JP3746333B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、横方向電界方式の液晶表示装置、特にその視覚特性の向上および駆動電圧の低下に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄く、低電圧駆動が可能であるので、腕時計、電卓等の表示装置として広く使われている。特にTFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブスイッチ素子を組み込んだTN型液晶表示装置は、CRT並みの表示特性を発揮するので、ワードプロセッサー、パーソナルコンピュータのディスプレイやテレビ等にも用いられるようになってきている。しかしながら、TN型液晶表示装置においては、視野角が中間調表示において狭く、表示画面の周縁部と中央部では色またはコントラストに大きな差が出てしまう。この現象は、TN型液晶表示方式がp型のネマチック液晶材料に電界を印加して電界方向に沿って液晶分子を立たせることにより旋光性を制御する方式であり、液晶分子の立ち上がり方向が決まっているために起きる。従って、TN型液晶表示装置においては、視野角の問題は根本的に解決できない。
【0003】
この問題を解決するために、TN型液晶表示方式のように液晶分子を配向させた状態で電界を横方向、すなわち基板に水平な方向に印加することにより液晶分子を回転させ、旋光性もしくは複屈折性を制御する横方向電界方式が提案されている。この横方向電界方式では、基板上にインターディジタル形状の電極を形成し、この電極間に電圧を印加し、基板に水平方向の電界を形成するもので、液晶材料としては一般的にn型のネマチック液晶が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の横方向電界方式の液晶表示装置においては、一般に誘電異方性が小さなn型のネマチック液晶を用いていたので、駆動電圧が高くなるという問題があった。また、図5は従来の横方向電界方式の液晶表示装置にp型のネマチック液晶を用いた場合の液晶の配向状態を説明する部分断面図である。図において、1は液晶分子、2は表示電極、3は共通電極であり、表示電極2と共通電極3は共にインターディジタル形状の電極である。5は配向膜、6は絶縁膜、7はガラス基板、8は偏光板、9は電気力線をそれぞれ示す。図5に示ように、従来の横電界方式の液晶表示装置においてp型のネマチック液晶1を用いた場合、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3間に電圧を印加した時、電極間で電気力線9が山なりに歪みを生じ、液晶分子1は電界方向に沿って配列しようとするため、電極間の中央付近で液晶配向のぶつかりが生じ、ディスクリネーションが発生する。ディスクリネーションの発生/消失にはヒステリシスを伴うため、残像が発生し、表示品位が低下するという問題点があった。
【0005】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、低電圧駆動が可能であり、残像の少ない横方向電界方式の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる液晶表示装置は、基板上に平行に配置された複数本の電極よりなる表示電極と、同じ基板上に、表示電極と平行且つ交互に配置された複数本の電極よりなる共通電極と、上記基板に対向する基板上に配置された第3の電極、およびこれら2枚の基板間に配向膜を介して配置された液晶を備え、第3の電極は、その隣接する各電極が、それらの間に他の電極を挟むことなく、少なくともそれらの一部が共通電極の投影面上に位置し、その幅が対向する共通電極の各電極の幅の10%よりも大きく、且つ共通電極の各電極に隣接する表示電極の各電極の投影面上に及ばない範囲で形成され、表示電極および共通電極間に電圧を印加するとともに第3の電極の電位を共通電極と同一電位に制御し、基板面にほぼ水平方向に電界を発生させ液晶を面内応答させることにより光学特性を制御するものである。
【0007】
また、基板上に平行に配置された複数本の電極よりなる表示電極と、同じ基板上に、表示電極と平行且つ交互に配置された複数本の電極よりなる共通電極と、上記基板に対向する第2の基板上に形成され、表示電極および共通電極の投影面でない領域に配置された第3の電極と、これらの2枚の基板間に配向膜を介して配置された液晶を備え、表示電極および共通電極間に電圧を印加するとともに第3の電極の電位を表示電極と共通電極との間の電位差のほぼ1/2に相当する電位に制御し、基板面にほぼ水平方向に電界を発生させ液晶を面内応答させることにより光学特性を制御するものである。
さらに、液晶は、正の誘電異方性を有するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1である横方向電界方式の液晶表示装置の構成を示す部分断面図および平面図である。図1−aは、表面にインターディジタル形状の電極を有する基板と対向基板より構成された本実施の形態による液晶表示装置を示す部分断面図、図1−bは、インターディジタル形状の電極の構造を示す平面図である。図において、1は液晶分子、2は表示電極、3は共通電極であり、表示電極2と共通電極3は共にインターディジタル形状である。さらに、4は表示電極2および共通電極3が形成された基板に対向する基板に配置された第3の電極、5は配向膜、6は絶縁膜、7はガラス基板、8は偏光板をそれぞれ示す。本実施の形態における第3の電極4は、その隣接する各電極が、それらの間に他の電極を挟むことなく、少なくともそれらの一部が共通電極3の投影面上に位 置している。
【0009】
本実施の形態による液晶表示装置は、一対の基板の間に配向膜5を介して液晶1が配置され、一方の基板上に互いに絶縁されて形成されたインターディジタル形状の電極、表示電極2および共通電極3間に電圧を印加し、基板面にほぼ水平方向に電界を発生させ、液晶分子1を面内方向に回転させることにより光学特性を制御する面内応答型の液晶表示装置であって、インターディジタル形状の電極が形成された基板に対向する基板上に第3の電極4を設け、第3の電極4の電位を制御することにより横方向電界を効率的に液晶分子1に印加し、低い駆動電圧で視野角特性の優れた液晶表示装置を得るものである。第3の電極4を設けていない従来の横電界方式の液晶表示装置においてp型のネマチック液晶1を用いた場合、図5に示すように、表示電極2および共通電極3間に電圧を印加した時、電極間で電気力線9が山なりに歪みを生じ、液晶分子1は電界方向に沿って配列しようとするため、電極間の中央付近で液晶配向のぶつかりが生じ、ディスクリネーションが発生する。ディスクリネーションの発生/消失にはヒステリシスを伴うため、残像が発生し、表示品位が低下するという問題点があった。本発明によれば、第3の電極4を設けることにより、電界を基板面により水平に形成できるため、液晶配向のぶつかりが生じず、ディスクリネーションが発生しない、すなわち残像のない液晶表示装置が得られる。なお、本実施の形態では、第3の電極4は少なくともその一部が対向する基板上に形成されている共通電極3の投影面上に形成され、この共通電極3と同一電位に制御されている。
【0010】
第3の電極4を対向基板上に形成し、共通電極3の電位と同一電位に制御する場合、第3の電極4の幅は、対向する共通電極3の各電極の幅の10%よりも大きく、且つ対向する共通電極3の各電極に隣接する表示電極2の各電極の投影面上に及ばない範囲まで形成することができる。第3の電極4の幅が共通電極3の幅の10%より狭い場合、第3の電極4を設ける効果が小さく、隣接する表示電極2の投影面上にかかると液晶分子1に横方向電界が印加されない。ただし、第3の電極4は対向する共通電極3すべての投影面上に形成する必要はなく、例えば対向基板上に設けた導電性材料で形成されたブラックマトリクスを第3の電極4として用いても良い。
【0011】
さらに、インターディジタル電極の形状は、図1に示すように同一平面上に複数本の表示電極2および共通電極3が交互に入り組んだ形状に限るものではなく、例えば図2に示すように絶縁膜6を挟んで表示電極2および共通電極3を形成する構造でも良い。図2において66は絶縁膜を示し、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。ただし、電極構造は液晶分子1に横方向電界が印加できる形状であれば良く、ここに示した形状に限定されるものではない。また、本実施の形態において、マトリクス駆動用の配線を一対の基板上にすべて設けるためには、配線同士を絶縁する必要がある。このため、少なくとも2つのインターディジタル電極すなわち表示電極2と共通電極3の間を絶縁して設ける方法としては、SiOXやSiNX等の無機材料または有機材料からなる絶縁層を基板上に設け、その上または側面にインターディジタル電極を設ければよい。
【0012】
本発明の液晶表示装置において用いられる液晶材料としては、ネマチック液晶材料を用いることができる。液晶材料のタイプとしてはp型のネマチック液晶およびn型のネマチック液晶のいずれの液晶材料も用いることができるが、誘電異方性の大きな液晶材料が得られやすく、低電圧駆動に有効あるp型のネマチック液晶材料を用いることが好ましい。基板材料としては、ガラス、石英、シリコン等を用いることができるが、透過型および反射型の液晶表示装置として用いるために、少なくとも一方は透明の基板でなければならない。また、配向膜材料はポリイミド、PVA等の有機物あるいはSiOXなど無機物の斜方蒸着膜などを用いることができる。液晶材料と配向膜を組み合わせたとき、プレチルト角が5度を超えると視覚特性に歪みを生じるので、プレチルト角は5度以下であることが好ましい。さらに、電極材料としては、Al、Cr、Ti、Cu、Mo、Ta、In、SnO2 、ITO等の導電性金属、金属酸化物、導電性高分子等を用いることができる。
【0013】
以上のように、本実施の形態によれば、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3が形成された基板に対向する基板上の、共通電極3の投影面上に第3の電極4を設け、第3の電極4の電位を共通電極3と同電位に制御することにより、横方向電界を効率的に液晶分子1に印加することができるので、低い駆動電圧で視野角特性の優れた液晶表示装置を得ることができる。
【0014】
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2である横方向電界方式の液晶表示装置の構成を示す部分断面図である。図中、同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態では、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3が形成された基板に対向する基板上の、表示電極2および共通電極3の投影面でない領域に第3の電極4を設け、この第3の電極4の電位をインターディジタル形状の電極の電位とは独立に制御することにより、横方向電界を効率的に液晶分子1に印加し、低い駆動電圧で視野角特性の優れた液晶表示装置を得るものである。
なお、本実施の形態のように、第3の電極4をインターディジタル電極の形成されていない部分の投影面上に形成する場合、インターディジタル電極すなわち表示電極2および共通電極3もしくは第3の電極4のうち少なくとも1つの電極材料は、透明電極材料でなければならない。さらに、液晶分子1は主に表示電極2と共通電極3の間で回転するので、第3の電極4は透明電極材料で構成されていることが望ましい。
【0015】
本実施の形態による液晶表示装置に用いられる液晶材料、基板材料および配向膜材料、電極材料は実施の形態1で示すものと同様の材料を用いることができる。さらに、インターディジタル電極の形状は、表示電極2と共通電極3を同一平面上に形成する図3に示す構造に限定するものではなく、絶縁膜を挟んだ多層構造等でもよく、液晶分子1に横方向電界が印加できる形状であればよい。
【0016】
【実施例】
以下に、本発明による液晶表示装置の実施例について説明する。はじめに作成した液晶表示装置の測定方法について述べる。駆動電圧は表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、その振幅を増加させた時に最大透過率を与える電圧とした。第3の電極4の電位は個々の実施例に記載した通りである。印加を上昇させる時と下降させる時の電圧−透過率特性に差が0.1V以上生じたとき、残像の原因となるヒステリシス有りとした。視野角はコントラスト10:1を与える角度とした。この時インターディジタル電極の長手方向を上下、これと直交する方向を左右とした。
実施例1.
以下に、本発明の実施例1である液晶表示装置の製造方法について説明する。
また、実施例1〜3および比較例による液晶表示装置の評価結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
一枚のガラス基板上にITO膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、図1−bに示すようなインターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にITO膜を形成し、対向する共通電極3の投影面上に5本に1本の割合で第3の電極4を有する基板を作成する。第3の電極の幅は共通電極と同じである。さらに、配向膜5を形成し、ラビングを行い、得られた基板を5μmのスペーサを用いて、ラビング方向がアンチパラレルになるように重ねあわせ、周辺部をシールして液晶セルを作成する。ここで得られた液晶セルの空隙に誘電異方性5.7、屈折率異方性0.090のp型ネマチック液晶材料を注入する。次いで表示モードがノーマリーブラックとなるように偏光板を張り付け、本実施例の液晶表示装置を得る。本実施例で用いた配向膜と液晶のプレチルトは、クリスタルロテーション法により3度であった。
【0019】
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を共通電極3の電位と同じ電位に制御して、上記の測定法にて評価した結果、ディスクリネーションの発生が見られず、表1に示すような良好な表示特性が得られた。
【0020】
比較例.
上記実施例1の比較例として、対向基板に第3の電極4を形成せず、それ以外は実施例1と同様の構成および材料で形成した液晶表示装置について同様の測定を行い評価したところ、ディスクリネーションが発生し、ヒステリシスが観察された。また、最大透過率が得られる電圧が実施例1に比べ高くなった。
【0021】
実施例2.
以下に、本発明の実施例2である液晶表示装置の製造方法について説明する。
一枚のガラス基板上にCr膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、図1−bに示すようなインターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にCr膜を形成し、対向する共通電極3の投影面上に5本に1本の割合で第3の電極4を有する基板を作成する。第3の電極の幅は共通電極と同じである。これ以降の工程は、実施例1と同様に行う。
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を共通電極3の電位と同じ電位に制御して、上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、ディスクリネーションの発生が見られず、表1に示すような良好な表示特性が得られた。
【0022】
実施例3.
以下に、本発明の実施例3である液晶表示装置の製造方法について説明する。
一枚のガラス基板上にITO膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、図1−bに示すようなインターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にCr膜を形成し、対向する共通電極3の投影面上の5本に1本の割合で第3の電極4を有する基板を作成する。第3の電極の幅は共通電極と同じである。これ以降の工程は、実施例1と同様に行う。
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を共通電極3の電位と同じ電位に制御して、上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表1に示すような良好な表示特性が得られた。
【0023】
実施例4.
以下に、本発明の実施例4である液晶表示装置の製造方法について説明する。また、実施例4〜6による液晶表示装置の評価結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】
一枚のガラス基板上にCr膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にCr膜を形成し、対向する共通電極3の投影面上に、共通電極3の幅に対して50%の幅を持つ第3の電極4を有する基板を作成する。さらに、配向膜5を形成し、ラビングを行い、得られた基板を5μmのスペーサを用いて、ラビング方向がアンチパラレルになるように重ねあわせ、周辺部をシールして図4に示すような断面構造の液晶セルを作成する。ここで得られた液晶セルの空隙に誘電異方性5.7、屈折率異方性0.090のp型ネマチック液晶材料を注入する。次いで表示モードがノーマリーブラックとなるように偏光板を張り付け、本実施例の液晶表示装置を得る。本実施例で用いた配向膜と液晶のプレチルトは、クリスタルロテーション法により3度であった。
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を共通電極3の電位と同じ電位に制御して、上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表2に示すような良好な表示特性が得られた。
【0026】
実施例5.
以下に、本発明の実施例5である液晶表示装置の製造方法について説明する。
一枚のガラス基板上にCr膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にCr膜を形成し、対向する共通電極3の投影面上に、共通電極3の幅に対して100%の幅を持つ第3の電極4を有する基板を作成する。これ以降の工程は、実施例4と同様に行う。なお、本実施例で用いた配向膜と液晶のプレチルトは、クリスタルロテーション法により3度であった。
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を共通電極3の電位と同じ電位に制御して、上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表2に示すような良好な表示特性が得られた。
【0027】
実施例6.
以下に、本発明の実施例6である液晶表示装置の製造方法について説明する。
一枚のガラス基板上にCr膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にCr膜を形成し、対向する共通電極3の投影面上に、共通電極3の幅に対して150%の幅を持つ第3の電極4を有する基板を作成する。これ以降の工程は、実施例4と同様に行う。なお、本実施例で用いた配向膜と液晶のプレチルトは、クリスタルロテーション法により3度であった。
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を共通電極3の電位と同じ電位に制御して、上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表2に示すような良好な表示特性が得られた。
【0028】
実施例7.
以下に、本発明の実施例7である液晶表示装置の製造方法について説明する。また、実施例7〜10による液晶表示装置の評価結果を表3に示す。
【0029】
【表3】
【0030】
一枚のガラス基板上にCr膜を形成し、ポジ型感光性レジストを用いて、インターディジタル形状の表示電極2および共通電極3を作成する。次に、基板上に配向膜5を形成した後、インターディジタル電極の長手方向と垂直な方向から10度ずれた方向にラビング処理を行う。対向する基板として、ガラス基板にITO膜を形成し、対向する基板の表示電極2および共通電極3が形成されていない部分の投影面上に、共通電極3の間隔に対して30%の幅を持つ第3の電極4を有する基板を作成する。さらに、配向膜5を形成し、ラビングを行い、得られた基板を5μmのスペーサを用いて、ラビング方向がアンチパラレルになるように重ねあわせ、周辺部をシールして図3に示すような断面構造の液晶セルを作成する。ここで得られた液晶セルの空隙に誘電異方性5.7、屈折率異方性0.090のp型ネマチック液晶材料を注入する。次いで表示モードがノーマリーブラックとなるように偏光板を張り付け、本実施例の液晶表示装置を得る。本実施例で用いた配向膜と液晶のプレチルトは、クリスタルロテーション法により3度であった。
本実施例による液晶表示装置の表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加し、第3の電極4の電位を、インターディジタル電極間の電位差の1/4に相当する電位に制御して、上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表3に示すような良好な表示特性が得られた。
【0031】
実施例8.
実施例8による液晶表示装置の構成および材料は実施例7とすべて同じであり、表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加した時の、第3の電極4の電位をインターディジタル電極間の電位差の1/2に相当する電位に制御するものである。これを上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表3に示すような良好な表示特性が得られた。
【0032】
実施例9.
実施例9による液晶表示装置の構成および材料は実施例7とすべて同じであり、表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加した時の、第3の電極4の電位をインターディジタル電極間の電位差の3/4に相当する電位に制御するものである。これを上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表3に示すような良好な表示特性が得られた。
【0033】
実施例10.
実施例10では、第3の電極の幅を対向する基板の共通電極3の間隔に対して50%にし、それ以外は上記実施例7〜9と同様の構成および材料の液晶表示装置を作成し、表示電極2と共通電極3の間に電圧を印加した時の、第3の電極4の電位をインターディジタル電極間の電位差の1/2に相当する電位に制御するものである。なお、本実施例で用いた配向膜と液晶のプレチルトは、クリスタルロテーション法により3度であった。これを上記実施例1と同様の測定法にて評価した結果、表3に示すような良好な表示特性が得られた。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、表示電極および共通電極が形成された基板に対向する基板上に第3の電極を配置し、この第3の電極は、その隣接する各電極が、それらの間に他の電極を挟むことなく、少なくともそれらの一部が共通電極の投影面上に位置し、その幅が対向する共通電極の各電極の幅の10%よりも大きく、且つ共通電極の各電極に隣接する表示電極の各電極の投影面上に及ばない範囲で形成されており、表示電極および共通電極間に電圧を印加するとともに第3の電極の電位を共通電極と同一電位に制御することにより、液晶分子が効率的に水平方向の電界に沿って配列され、残像のない、視覚特性に優れた液晶表示装置が得られる。
また、第3の電極を表示電極および共通電極の投影面でない領域に配置し、表示電極および共通電極間に電圧を印加するとともに第3の電極の電位を表示電極と共通電極との間の電位差のほぼ1/2に相当する電位に制御することにより、液晶分子が効率的に水平方向の電界に沿って配列され、残像のない、視覚特性に優れた液晶表示装置が得られる。
【0035】
さらに、正の誘電異方性を有する液晶材料を用いることができるので、液晶表示装置の駆動電圧の低下が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1および実施例1〜3である液晶表示装置の構成を示す部分断面図および平面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1の液晶表示装置の他の構成例を示す部分断面図および平面図である。
【図3】 この発明の実施の形態2および実施例7〜10である液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図4】 この発明の実施例4〜6である液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図5】 従来の横電界方式の液晶表示装置にp型の液晶材料を用いた場合を示す説明図である。
【符号の説明】
1 液晶分子、2 表示電極、3 共通電極、4 第3の電極、5 配向膜、
6、66 絶縁膜、7 ガラス基板、8 偏光板、9 電気力線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a horizontal electric field type liquid crystal display device, and more particularly to improvement of visual characteristics and reduction of driving voltage.
[0002]
[Prior art]
Since the liquid crystal display device is thin and can be driven at a low voltage, it is widely used as a display device for a wristwatch, a calculator, or the like. In particular, a TN liquid crystal display device incorporating an active switch element such as a TFT (thin film transistor) exhibits a display characteristic similar to that of a CRT, and thus has been used for a word processor, a display of a personal computer, a television, and the like. However, in the TN liquid crystal display device, the viewing angle is narrow in halftone display, and a large difference in color or contrast occurs between the peripheral edge and the center of the display screen. This phenomenon is a method in which the optical rotation is controlled by applying an electric field to a p-type nematic liquid crystal material and causing the liquid crystal molecules to stand along the electric field direction, and the rising direction of the liquid crystal molecules is determined. I get up because I am. Therefore, in the TN liquid crystal display device, the problem of viewing angle cannot be fundamentally solved.
[0003]
In order to solve this problem, the liquid crystal molecules are rotated by applying an electric field in the horizontal direction, that is, in the horizontal direction to the substrate in a state where the liquid crystal molecules are aligned as in the TN liquid crystal display method, so A lateral electric field method for controlling refraction has been proposed. In this lateral electric field method, an interdigital electrode is formed on a substrate, a voltage is applied between the electrodes, and a horizontal electric field is formed on the substrate. Nematic liquid crystal is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional lateral electric field type liquid crystal display device generally uses n-type nematic liquid crystal having a small dielectric anisotropy, and thus has a problem that the drive voltage becomes high. FIG. 5 is a partial cross-sectional view for explaining the alignment state of liquid crystal when p-type nematic liquid crystal is used in a conventional lateral electric field type liquid crystal display device. In the figure, 1 is a liquid crystal molecule, 2 is a display electrode, 3 is a common electrode, and both the
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a horizontal electric field type liquid crystal display device which can be driven at a low voltage and has little afterimage.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display device according to the present invention includes a display electrode comprising a plurality of electrodes arranged in parallel on a substrate, and a common electrode comprising a plurality of electrodes arranged in parallel and alternately with the display electrodes on the same substrate. And a third electrode disposed on the substrate facing the substrate, and a liquid crystal disposed between the two substrates via an alignment film, and each of the adjacent electrodes includes a third electrode. , At least part of them is located on the projection surface of the common electrode without sandwiching other electrodes between them, and the width is larger than 10% of the width of each electrode of the opposing common electrode and common It is formed in a range that does not reach the projection surface of each electrode of the display electrode adjacent to each electrode of the electrode, and a voltage is applied between the display electrode and the common electrode, and the potential of the third electrode is controlled to the same potential as the common electrode And an electric field is generated almost horizontally on the substrate surface. And controls the optical properties by the response surface of the liquid crystal is.
[0007]
Further, a display electrode made up of a plurality of electrodes arranged in parallel on the substrate, a common electrode made up of a plurality of electrodes arranged in parallel and alternately with the display electrodes on the same substrate, and facing the substrate A third electrode disposed on a region that is not a projection surface of the display electrode and the common electrode, and a liquid crystal disposed between the two substrates via an alignment film; A voltage is applied between the electrode and the common electrode, and the potential of the third electrode is controlled to a potential corresponding to approximately half of the potential difference between the display electrode and the common electrode, and the electric field is applied to the substrate surface in a substantially horizontal direction. The optical characteristics are controlled by causing the liquid crystal to generate an in-plane response.
Furthermore, the liquid crystal has positive dielectric anisotropy.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view and a plan view showing the configuration of a lateral electric field type liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a partial sectional view showing a liquid crystal display device according to the present embodiment, which is composed of a substrate having an interdigital electrode on the surface and a counter substrate, and FIG. 1B is a structure of the interdigital electrode. FIG. In the figure, 1 is a liquid crystal molecule, 2 is a display electrode, 3 is a common electrode, and both the
[0009]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, the liquid crystal 1 is disposed between a pair of substrates with an
[0010]
When the
[0011]
Further, the shape of the interdigital electrode is not limited to a shape in which a plurality of
[0012]
As the liquid crystal material used in the liquid crystal display device of the present invention, a nematic liquid crystal material can be used. As the type of liquid crystal material, any of p-type nematic liquid crystal and n-type nematic liquid crystal material can be used, but a liquid crystal material having a large dielectric anisotropy is easily obtained, and p-type which is effective for low voltage driving. It is preferable to use the nematic liquid crystal material. As the substrate material, glass, quartz, silicon, or the like can be used, but at least one of the substrates must be a transparent substrate in order to be used as a transmissive or reflective liquid crystal display device. As the alignment film material, an organic material such as polyimide and PVA, or an oblique deposition film of an inorganic material such as SiOX can be used. When the liquid crystal material and the alignment film are combined, if the pretilt angle exceeds 5 degrees, the visual characteristics are distorted. Therefore, the pretilt angle is preferably 5 degrees or less. Furthermore, as the electrode material, conductive metals such as Al, Cr, Ti, Cu, Mo, Ta, In, SnO 2 and ITO, metal oxides, conductive polymers, and the like can be used.
[0013]
As described above, according to the present embodiment, the
[0014]
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a horizontal electric field type liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, the
When the
[0015]
As the liquid crystal material, the substrate material, the alignment film material, and the electrode material used in the liquid crystal display device according to this embodiment, the same materials as those described in Embodiment 1 can be used. Further, the shape of the interdigital electrode is not limited to the structure shown in FIG. 3 in which the
[0016]
【Example】
Examples of the liquid crystal display device according to the present invention will be described below. The measurement method of the liquid crystal display device created first will be described. The driving voltage is a voltage that gives the maximum transmittance when a voltage is applied between the
Example 1.
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is Embodiment 1 of the present invention will be described below.
Table 1 shows the evaluation results of the liquid crystal display devices according to Examples 1 to 3 and the comparative example.
[0017]
[Table 1]
[0018]
An ITO film is formed on a single glass substrate, and an
[0019]
A voltage is applied between the
[0020]
Comparative example.
As a comparative example of Example 1, when the
[0021]
Example 2
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is
A Cr film is formed on a single glass substrate, and an
A voltage is applied between the
[0022]
Example 3
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is
An ITO film is formed on a single glass substrate, and an
A voltage is applied between the
[0023]
Example 4
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is
[0024]
[Table 2]
[0025]
A Cr film is formed on one glass substrate, and an
A voltage is applied between the
[0026]
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is
A Cr film is formed on one glass substrate, and an
A voltage is applied between the
[0027]
Example 6
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is
A Cr film is formed on one glass substrate, and an
A voltage is applied between the
[0028]
Example 7
A method for manufacturing a liquid crystal display device that is
[0029]
[Table 3]
[0030]
A Cr film is formed on one glass substrate, and an
A voltage is applied between the
[0031]
Example 8 FIG.
The configuration and materials of the liquid crystal display device according to Example 8 are all the same as in Example 7, and the potential of the
[0032]
Example 9
The configuration and materials of the liquid crystal display device according to Example 9 are all the same as those of Example 7, and the potential of the
[0033]
Example 10
In Example 10, the width of the third electrode is set to 50% with respect to the interval between the
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the third electrode is disposed on the substrate opposite to the substrate on which the display electrode and the common electrode are formed, and each of the adjacent electrodes includes the third electrode. Without sandwiching other electrodes between them, at least some of them are located on the projection plane of the common electrode, the width of which is larger than 10% of the width of each electrode of the opposing common electrode, and the common electrode It is formed in a range that does not reach the projection surface of each electrode of the display electrode adjacent to each electrode, and a voltage is applied between the display electrode and the common electrode, and the potential of the third electrode is controlled to the same potential as the common electrode. By doing so, a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are arranged efficiently along a horizontal electric field, and there is no afterimage, and excellent visual characteristics can be obtained.
In addition, the third electrode is arranged in a region where the display electrode and the common electrode are not projected, and a voltage is applied between the display electrode and the common electrode, and the potential of the third electrode is set to a potential difference between the display electrode and the common electrode. By controlling to a potential corresponding to approximately 1/2 of the above, liquid crystal molecules are efficiently aligned along a horizontal electric field, and a liquid crystal display device having excellent visual characteristics with no afterimage is obtained.
[0035]
Furthermore, since a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy can be used, the driving voltage of the liquid crystal display device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view and a plan view showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 and Examples 1 to 3 of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a partial cross-sectional view and a plan view showing another configuration example of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the invention. FIGS.
FIG. 3 is a partial sectional view showing a liquid crystal display device which is
FIG. 4 is a partial sectional view showing a liquid crystal display device that is
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where a p-type liquid crystal material is used in a conventional horizontal electric field type liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 liquid crystal molecule, 2 display electrode, 3 common electrode, 3rd electrode, 5 alignment film,
6, 66 Insulating film, 7 glass substrate, 8 polarizing plate, 9 lines of electric force.
Claims (3)
上記基板上に、上記表示電極と平行且つ交互に配置された複数本の電極よりなる共通電極、
上記基板に対向する基板上に配置された第3の電極、および
上記2枚の基板間に配向膜を介して配置された液晶を備え、
上記第3の電極は、その隣接する各電極が、それらの間に他の電極を挟むことなく、少なくともそれらの一部が上記共通電極の投影面上に位置し、その幅が対向する上記共通電極の各電極の幅の10%よりも大きく、且つ上記共通電極の各電極に隣接する表示電極の各電極の投影面上に及ばない範囲で形成され、
上記表示電極および上記共通電極間に電圧を印加するとともに上記第3の電極の電位を上記共通電極と同一電位に制御し、基板面にほぼ水平方向に電界を発生させ上記液晶を面内応答させることにより光学特性を制御することを特徴とする液晶表示装置。A display electrode comprising a plurality of electrodes arranged in parallel on the substrate;
A common electrode comprising a plurality of electrodes arranged in parallel and alternately with the display electrode on the substrate;
A third electrode disposed on the substrate facing the substrate, and a liquid crystal disposed between the two substrates via an alignment film,
In the third electrode, the adjacent electrodes are located on the projection surface of the common electrode and the widths thereof are opposed to each other without sandwiching other electrodes between them. It is formed in a range that is larger than 10% of the width of each electrode of the electrode and does not reach on the projection surface of each electrode of the display electrode adjacent to each electrode of the common electrode,
A voltage is applied between the display electrode and the common electrode, and the potential of the third electrode is controlled to the same potential as the common electrode, and an electric field is generated in a substantially horizontal direction on the substrate surface to cause the liquid crystal to respond in-plane. A liquid crystal display device characterized in that the optical characteristics are controlled.
上記基板上に、上記表示電極と平行且つ交互に配置された複数本の電極よりなる共通電極、
上記基板に対向する基板上に形成され、上記表示電極および上記共通電極の投影面でない領域に配置された第3の電極、
上記2枚の基板間に配向膜を介して配置された液晶を備え、上記表示電極および上記共通電極間に電圧を印加するとともに、上記第3の電極の電位を上記表示電極と上記共通電極との間の電位差のほぼ1/2に相当する電位に制御し、基板面にほぼ水平方向に電界を発生させ上記液晶を面内応答させることにより光学特性を制御することを特徴とする液晶表示装置。A display electrode comprising a plurality of electrodes arranged in parallel on the substrate;
A common electrode comprising a plurality of electrodes arranged in parallel and alternately with the display electrode on the substrate;
A third electrode formed on a substrate opposite to the substrate and disposed in a region other than the projection surface of the display electrode and the common electrode;
A liquid crystal disposed between the two substrates via an alignment film, applying a voltage between the display electrode and the common electrode, and setting the potential of the third electrode to the display electrode and the common electrode; And a liquid crystal display device characterized by controlling the optical characteristics by generating an electric field in a substantially horizontal direction on the substrate surface and causing the liquid crystal to respond in-plane. .
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