JP4046953B2 - マルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイに関するものである。さらに詳細には、本発明は、マルチドメインバーチカルアラインメント型（ＭＶＡ）の液晶ディスプレイである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイは、互いに平行に対面した上部基板ボードと下部基板ボードとから成る。透明電極は下部基板ボードの上面上に形成され、他方の電極は上部基板ボードの下面上に形成される。下部基板ボードの下側には下部偏光パネルが取り付けられ、上部基板ボードの上には上部偏光パネルが取り付けられる。上部及び下部極（polar）パネルを組み合わせることによって、直交軸に線形に偏光した光だけを通過可能とする。複数のこん棒型液晶分子が、上部及び下部基板ボードの間を空間を埋める。液晶分子は基板ボードに垂直な方向に並ぶ。
【０００３】
上部電極と下部電極との間に外部から電極を印加しないときには、下部偏光パネルに入る光ビームは線形に偏光する。液晶分子の長軸は光の伝播方向に平行なので、線形偏光光の多重のねじれ（multiple twisting）はない。言い換えると、線形偏光光は上部偏光パネルを通過できず、そのため、その領域は暗い。上部電極と下部電極との間に電位を印加すると、基板ボードに垂直な電界が生成される。電位が閾値より大きければ、電界は液晶分子を回転するのに十分強い。回転した液晶分子の多重のねじれに依存する線形偏光光は楕円偏光光ビームとして現れる。結果として、入射光の一部は上部偏光パネルを透過して明るい領域になることが可能である。
【０００４】
マルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイでは、液晶分子の長軸はこれから印加される電界に対して平行な向きに配向されている。液晶分子の長軸が電界の垂直方向に近づくように液晶分子を所定の時間回転した後、回転率はかなり増加する。液晶分子の応答時間を減少し感度を高めるために、予備チルト（傾き）制御が通常液晶ディスプレイに組み込まれている。言い換えると、液晶分子の長軸はそれらが印加電圧の方向に対してある角度で傾くように配置されている。一般に、分子の予備チルトは、カラーフィルタ（ＣＦ）及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）上にスリットあるいは突出部あるいはその二つの組合せを形成することによって行われる。これらのスリット及び突出部を導入することによって、一部の液晶分子の長軸はある角度で傾いて並び、かつ、電界線のいくつかはねじれる。
【０００５】
図１は、下部基板ボードにスリットを有する従来型のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの断面図である。図１に示したように、下部基板ボード１００は複数のスリット１０６を有する。多くの液晶分子１０４はその長軸を上部及び下部基板ボードに垂直な方向に向いている。しかしながら、スリット１０６に近い液晶分子１０４の長軸は下部基板ボード１００に対してある角度をもって傾いている。７Ｖの外部電圧を電極に印加すると、液晶の透過率（transparency rating）は約４６％で、応答時間は約２０秒である。５Ｖの外部電圧を電極に印加すると、液晶の透過率は約４３％に低下し、応答時間は約４３秒となる。３Ｖの外部電圧を電極に印加すると、液晶の透過率は約１５％と大きく低下し、応答時間は約１７９秒と大幅に増加する。
【０００６】
図２は、上部及び下部基板ボードに交互にスリットが配置された従来のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの断面図である。図２に示したように、上部基板ボード１０２及び下部基板ボード１００は複数のスリット１０６を有する。さらに、上部基板ボード１０２のスリット１０６は、下部基板ボード１００のスリット１０６に対して交互に配置されている。液晶分子１０４のほとんどは、その長軸を上部及び下部基板ボードに垂直な方向に向いている。しかしながら、スリット１０６に近い液晶分子１０４の長軸は上部基板ボード１０２及び下部基板ボード１００に対してある角度をもって傾いている。７Ｖの外部電圧を電極に印加すると、液晶の透過率は約４４．１５％で、応答時間は約１３秒である。５Ｖの外部電圧を電極に印加すると、液晶の透過率は約４１．１１％に低下し、応答時間は約２７秒となる。３Ｖの外部電圧を電極に印加すると、液晶の透過率は約１５．２０％と大きく低下し、応答時間は約１２９秒と大幅に増加する。
【０００７】
従って、上部基板ボード１０２にスリットを付加して、透過率にほとんど影響を与えることなく、約１／３だけ、液晶の応答時間を低下することができる。しかしながら、上部基板ボード１０２のスリットの付加は処理段階の数を増加しそれによって製造コストの増加につながる。
【０００８】
図３は、下部基板ボードにバンプを有する従来型のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの断面図である。図３に示すように、下部基板ボード１００は複数のバンプを有する。バンプ上全体にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層を形成して、台形透明電極１０８を作る。通常、ＩＴＯ電極１０８近傍の液晶分子１１０の長軸はＩＴＯ電極１０８の表面に垂直である。さらに、分子１０４の長軸も電界１１２と同じ方向を向いている。結果として、液晶分子１０４の長軸の向きは分子がＩＴＯ電極１０８からかなり離れているときには電界１１２の向きとは異なっているが、その差は最小である。従って、この設計からの予備チルト効果は小さい。
【０００９】
従って、本発明の第１の目的は、高い透過率と感度を有するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイを提供することである。
【００１０】
本発明の第２の目的は、従来の方法だけを用いて下部基板ボード上での電極の特別な処理を要求するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
これらの目的を達成し他の利点を得、本発明の目的に対応してここで具体化され幅広く記載するように、本発明はマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイを提供する。このマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイは、下部基板ボードと上部基板ボードと液晶部とを含む。下部基板ボードは複数のスリットを含む。スリットの間の面には曲がり突出構造を有する。曲がり突出構造は２つのペアの対称面を有する。スリットに隣接する面のペアは水平に対して第１の角度を有し、中間線に隣接する他のペアの面は水平に対して第２の角度を有する。曲がり突出構造の下の下部基板ボードに電界を付与する薄膜トランジスタが埋め込まれている。曲がり突出構造上に形成されたインジウムスズ酸化物電極が形成されている。下部基板ボードの上にかつそれに平行に配置した上部基板ボードが載置されている。液晶が上部基板ボードと下部基板ボードとの間の空間を充填している。液晶内のほとんどの液晶分子の長軸は上部基板ボードに対して垂直を向いている。スリットの近傍のほとんどの液晶分子の長軸はこれから印加される電界に対して垂直を向いている。曲がり突出構造の上側のほとんどの液晶分子の長軸は電界の方向から連続的に変化する角度でわずかにずれている。
【００１２】
これまでの概括的な記載及び以下の詳細な記載はいずれも例示的なものであり、クレームした発明をより詳細に説明することを意図している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付図面は本発明の理解を深めるために含めたものであり、この明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成している。図面は、本発明の実施形態を図示し、詳細な説明と共に本発明の思想を説明するのを補助するものである。
【００１４】
添付図面に例として示した本発明の好適な実施形態に対して詳細に言及する。可能ならばどこでも、同様な部位を示すために、図面及びその詳細な説明において同じ符号を使用する。
【００１５】
本発明の主要な革新の一つは、マルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの下部基板ボード上の曲がり（カーブした）突出構造上全体にわたりスリット及びＩＴＯ電極を備えたことである。ＩＴＯ電極の端部の近傍での大きな曲がりのため、面方向の電界が形成され、液晶分子の長軸は電界の向きから大きくずれる。実際、分子の長軸は電界に対してほぼ垂直である。一方、ＩＴＯ電極の中間部近傍での曲がりが小さいため、ＩＴＯ電極上での液晶分子の長軸は電界の向きからわずかにずれているだけである。
【００１６】
図４は、本発明によって下部基板ボード上にスリット及びカーブした突出構造を有するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの断面図である。マルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイは、下部基板ボード２００と上部基板ボード２１６と複数の液晶分子２１８を含む液晶とを備える。下部基板ボード２００は複数のスリット２０２を有する。ここでスリットの幅は、約６ミクロンから約１０ミクロンであることが好ましく、約８μｍであることがより好ましい。下部基板ボード２００の上面上のスリットの全ペアの間に曲がり突出構造を有する。各曲がり突出構造は約６０μｍの幅２０６を有し、かつ、曲がり突出構造のほぼ垂直な中間線に対称に位置する２つのペア面を含むことが曲好ましい。スリットに近い面のペアは水平に対して第１の角度２０８を有し、中間点に近いペア面は水平に対して第２の角度２１０を有する。第１の角度２０８は約３．１８°であること、第２の角度２１０は約１．１５°であることが好ましい。薄膜トランジスタ２１２は曲がり突出構造の下の下部基板ボード２００内に形成される。インジウムスズ酸化物電極２１４（図５）は曲がり突出構造上に形成され、それによって曲がり透明電極を形成する。上部基板ボード２１６は下部基板ボード２００上にそれに平行に配置する。液晶は上部基板ボード２１６と下部基板ボード２００との間の空間を充填するものである。多くの液晶分子の長軸は上部基板ボード２１６に垂直な方向に並ぶ。スリット２０２の近傍の多くの液晶分子の長軸は、上部基板ボードの垂直線からずれた方向に並ぶ。
【００１７】
図５は、図４で示した構造を有するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイにおける液晶分子に対する電界の効果を示す断面図である。図５に示したように、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極２１４に近い電界２２０はＩＴＯ電極２１４の面に垂直である。ＩＴＯ電極は突出構造を有するので、ＩＴＯ電極２１４の上側のスリット２０２近傍の液晶分子の並びはこれから印加される電界２０２からかなりずれている。このタイプの設計に対しては、ＩＴＯ電極２１４からかなり離間した液晶分子２１８は電界２２０方向からのわずかなずれを維持したままである。従って、スリット２０２と曲がり突出構造とを併せて、液晶分子２１８のかなり必要な予備チルトを付与することできる。
【００１８】
外部電圧７Ｖを電極に印加するときは、液晶の透過率は約４５．７０％であり応答時間は約１３ミリ秒である。外部電圧５Ｖを電極に印加するときは、液晶の透過率は約３９．２６％であり応答時間は約２８ミリ秒に上昇する。外部電圧３Ｖを電極に印加するときは、液晶の透過率は約９．０％であり応答時間は約１３２ミリ秒に上昇する。
【００１９】
（図２で示した）上部及び下部基板ボードに交互に配置したスリットを有する従来のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイを比較すると、本発明は下部基板ボードを処理してスリット及び曲がり突出構造を形成することが必要なだけである。透過率及び応答時間は従来の設計で得られた値に非常に近い。
【００２０】
まとめると、本発明は、下部基板ボードの処理だけを要するだけで従来の設計に近い透過率と感度を有するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイを提供することができる。
【００２１】
本発明の構造を本発明の範囲及び精神を逸脱することなく様々に変更すること及び変形することができることは当業者には明らかである。すでに述べてきたように、本発明は、請求項及びそれに等価なもの範囲内にある変更及び変形をカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 下部基板ボードにスリットを有する従来のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの概略断面図である。
【図２】 上部及び下部基板ボードに交互に配置したスリットを有する従来のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの概略断面図である。
【図３】 下部基板ボード上にバンプを有する従来のマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの概略断面図である。
【図４】 本発明による下部基板ボード上にスリット及び曲がり突出構造を有するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイの概略断面図である。
【図５】 図４で示した構造を有するマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイにおいて液晶分子への電界の効果を示すの概略断面図である。
【符号の説明】
２００ 下部基板ボード
２０２ スリット
２１２ 薄膜トランジスタ
２１４ インジウムスズ酸化物電極
２１６ 上部基板ボード
２１８ 液晶分子
２２０ 電界

Claims (2)

1. 下部基板ボードであって、該下部基板ボード上に複数の曲がり突出構造と該曲がり突出構造の全ペア間にスリットとを有する下部基板ボードであって、各曲がり突出構造は中間に対して対称な２つのサイドを有し、各サイドは下部基板に対して第１の角度を有するスリットに近い第１の部分と下部基板に対して第２の角度を有する中間に近い第２の部分とを有し、第１の角度は第２の角度より大きいところの下部基板ボードと、
   曲がり突出構造の下の下部基板ボードに形成された、電界を付与する薄膜トランジスタと、
   曲がり突出構造上に形成された透明電極と、
   下部基板ボードの上にかつそれに平行に配置した上部基板ボードであって、その上部基板ボードの下面に透明電極を有する上部基板ボードと、
   上部基板ボードと下部基板ボードとの間に充填された液晶層とを備えたマルチドメインバーチカルアラインメント型液晶ディスプレイ。
2. 第１の角度は3.18°であり、第２の角度は1.15°である請求項１に記載の液晶ディスプレイ。

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