動用の電極が形成されて
なる一対の電極基板間に液晶が挟持され、垂直配向膜に
よって液晶分子の初期配向を法線方向とする液晶表示装
置において、 少なくとも一方の前記電極基板の外側には位相差板が設
けられ、 前記液晶を駆動すべく印加する電圧範囲の下端は、液晶
が駆動する閾値以上で、かつ、この印加電圧範囲の下端
において、液晶における位相差と前記位相差板における
位相差とが相殺され、透過率Tの極大値もしくは極小値
が得られることを特徴とする液晶表示装置。
2. A liquid crystal driving electrode is formed on a substrate.
The liquid crystal is sandwiched between a pair of electrode substrates that form a vertical alignment film.
Therefore, the liquid crystal display device in which the initial alignment of the liquid crystal molecules is the normal direction
Position, a retardation plate is provided outside at least one of the electrode substrates.
Vignetting, the lower end of the voltage range to be applied to drive the liquid crystal, the liquid crystal
Is equal to or higher than the threshold to drive and the lower end of this applied voltage range
In, the phase difference in the liquid crystal and the phase difference plate
The phase difference is canceled out, and the maximum or minimum value of the transmittance T is obtained.
A liquid crystal display device characterized by being obtained.
【請求項3】 前記電極には、所定のエッジを得るべく
電極の不在領域である配向制御窓が形成され、前記電極
のエッジまたは/及び前記配向制御窓のエッジにおい
て、前記液晶が傾斜する方向が制御されることを特徴と
する請求項1または請求項2記載の液晶表示装置。
3. An alignment control window, which is an absent region of the electrode, is formed on the electrode so as to obtain a predetermined edge, and a direction in which the liquid crystal tilts at the edge of the electrode and / or the edge of the alignment control window. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is controlled.
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