JP4459251B2 - マルチドメイン型液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明はマルチドメイン液晶ディスプレイに関し、特に、映像表示の改善されたマルチドメイン液晶ディスプレイに関する。

液晶表示装置は、現在、ＣＲＴに匹敵する画像を提供するフラットパネルディスプレイとして、パソコン、テレビ、携帯電話の画面、各種ＯＡ機器などに使用されており、一層の市場の拡大が期待されている。

液晶表示装置は、一般に、２枚の基板間に液晶を注入し、ここに加える電界の強さを調節して光透過量を調節する構造からなる。液晶表示装置のうち、垂直配向( Vertically aligned ; VA ) 方式の液晶表示装置は、内側面に透明電極が形成されており外側面には偏光板が付着されている一対の透明基板を有する。２枚の透明基板の間には、誘電率異方性が負である液晶物質が充填されており、電極に電圧が印加されると基板に対して垂直な方向に電界が生成され、液晶分子の長軸が電界に対して垂直な方向に傾く。このように、ＶＡタイプの液晶表示装置においては、基板に垂直に配向した液晶分子を、垂直方向の縦電界印加により水平方向に動かすことで透過率を変化させるが、１つの画素内において、液晶分子が傾斜する方向を複数の方向に規制するマルチドメイン（ＭＶＡタイプ）も提案されている。

ＭＶＡタイプを実現する方法としては、画素電極に突起を設ける方法と、画素電極にスリット部を設ける方法が提案されている。突起を設ける方法では、突起の形状に応じて電圧を印加しない状態で垂直方向に配向する液晶分子をやや傾かせることができる。これに伴って、電圧印加したときの液晶分子の傾く方向を一定の方向に規制することができる。スリット部を設ける方法では、電圧印加時に、スリット部における液晶分子が電界方向に対してやや傾いた状態になり、実質的に突起を設けた場合と同じ状態を再現することができる。

図４ａは、従来提案されているＭＶＡタイプの液晶表示装置の電極にスリット部を設けた場合の電圧印加時における液晶分子の配列方向を模式的に示すものである。スリット部４５、４６等は上下電極の任意の場所に設けられるが、その位置は上下電極で重複されていない。図４ａに示されるように、スリット部の影響による電界方向の変化によって、液晶分子の傾き方向がスリット部周辺で変化することによりマルチドメイン化を達成している。

スリット部を設ける方法においては、スリット部に電界が生じないため液晶分子はほぼ垂直に並ぶ。これはスリット部が充分に広い場合であり、液晶分子が基板に対して垂直な方向に配向する領域が大きくなり、この部分の透過率はほぼ０に近くなるため、透過率が低くなってしまう。そこで、一般にスリット部の幅（面積）は小さくする傾向にあるが、スリット部の幅を充分に小さくすると、スリット部間にも電界が生じ、スリット部上の液晶分子は基板に対して水平な方向に傾斜し、近傍の液晶配向の影響を受け、例えばスリット部上の液晶分子は図４ｂのように配向する。左右方向から液晶が傾斜し、中心部分に液晶が垂直に配向するコア４８が発生する。このコア４８は、スリット部幅の大きさ次第で印加電圧の変動とともに移動してしまい、画像にざらつきが生じるなどの光学特性上の不良を引き起こすという問題があった。

また、ＭＶＡタイプに限らず、一般に、垂直配向型の液晶ディスプレイにおいては、例えば、各画素の接続部、隣接部などにおいて、上下電極の一方が欠ける部分があり、その部分においては、上述したＭＶＡタイプの電極のスリット部と同じ構造となるため、電極が欠けた領域（スリット部）において電界方向の異なる領域が形成される。これによって、液晶分子の配向方向が異なる領域が形成されることになり、その境界領域には上述したＭＶＡ同様の液晶分子配列のコアが形成される。各画素の接続部、隣接部などにおいて上記のように発生したコアが印加電圧の変動によって移動してしまう場合、やはり光学特性上の不良を引き起こす。

図５ａは、垂直配向型液晶表示装置の画素の接続部を示したものであり、図５ｂはそのＸ−Ｘ’における断面の電極構造を示したものである。このような接続部は、接続電極５４のみが残され、他の部分は電極のスリット部５５となるため、図５ｂの矢印で示されるような電界が生じる。印加電圧の大きさによっては、図示の電界などが与える影響でコアが接続部上に生じる。しかしながら、接続部上には、基板に対して垂直な方向に電界が生じており、この電界と図示した電界の影響が印加電圧とともに変化するため、コアの位置が移動してしまう。

図５ｃは、接続部及び隣接部で生じたコア位置を示す。図５ｃに示されるように、コア５９は均等な間隔で発生する。しかしながら、画素間のスリット部が充分に小さく接続部上にコアが発生する場合においては、印加電圧の変化で横方向（図５ｃに示される矢印の方向）にコアが移動してしまう。同一パネル面内の画素毎にランダムなコアの動きが生じた場合、不良な光学特性を与える。

接続部及び隣接部における上記のような問題を解決するためには、画素間のスリット部幅を充分に広くすることが考えられるが、開口率の低下を招く。また、隣接する画素に異なった電圧を印加する改善手法も考えられるが、回路の追加や電圧印加手順の変更などが必要となり、設計の複雑化などコストアップの要因となる。
特開２００５−３１６２１１号公報 Jung-Hee Son, Seong-Wook Choi et. al. "A novel design of the slit pattern on the Patterned Vertical Alignment (PVA) mode" IDW'06, 141-144

本発明の目的は、垂直配向型液晶表示ディスプレイにおいて、電極のスリット部の幅（面積）を大きくすることなく、スリット部上に生じたコアの移動を防止することによって、不良な光学特性を示すことを防ぎ、鮮明な画像を得ることを目的とする。特に、ＭＶＡタイプの電極のスリット部や、ＶＡタイプの画素及びサブ画素の接続部、隣接部に発生するコアの移動を防止することによって、透過率を低下せずに、また、追加の回路や電圧印加手順の変更などの設計変更をすることなく、不良な光学特性を示すことを防ぎ、鮮明な画像を得ることを目的とする。

本発明の構成は次のとおりである。
（１）液晶分子が倒れる方向を複数の方向に規制するマルチドメインタイプの垂直配向型（ＶＡタイプ）液晶ディスプレイにおいて、液晶分子を挟持する上下２枚の基板に形成される上下２電極のそれぞれにスリット部が形成されており、上電極のスリット部と下電極のスリット部の少なくとも一部が重複しており、前記上下２電極のスリット部の一方のスリット部が他方のスリット部の範囲内に位置され、他方のスリット部の幅及び／又は面積より小さいことを特徴とする垂直配向型液晶ディスプレイ。
（２）前記上電極のスリット部と下電極のスリット部の少なくとも一部の重複する部分が画素の接続部に設けられることを特徴とする上記（１）に記載の垂直配向型液晶ディスプレイ。
（３）前記上下２電極のそれぞれに形成されるスリット部の一方は接続部における共通電極に設けられ、対向する接続電極を包含する大きさ及び位置にあることを特徴とする上記（２）に記載の垂直配向型液晶ディスプレイ。
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の垂直配向型ディスプレイを有する電子装置であって、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ノート型パソコン、携帯用コンピュータ、携帯電話及びディスプレイモニタからなる群から選ばれる電子装置。

以上のように、本発明は、垂直配向型液晶表ディスプレイにおいて、スリット部を上下電極に設け、かつ該スリット部の位置が上下電極において重複する位置に配置することによって、液晶分子の配列コアの固定化をはかり、印加電圧の変動が生じた際のコアの移動を防止し、不良な光学特性を示すことを防止する。特に、ＶＡタイプの画素接続部の共通電極上に接続電極を包含する位置及び大きさのスリット部を設けることにより、接続部に発生するコアの移動を防ぎ、不良な光学特性を示すことを防止する。

本発明によれば、ＶＡタイプの液晶表示装置において、電圧印加時に画素内又は各画素の隣接・接続部に発生する液晶分子配列のコアの固定化をすることができ、印加電圧の変動が生じても不良な光学特性を示すことなく鮮明な画像を提供することができる。

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれによって限定されるものではない。

図１ａは、ＭＶＡタイプの液晶表示装置において、スリット部を上下電極１３、１４の両者に設けたものである。第１スリット部１５は、電圧印加時において第１スリット部１５の両サイドで液晶分子の傾きを変えるためのマルチドメイン化のためのスリット部である。この第１スリット部１５の対面電極１３上には、第１スリット部１５の幅のより小さい幅の第２スリット部１６が設けられている、この第２スリット部１６によって、第１スリット部１５及び第２スリット部１６間に、周囲に比較して弱い電界が形成される。そのため液晶分子が垂直に並ぶコア（１７の近辺）を人為的に留めることができる。従って、通常に発生するコアのように電圧の変動によって移動せず、画像のざらつきなどの不良な光学特性の原因となるコアの移動が生じない。

本実施態様においては、第２スリット部１６は第１スリット部１の範囲内に位置されるが、これに限定されるものではなく、両者に重複する部分あれば、その重複部における液晶分子の配列コアは固定することができる。例えば、図１ｂに示されるように、第２スリット部１６の位置は第１スリット部１５とずれていているが、重複する部分があればよい。好ましくは、図１ａのように第１スリット部の範囲内において、第１スリット部の幅（面積）より小さくすれば、コアを固定化することができる。

図２ａはＶＡタイプの液晶ディスプレイの画素の接続部を示し、図２ｂは接続部Ｘ−Ｘ’における断面図を示したものである。図２ｂにおいて、接続電極２３の対向する電極２２に接続電極２３の幅より大きな幅を有するスリット部２５を形成する。このスリット部２５には接続電極のスリット部２６と重複する部分が存在する。電圧が印加されると、図２ｂに示されるように液晶分子が配列されるが、接続電極上の領域にかかる電界とその周囲の領域における電界の強弱の差はなくなり、斜め方向の電界が接続部周辺に発生するため、コアコア２７は両サイドにおける傾いて配列される液晶分子領域によって固定化することができる。

図３ａは、ＶＡタイプの液晶ディスプレイの画素の隣接部を示しているが、隣接部においては電極が存在しないため結果としてスリット部が形成されていることになる。したがって、図１ａ及び図１ｂと同様に、スリット部と対向する電極にスリット部と位置関係が重複する第２スリット部を設けることによって、コアの移動を防止することができる。図３ｂに示されるように、画素電極基板側の透明電極の幅Ｘと共通電極基板側に設けられた透明電極の第２スリット部３２，３６の幅Ｙとの関係が、Ｘ＞Ｙの関係を満たすようにすることにより、コアがより安定化されることがわかった。

以上、垂直配向型液晶ディスプレイの片側電極に一部電極が欠けたスリット部が存在する場合の例として、各画素の接続部、隣接部について説明したが、電極にスリット部が存在する場合には同様の問題が生じるため、本発明は、そのような場合全てに適用できることは明らかである。

本発明によれば、上記の構造の垂直配向型液晶ディスプレイを取り入れた電子装置を提供することができる。電子装置は、例えば、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ノート型パソコン、携帯用コンピュータ、携帯電話またはディスプレイモニタなどの持ち運び可能な装置とすることができる。通常、電子装置は、ハウジングとＤＣ／ＤＣコンバータを含むことができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、ディスプレイ装置に選択可能に接続され、出力電圧を提供してディスプレイ装置に供給し、画像を表示する。

本発明の実施態様の電極構造を示す。 本発明の実施態様の電極構造を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの接続部を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの接続部に本発明の電極構造の例を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの隣接部の上面図を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの隣接部の断面図を示す。 ＭＶＡタイプの液晶表示装置のスリット部の断面図を示す。 ＭＶＡタイプの液晶表示装置のスリット部の上面図を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの接続部を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの接続部の従来の電極構造を示す。 垂直配向型液晶ディスプレイの接続部および隣接部におけるコアを示す。

符号の説明

１１ 基板
１２ 基板
１３ 上部画素電極
１４ 下部画素電極
１５ 第１スリット部
１６ 第２スリット部
２１ 基板
２２ 基板
２３ 接続電極
２４ 共通電極
２５ スリット部
２６ スリット部
３１ 画素
３２ 第２スリット部
３３ 基板
３４ 基板
３５ 電極
３６ 第２スリット部
４１ 基板
４２ 基板
４３ 電極
４４ 電極
４５ スリット部
４６ スリット部
４７ スリット部上の液晶
４８ コア
５１ 基板
５２ 基板
５３ 電極
５４ 電極
５５ スリット部
５６ スリット部上の液晶
５７ 画素
５８ 接続部
５９ コア

Claims (4)

1. 液晶分子が倒れる方向を複数の方向に規制するマルチドメインタイプの垂直配向型（ＶＡタイプ）液晶ディスプレイにおいて、液晶分子を挟持する上下２枚の基板に形成される上下２電極のそれぞれにスリット部が形成されており、上電極のスリット部と下電極のスリット部の少なくとも一部が重複しており、前記上下２電極のスリット部の一方のスリット部が他方のスリット部の範囲内に位置され、他方のスリット部の幅及び／又は面積より小さいことを特徴とする垂直配向型液晶ディスプレイ。
2. 前記上電極のスリット部と下電極のスリット部の少なくとも一部の重複する部分が画素の接続部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の垂直配向型液晶ディスプレイ。
3. 前記上下２電極のそれぞれに形成されるスリット部の一方は接続部における共通電極に設けられ、対向する接続電極を包含する大きさ及び位置にあることを特徴とする請求項２に記載の垂直配向型液晶ディスプレイ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直配向型ディスプレイを有する電子装置であって、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ノート型パソコン、携帯用コンピュータ、携帯電話及びディスプレイモニタからなる群から選ばれる電子装置。

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