JP5334294B2 - 液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイに関し、特に、垂直配向（ＶＡ）液晶ディスプレイ装置に関するものである。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、最も広く用いられているフラットパネルディスプレイである。ＬＣＤは、例えば画素電極と共通電極の電場生成電極と、それらの間に挟まれた液晶（ＬＣ）層が提供された２つのパネルを含む。ＬＣＤは、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これを通じて液晶層内の液晶分子の方向を決定して、入射光の偏光を調整することで画像を表示している。

通常用いられるＬＣＤモードは、垂直配向（ＶＡ）モードのＬＣＤ（ＶＡ−ＬＣＤ）であり、液晶分子を配向することで液晶分子の長軸が電場のないパネルに垂直している。垂直配向型液晶表示（ＶＡ−ＬＣＤ）モードは、例えば、良好な視野角特性、その優れたブラック状態による高コントラスト比（色温度に無関係である）、低動作電圧、費用効率の高い製造プロセス（ラビングフリープロセスであるため）などのいくつかの利点を示す。

良好な視野角特性は、画素設計にマルチドメインを形成することで得られる。これは、機械的突起（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎｓ）（特許文献１参照）、またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極のスリット（特許文献２参照）、またはそれらの組み合わせを用いることによって達成されることができる。このスリットは液晶のスイッチングを導くフリンジ電界を形成する。突起の傾斜は類似の効果を有する。上述の液晶の初期状態のホメオトロピック（垂直）配向は、ガラス基板に垂直しており、特選された負の誘電異方性を有する液晶分子は、電場に垂直に再配向する傾向がある。電極に電場が印加された時、突起またはスリットを有することで、液晶分子は、定義された方向で傾斜する。

垂直配向モードのＬＣＤのスイッチング時間は、材料とセル構成に制限される他、いわゆるリバースフロー効果（またはバックフロー効果）にも制限される。この現象は、高過ぎる電圧が垂直配向セルに印加されて、逆に長いスイッチング時間になった時に生じる。この現象は、下記の参照文献に説明されている。［１］ Ｄｅ Ｇｅｎｎｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｔ， Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ２ｎｄ Ｅｄ， Ｏｘｆｏｒｄ； Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ， （１９９５）； ［２］ Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒ Ｓ．， Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， ２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， （１９９２）； ［３］ Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ， Ｄｅｓｓａｕｄ， Ｈｅｃｔｏｒ， Ｈｕｇｈｅｓ， Ｂｏｅｒ， ＩＤＲＣ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ， １０−３， １２７−１３０ ２００６； ［４］ Ｄｅｓｓａｕｄ， Ｒｏｏｓｅｎｄａａｌ， Ｈｅｃｔｏｒ， Ｈｕｇｈｅｓ， Ｂｏｅｒ， ＩＤＷ’０６ Ｄｉｇｅｓｔ， ＬＣＴ７−２， ６５１−６５４， ２００６； ［５］ Ｓａｎｇ Ｓｏｏ Ｋｉｍ， Ｂｒｉａｎ Ｈ． Ｂｅｒｋｅｌｅｙ， Ｋｙｅｏｎｇ−Ｈｙｅｏｎ Ｋｉｍ， ａｎｄ Ｊａｎｇ Ｋｕｎ Ｓｏｎｇ， Ｊ． Ｓｏｃ． Ｉｎｆ． Ｄｉｓｐｌａｙ １２， ３５３ （２００４）．

より均一なスイッチングは、ディスプレイのドメイン数を増加することで得られることが知られている。しかし、従来技術の取り組みでは、電極の形状により、液晶のいくつかの領域が一切スイッチすることなく、これが全開孔率を減少するため、全開孔率を不利に減少する。また、画素サイズが小さくなった時、一切スイッチしない液晶セルの領域のサイズは、同じままである。よって、一切スイッチしない領域の割合が増し、全開孔率の減少となる。

ＶＡ−ＬＣＤモードは、透過と反射モードの両方で半透過型のディスプレイを可能にすることで興味深い。光学薄膜（ｆｏｉｌ）は、ディスプレイの最後の前面の画面の性能で、重要な役割を果たす。

良好な反射型ＶＡ−ＬＣＤは、ディスプレイの上部に円偏光子と、液晶層の後に反射体を配置することで得られることができる。円偏光子は、直線偏光子と、前記直線偏光子と液晶層との間の４分の１波長板の組み合わせによって得られることができる。そのオフモードでは、ディスプレイは黒色を表し、オンモードでは、最大の透過率に達することができる。図３ａは、干渉偏波（ｃｒｏｓｓｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）０°〜９０°に位置された４５μｍピクセルの模擬の光学応答を示している。図３ｂは、干渉偏波（ｃｒｏｓｓｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）４５°〜１３５°に位置された４５μｍピクセルの模擬の光学応答を示しており、図３ｃは、円偏光子間の４５μｍピクセルの模擬の光学応答を示している。最後に、図３ｄは、従来技術の４５μｍピクセルの液晶分子のディレクタ形状（ｄｉｒｅｃｔｏｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）を示している。これにより円偏光子は、４５μｍピクセルと組み合わさって最大の開孔率を提供することが分る。

半透過型のディスプレイでは、良好な働きをする反射領域（通常、黒色）を必要として、円偏光子をより重要なものにする。透過と反射モードの曲線との良好な適合性は、ダブルセルギャップ方法を用いることで得られることができる。

円偏光子よりも直線偏光子の方を選ぶいくつかの理由がある。直線偏光子は、より高い接触率、より少ない位相差フィルム、より薄い偏光子の堆積、より低い製造コストと、位相差フィルムの偏向に対してより強い特性を提供する。また、円偏光子の軸外性能は、直線偏光子の軸外性能より低いことが知られている。また、透過モードでは、λ／４波長板は必要でない。λ／４波長板を省くことで軸外性能が改善されることができる。

非常に小さい画素サイズと特に正方画素には、“ｆｌｏｗｅｒ ｔｙｐｅ”の光学応答が生じた時、開孔率の損失が大き過ぎるため、直線偏光子を液晶配向で用いることができない。図４ａ〜４ｄは、干渉偏波４５°〜１３５°に位置された２つの交差した偏光子の間の上部から底部の１００μｍと、６０μｍと、４５μｍと、２５μｍピクセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。これより分るように、孔径の損失は、画素サイズが減少するにつれて増加する。

Ｓｈｉｂａｚａｋｉ−ｓａｎ ｅｔ． ａｌ， “５７．５Ｌ： Ｌａｔｅ−Ｎｅｗｓ Ｐａｐｅｒ： ＭＶＡ Ｍｏｄｅ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｏｌｏｒ−ｗａｓｈ−ｏｕｔ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ ２００７ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ， ＳＩＤ ０７ ＤＩＧＥＳＴ， １６６５−１６６８では、より広い視野角の新しいマルチドメイン技術が説明されている。カラーフィルター（ＣＦ）側の最適化されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）スリットの設計を有する新しい画素構造が説明されており、直線偏光子を有するマルチドメイン（ＭＶＡ）モードの透過率を増加する。ＩＴＯスリットは、液晶分子の配向を４つ方向に提供するため、このような構成で直線偏光子を用いることができる。カラーフィルター基板にエッチングを行う欠点は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板よりも、より厳格なＩＴＯのエッチング設計基準（即ち、ＩＴＯスリットと間隙の最小サイズ）を要し、カラーフィルターを損傷せずにＣＦ基板をエッチングすることが難しいことである。

図５ａは、ＣＦ側の電極５０のＩＴＯホール（ｈｏｌｅ）５２の実施例を示している。図５ｂは、前述のＩＴＯホールを有するセルの液晶分子のディレクタ形状を示している。図５ｃ〜５ｄは、円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置されたＣＦ側のＩＴＯホールを有するセルの光学応答をそれぞれ示している。セルの中心の黒点は、ＣＦ側の電極５０のＩＴＯホールの位置で電場が無くなった時、スイッチされていない液晶層の一部に対応する。液晶層のスイッチされていない領域は、ＩＴＯホールのサイズと形状に関連している。この効果はＬＣＤの開孔率を減少する。

よって、従来の設計のいくつかの欠点を克服できるＬＣＤ設計を有することが望ましい。

米国特許第７２９５２７４号明細書 米国特許第６４２４３９８号明細書

垂直配向（ＶＡ）液晶ディスプレイ装置を提供する。

本発明の目的は、改善されたＬＣＤ装置を提供することである。特に、本発明の目的は、改善された開孔率を有するＬＣＤ装置を提供することである。本発明のもう１つの目的は、円偏光子の軸外性能を改善する直線偏光子を用いることができるＬＣＤ装置を提供することである。

また、本発明のもう１つの目的は、必要な薄膜（ｆｏｉｌ）の数とプロセスのステップ数を減少することでディスプレイのコストが減少されたＬＣＤ装置を提供する。

また、本発明のもう１つの目的は、液晶のスイッチング時間を改善したＬＣＤ装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、背流効果がなくされた、または減少されたＬＣＤを提供することである。

本発明の目的は、独立請求項に基づいたＬＣＤ装置によって達成されることである。本発明の有利な実施例と更なる実施例は、従属請求項の目的にある。

本発明に基づいたＬＣＤは、液晶分子を含む液晶層と、共通電極と、前記液晶層をスイッチングする電極セットを含む。液晶層は、前記共通電極と前記電極セットとの間に設置される。電極セットは、液晶層をスイッチングするのに提供される。電極セットは、前記液晶層の第１領域のスイッチングに提供される第１電極と、前記液晶層の第２領域のスイッチングに提供される第２電極を含む。第２領域は、前記第１領域を含まない前記液晶層の少なくとも一部の領域を含む。また、第１電極は、第２電極と対応した形状を有して、液晶分子の配向を実質的に２つの直交方向に配向させる。方形画素が用いられた通常のＶＡモードに比べると、本発明は、直線の交差した偏光子を用いることを可能にする。

本発明の実施例では、第１電極は十字状を有する。他の実施例では、第１電極は、十字状と長方形状の組み合わせに対応した形状を有し、十字状と長方形状の中心は、重複する。

実施例では、第２電極は、液晶層を覆う長方形状を有し、方形であることもできる。また他の実施例では、第１電極と前記第２電極は、実質的に共同して前記液晶層の全領域を覆う。この場合、全ての液晶層はスイッチされる。

他の実施例では、第２電極は、前記第１電極の少なくとも一部に重複した開口を有する。また他の実施例では、共通電極は、第１電極の少なくとも一部に重複した開口を有する。これは、自由な設計を可能にする。

第１電極と第２電極は、同一平面上にあることができ、または２つの平面上にあることができ、第１電極と第２電極は、誘電体層によって分割される。

実施例では、ＬＣＤ装置は、第１電極と第２電極を駆動するドライバユニットを含む。第１電極と第２電極は、異なる電圧と類似の電圧で駆動されることができる。

また他の実施例では、ＬＣＤ装置は、２つまたは２つ以上の断面を含み、共通電極と第１と第２電極は、液晶分子の配向を実質的に２つの直交方向で前記１つまたは１つ以上の断面のそれぞれに延伸させ、その中の２つまたは２つ以上の断面の第１電極の形状と／または方位は異なる。

また他の実施例では、ＬＣＤ装置は、透過型ＬＣＤ装置であり、直線偏光子は、ＬＣＤ装置の両外面にそれぞれ設置され、互いに直交の分極軸を有する。

他の実施例では、ＬＣＤ装置は、半透過型ＬＣＤ装置であり、反射型ＬＣＤセルと透過型ＬＣＤセルを含む。直線偏光子は、半透過型ＬＣＤセルに対応して液晶層の両外面にそれぞれ設置される。直線偏光子は、互いに直交の分極軸を有する。

本発明のもう１つの態様は、本発明に基づいたＬＣＤ装置を含む電子装置とＬＣＤ装置に接続され、ＬＣＤ装置に電力を供給する電力供給装置を含む。

本発明の液晶ディスプレイ装置によれば、改善された開孔率を有し、円偏光子の軸外性能を改善する直線偏光子を用いることができるＬＣＤ装置を提供することができる。また、必要な薄膜（ｆｏｉｌ）の数とプロセスのステップ数を減少することでディスプレイのコストが減少されたＬＣＤ装置を提供することもできる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

本発明は、垂直配向（ＶＡ）液晶ディスプレイに有用であり、特に、透過型ＬＣＤまたは半透過型ＬＣＤの透過部に有用である。

図１は、本発明の実施例に基づいたＬＣＤ１０を有する電子装置１の図である。電子装置１は、電力供給装置２０も有し、ＬＣＤ１０に接続されてＬＣＤ１０に電力を供給する。この実施例では、ＬＣＤ１０は、電子装置１の中に統合されたカラー、または単色の画像ディスプレイである。当業者には知られているように、電子装置１は、携帯電話、ＰＤＡ、ノート型パソコン、デスクトップ型パソコン、ＴＶ、カーメディアプレーヤー、ポータブルビデオプレーヤー、デジタルカメラ、ＧＰＳ、航空用ディスプレイと、ＬＣＤを含むその他の装置であることができる。

図２ａは、本発明の実施例に基づいてＬＣＤ１０の形状を更に説明している。ＬＣＤ１０は、液晶（ＬＣ）層１００と、共通電極１０２と、電極セット１０４と、２つのガラス基板１３０と、２つの偏光子１０８とを含む。偏光子１０８は、円偏光子または交差した偏光子であることができる。ＬＣＤ１０は、複数のセルを有することができるが図２ａでは、ＬＣＤ１０の１つのセルのみを示し、本発明を説明する。この実施例では、サブピクセルに対応した画素セルは、４０μｍ×４０μｍのサイズと４．１５μｍの厚さを有することができる。注意するのは、画素セルは、その他のサイズ、例えば、２０μｍ×２０μｍ、３０μｍ×３０μｍ、３９．５μｍ×３９．５μｍ、４０μｍ×８０μｍ、または他のサイズを有することができ、厚さは、１．５μｍより大きい、適合するものであることができる。図に示されるように、液晶分子が垂直に配合された（図２ａに示されていない）液晶層１００は、共通電極１０２と画素電極セット１０４との間に挟まれ、続いて２つのガラス基板１３０の間に挟まれ、続いて２つの偏光子１０８の間に挟まれる。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（図示されていない）側に設置された電極セット１０４は、液晶層１００のスイッチングに提供される。注意するのは、図２ｂに示されるように、ＬＣＤ１０は、他の構成要素、例えば基板１３０、カラーフィルター（ＣＦ）１４０、ＴＦＴ１５０を含むことができる。

共通電極１０２と、液晶層１００と、画素電極セット１０４は、液晶コンデンサを形成し、ＴＦＴ（図示されていない）のオフをした後、印加された電圧を保存する。データ電圧を提供された画素電極セット１０４は、共通電極１０２と共同して電場を発生し、液晶層１００の液晶分子を再配向する。従来の共通電極からなることができる共通電極１０２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）で作られることができる。従来の画素電極からなることができる画素電極セット１０４は、ＩＴＯまたはＩＺＯで作られることができるが異なる構造を有する。図２ａに示されるように、画素電極セット１０４は、第１電極１０４ａと、第２電極１０４ｂと、誘電体層１０４ｃ（ｅ．ｇ．例えば０．１μｍまたは０．２５μｍの厚さの酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）または炭化ケイ素（ＳｉＮ）層）を含み、第１と第２電極１０４ａ、１０４ｂとの間に設置される。この実施例では、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、平面電極である。当業者には知られているように、本発明は、２つの電極を有する電極セット１０４を限定するものではなく、２つ以上の電極とより多くの誘電体層とを有する電極セット１０４に提供されて電極を分割することもできる。

第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、駆動ユニット３０によって駆動される。第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、類似の電圧、または異なる電圧で駆動されるか、または異なる時間順序（ｅ．ｇ．異なる時間でオンにされる）に基づいて駆動されることができ、望みのスイッチング効果と液晶分子の方位を達成する。１つの順序では、まず、５Ｖの電圧が第１電極１０４ａに印加され、５ミリ秒後（ｍｓ）、６Ｖの電圧が第２電極１０４ｂに印加される。もう１つの順序では、４Ｖの電圧が第１電極１０４ａに印加され、５ミリ秒後（ｍｓ）、６Ｖの電圧が第２電極１０４ｂに印加される。または５Ｖの同じ電圧が第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂとの両方に印加されることができるが、第１電極１０４ａは、第２電極１０４ｂの前に５ミリ秒、オンにされる。上記にかかわらず、１つのＴＦＴと１つの蓄積コンデンサのみを用いて第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂをそれぞれ駆動することも本発明に含まれる。本発明に基づくと、駆動ユニット３０は、第１電極と第２電極に電圧を提供して、フリンジ電界を発生し、液晶層１００の中に少なくとも２つのドメインを提供する。前記各少なくとも２つのドメイン内の液晶分子の方位は、実質的に１つの方向にあり、前記少なくとも２つのドメインの１つのドメイン内の液晶分子の方位は、前記少なくとも２つのドメインのもう１つのドメイン内の液晶分子の方位に対して直交する。言い換えれば、本発明の利点を得るために、少なくとも２つのドメインが提供されて、少なくとも２つのドメイン内の液晶分子の方位が互いに垂直しなければならない。好ましくは、セルの液晶層４つの異なるドメインを含み、４つのドメイン内の液晶分子の方位が互いに異なって垂直な方向上にあることである。

画素電極の従来の設計に比べると（ｅ．ｇ．単一方形電極を用いて液晶層の全領域を覆う）、第１電極１０４ａは、液晶層１００をスイッチングする特殊な形状を有することができる（後に図に示される）。実施例では、第１電極１０４ａは、フリンジ構造（図２ａに示されない）を有し、液晶層１００の全領域を覆う方法に取って代わって、フリンジ電界を発生して第１領域１００ａをスイッチングする。液晶層１００のスイッチされた領域は、第１電極１０４ａと共通電極のサイズと形状に関連する。例えば、小さいサイズの第１電極１０４ａは、小さい領域１００ａの液晶層１００の液晶分子を効果的にスイッチできるだけで、スイッチされた領域１００ａの形状は、第１電極１０４ａの形状とほぼ類似する。図６ａは、第１電極１０４ａの実施例を示しており、図６ｂは、対応する液晶分子のディレクタ形状を示している。また、図６ｃは、円偏光子に位置された図６ａに示された第１電極を有するセルの模擬の光学応答を示している。それに対して、図６ｄは、０°〜９０°の交差した偏光子に位置された同じセルの模擬の光学応答を示している。

第１電極１０４ａの形状に関しては、本発明は、特定することを望まないが、垂直と水平方向に延伸した少なくとも２つの部分を有し、多種多様なドメインのスイッチング効果を提供する。例えば図６ａに示されるように、第１電極１０４ａは、十字状と長方形状の組み合わせに対応した形状を有するため、異なる水平方向と垂直方向に延伸した４つの部分を有する。また、第１電極１０４ａを図２ａのＬＣＤ１０内に組み込んだ時、第１電極１０４ａは、第１電極１０４ａは、上述の実施例の第２電極のサイズに対応する３５μｍ×３５μｍの方形内に設置される。

また、スイッチングの均一性を得るために、実施例に示されるように第１電極１０４ａは、対称形状を有することができる。この対称形状は、線対称または点対称であることができる。

当業者には知られているように、上述の第１電極１０４ａの配列は、背流効果を低下させ、早いスイッチングに導かれることができるがこれを限定するものではない。増加された第１電極１０４ａのエッジの数は、背流効果を効果的に低下させることができる。図６ｃと図６ｄから見られるように、第１電極はそれ自身が充分な開孔率を提供しない。同時に液晶セルの高い開孔率を保持することが望ましい。そのために、電極セット１０４の第２電極１０４ｂは、図２ａに示されるように、液晶層１００の第２領域１００ｂをスイッチするように構成される。注意するのは、本発明では、第２領域１００ｂが液晶層の少なくとも一部の領域を含み、第１領域１００ａが含まなければ、第２領域１００ｂは、第１電極１０４ａの第１領域１００ａに重複することができる、または重複することができず、第１電極１０４ａによって影響されないこれらの液晶分子が第２領域１００ｂの電場によって導かれることができる。他に注意することは、電圧が第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂに印加された後、第１領域１００ａと第２領域１００ｂの“境界”は、所定の時間（ｅ．ｇ．２０または１００ｍｓ）で既定の透過率によって判定されることができる。よって、第２電極１０４ｂとともに第１電極１０４ａを配置することで、第１電極１０４ａのみの配置よりもより高い開孔率が得られる。

図７ａは、本発明の実施例１に基づいた一組の電極を示している。一組の電極は、ＬＣＤ装置１０の画素セルに構成されることができる。第１電極１０４ａは、十字状と長方形状の組み合わせに対応した形状を有し、十字状と長方形状の中心７４が重複する。第２電極１０４ｂは、液晶層１００の全領域を覆う。小さい領域１０４ｄは、第２電極１０４ｂによって覆われない。この領域は、隣接の画素セルの第２電極間の境界を形成する。セルの側辺に沿った領域の幅は、２μｍから約１５μｍの範囲にある。第１と第２電極は、この実施例では上方に互いに配置され、第１電極１０４ａは、液晶層１００と第２電極１０４との間に設置される。図７ｂは、図７ａに示された一組の電極を有するセルの液晶分子のディレクタ形状を示している。セルの中心の液晶分子は、実質的に２つの直交方向に配向される。ＬＣＤがオンにされた時、液晶層１００は、４つのドメインを含み、各ドメインでは、液晶分子は、主に２つの直交方向の中の１つの方向に配向される。

図７ｃ〜図７ｄは、円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置された図７ａに示された一組の電極を有するセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。図７ｃ〜図７ｄに見られるように、開孔率は、第２電極を提供することで大きく改善される。

この実施例では、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、誘電体層によって分割され、第１と第２電極に印加された電圧は、同じ電圧であることができる。第１電極１０４ａと共通電極１０２との間の距離と、第２電極１０４ｂと共通電極１０２との間の距離は、異なるスイッチング電圧を液晶層１００に提供するのに充分である。これは、４つのドメインを提供することを可能にする。液晶分子の方向は、各ドメインに対して直交する４つのドメインを有することで、軸方向上であまり多くの開孔率をなくすことなく、円偏光子に代わって直線（交差した）偏光子を用いることを可能にさせる。直線偏光子を用いることで、透過型ＬＣＤ装置の製造コストを減少することを可能にする。また、これは軸外性能を改善する。一組の電極の使用は、カラーフィルター側の電極のＩＴＯホールに対応して開孔率を改善する。共通電極と一組の電極が実質的に両側で液晶層の全領域を覆った時（即ち有効領域にホールがない）、共通電極と一組の電極との間の液晶分子の大きな領域は、スイッチされる。第１と第２電極によって覆われた領域に沿った小さいストライプ１０４ｄは、隣接の画素セルの一組の電極間の境界を形成し、液晶層内の領域１０４ｄは、ほぼスイッチされない。

第１電極１０４ａに比べ、第２電極１０４ｂの形状は、重要性が低く、背流効果との関係が低下する。第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂが異なる層の場合、第２電極１０４ｂの形状は、従来の方形と平面形状を有する画素電極に類似する。垂直から透視してみると、第２電極１０４ｂは、第１電極１０４ａを覆い、第２電極１０４ｂは、実質的に液晶層１００の全領域を覆い、高い開孔率を確保する。また、図２ａのＬＣＤ１０の中に組み込まれた時、第２電極１０４ｂは、３５μｍ×３５μｍの方形となることができる。よって、第２領域１００ｂは、第１領域１００ａが含まない液晶層１００の少なくとも一部の領域を含む。また、第２領域１００ｂによって含まれた液晶層１００の少なくとも一部の領域は、異なる平行方向と垂直方向に延伸する少なくとも２つの部分を有する。

図８ａ〜８ｃは、本発明の実施例２に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。図８ａは、共通電極１０２を示し、図８ｂは、一組の電極の第１電極１０４ａを示し、図８ｃは、一組の電極の第２電極１０４ｂを示している。この実施例では、第１電極１０４ａは、十字状を有する。

図９ａ〜９ｃは、本発明の実施例３に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。この実施例では、第１電極１０４ａは、乗算記号または４５度回転された十字状（図８ｂに示された）の形状を有する。直線偏光子を用いる時、この実施例は、液晶分子の方位が０〜９０°の方向にある利点（図８に示された）を有する。このＬＣＤ１０は、人が着用する偏光メガネで観察された時、有利である。垂直または平行方向でディスプレイ１０を見ても観察者は、同じようなディスプレイ内容を見ることができる。

図１０は、４５度回転した第１実施例の第１電極の形状に対応した第１電極１０４ａのもう１つの実施例を示している。

図１１は、第２電極１０４ｂのホールまたは開口の形状が図８Ｂに示された第１電極１０４ａの形状に対応した実施例を示している。このケースでは、第２電極１０４ｂ自身は、セル内の液晶層１００の全領域を覆わず、第２電極１０４ｂも第１電極１０４ａを覆わない。現在では、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、実質的に液晶層１００の全領域を共同して覆い、高い開孔率を確保する。また、図２ａのＬＣＤ１０の中に組み込まれた時、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂの両方は、３５μｍ×３５μｍの方形内に設置される。高い開孔率は、第２電極１０４ｂが第１電極１０４ａによって覆われた領域と重複する１つまたは１つ以上の開口を有すれば、確保することができる。前記液晶層１００の側辺に１つの電極のみを有するＬＣＤ装置に比べ、前記第１電極１０４ａの少なくとも一部に重複する開口と、前記第１電極１０４によって覆われない領域を有する任意の第２電極１０４ｂは、ＬＣＤ１０の開孔率を改善する。

図２ａを再度参照下さい。第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、誘電体層１０４ｃ（ｅ．ｇ．酸化ケイ素または窒化ケイ素）によって分割される。同じ電圧に提供された時、この配向の第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、共通電極１０２と共同して異なる電気容量を提供することができる。よって、４つの方向（２つの直交方向）の液晶分子の配向を提供する、異なるスイッチング効果を発生するため、このような構造で直線偏光子を用いることを可能にさせる。

第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、フォトリソグラフィーとウェットエッチングプロセスによってパターン化されることができ、電極の伝送に限定されるものではない。注意するのは、図２ａと図２ｂでは、第１電極１０４ａは、第２電極１０４ｂの上方に設置されるが、他の実施例では、第２電極１０４ｂが第１電極１０４ａの電場を遮蔽しなければ、第１電極１０４ａは、第２電極１０４ｂの下方に設置されることができる（即ち、第１電極１０４ａは、基板１３０の上の電極がエッチングされた基板１３０に近くなる）。本実施例では、第２電極１０４ｂの開口の一部の領域は、第１電極１０４ａに重複する。

図２ｃと図１２は、電極セットのもう１つの実施例を表している。この実施例では、第１電極１０４ａは、図８ｂの第１電極と類似しており、第２電極１０４ｂは、電気的接触を生じることなく、第１電極１０４ａを包囲する開口を有する。この実施例では、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、図２ｃに示されるように、基板１３０の上の同一平面上にある。第２電極１０４ｂは、第１電極１０４ａの形状に対応した開口を有する。この利点は、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂがフォトリソグラフィープロセスで同時に形成されることができることである。また、個別に駆動されることで、同一平面上の第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂは、高い開孔率を保持したままで従来の単一画素電極から異なるスイッチング効果を作り出すことができる。この実施例では、図１に示された駆動ユニット３０は、第１電極１０４ａと第２電極１０４ｂに異なる電圧を提供して液晶層１００にフリンジ電界を提供しなければならない。小さい領域１０４ｄは、第１と第２電極によって覆われた領域に沿って隣接の画素セルの一組の電極間の境界を形成する。

図１３ａ〜１３ｃは、本発明の実施例４に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。この実施例では、液晶配向は、カラーフィルター側の共通電極１０２と一組の電極の組み合わせによって得られる。実施例４が図８に示された実施例と異なる点は、共通電極１０２が開口１３１を含みことである。開口の中心１３１は、図１３ｂに示されるように交差状の第１電極１０４ａの中心と重複する。図１３ｃは、第２電極１０４ｂに対応した実施例を示している。今実施例は、図７に示された実施例のような類似の光学特性を提供する。

図１４ａ〜１４ｃは、本発明の実施例５に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。この実施例では、液晶セルは、前述の実施例のように長方形であるが方形の設計ではない。液晶セルは、３つの方形区画（セクション）１４０、１４１、１４２を含む。図１４ａでは、共通電極１０２を示している。図１４ｂでは、一組の電極の第１電極１０４ａを示しており、図１４ｃでは、第２電極１０４ｂを示している。この実施例では、各区画は、異なる形状の第１電極を含む。

図１５ａは、半透過型液晶ディスプレイに用いる第１電極の実施例を示している。このような実施例では、液晶セルの透過部分１５０は、共通電極と一組の電極を含み、液晶セルの反射部分１５１は、共通電極と１つの他の電極を含む。反射部分１５１の他の電極と透過部分１５０の第２電極１０４ｂとの組み合わせの実施例は、図１５ｂに示される。好ましくは、液晶層の透過部分１５０は、直線偏光子の間にあり、液晶層の反射部分１５１は、円偏光子の間にある。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することが可能である。従って、本発明が請求する保護範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

本発明の実施例に基づいた電子装置のブロック図である。 実施例に基づいたＬＣＤの画素セルの断面を示している。 実施例に基づいたＬＣＤの画素セルの構成要素の断面を示している。 もう１つの実施例に基づいたＬＣＤの画素セルの構成要素の断面を示している。 干渉偏波（ｃｒｏｓｓｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）０°〜９０°に位置された４５μｍピクセルの模擬の光学応答を示している。 干渉偏波（ｃｒｏｓｓｅｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）４５°〜１３５°に位置された４５μｍピクセルの模擬の光学応答を示している。 円偏光子間の４５μｍピクセルの模擬の光学応答を示している。 従来技術のセルの中心の４５μｍピクセルの液晶分子のディレクタ形状を示している。 干渉偏波４５°〜１３５°に位置された１００μｍと、６０μｍと、４５μｍと、２５μｍピクセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 干渉偏波４５°〜１３５°に位置された１００μｍと、６０μｍと、４５μｍと、２５μｍピクセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 干渉偏波４５°〜１３５°に位置された１００μｍと、６０μｍと、４５μｍと、２５μｍピクセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 干渉偏波４５°〜１３５°に位置された１００μｍと、６０μｍと、４５μｍと、２５μｍピクセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 ＣＦ側のＩＴＯホール（ｈｏｌｅ）の実施例を示している。 ＣＦ側のＩＴＯホールを有する従来技術のセルの液晶分子のディレクタ形状を示している。 円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置されたＣＦ側のＩＴＯホールを有する従来技術のセルの光学応答をそれぞれ示している。 円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置されたＣＦ側のＩＴＯホールを有する従来技術のセルの光学応答をそれぞれ示している。 本発明に基づいた第１電極の実施例を示している。 図６ａに示されたセルの中心に位置された第１電極を有するセルの液晶分子のディレクタ形状を示している。 円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置された図６ａに示された第１電極を有するセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置された図６ａに示された第１電極を有するセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 本発明の実施例１に基づいた一組の電極を示している。 図７ａに示されたセルの中心に位置された一組の電極を有するセルの液晶分子のディレクタ形状を示している。 円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置された図７ａに示された一組の電極を有するセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 円偏光子と０°〜９０°の交差した偏光子に位置された図７ａに示された一組の電極を有するセルの模擬の光学応答をそれぞれ示している。 本発明の実施例２に基づいた共通電極（ａ）と一組の電極（ｂ）と（ｃ）の組み合わせを示している。 本発明の実施例２に基づいた共通電極（ａ）と一組の電極（ｂ）と（ｃ）の組み合わせを示している。 本発明の実施例２に基づいた共通電極（ａ）と一組の電極（ｂ）と（ｃ）の組み合わせを示している。 本発明の実施例３に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例３に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例３に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 第１電極のもう１つの実施例を示している。 第２電極のもう１つの実施例を示している。 本発明の実施例に基づいた同一平面上の第１電極と第２電極を示している。 本発明の実施例４に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例４に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例４に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例５に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例５に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 本発明の実施例５に基づいた共通電極と一組の電極の組み合わせを示している。 半透過型液晶ディスプレイに用いる第１電極の実施例を示している。 半透過型液晶ディスプレイに用いる第２電極の実施例を示している。

符号の説明

１ 電子装置
１０ ＬＣＤ
１００ 液晶層
１００ａ 第１領域
１００ｂ 第２領域
１０２ 共通電極
１０４ 電極セット
１０４ａ 第１電極
１０４ｂ 第２電極
１０４ｃ 誘電体層
１０４ｄ 領域
１０８ 偏光子
１３０ ガラス基板
１３１ 開口
１３２ 中心
１４０、１４１、１４２ 区画
１４０ カラーフィルター
１５０ 薄膜トランジスタ
１５１ 反射部分
２０ 電力供給装置
３０ ドライバユニット
５０ 電極
５２ ＩＴＯホール
７４ 中心

Claims (10)

1. 液晶ディスプレイ装置であって、
   液晶分子を含む液晶層、
   共通電極、及び
   前記共通電極と当該電極セットとの間に設置される前記液晶層をスイッチングする電極セットを含み、
   前記電極セットは、
   前記液晶層の第１領域のスイッチングに提供される第１電極、及び
   前記液晶層の第２領域のスイッチングに提供される第２電極
   を含み、
   前記第２領域は、前記第１領域を含まない前記液晶層の少なくとも一部の領域を含み、前記第１電極は、前記第２電極と協働して前記液晶分子の配向を実質的に２つの直交方向に配向させる形状を有し、前記第１電極は、十字状と長方形状との組み合わせの形状を有し、前記十字状と長方形状の中心は重複する、
   液晶ディスプレイ装置。
2. 前記第２電極は長方形状を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
3. 前記第１電極と前記第２電極は共同して、前記液晶層内に画成される画素セルの実質的に全領域を覆う請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
4. 前記第１電極と前記第２電極は、誘電体層によって分離される請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
5. 当該液晶ディスプレイ装置は、前記第１電極と前記第２電極を駆動するドライバユニットを更に含み、前記第１電極と前記第２電極は、異なる電圧で駆動される請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
6. 当該液晶ディスプレイ装置は、２つ以上の区画を含み、前記共通電極と前記第１電極と前記第２電極は、前記２つ以上の区画のそれぞれにおいて前記液晶分子の配向を実質的に２つの直交方向に配向させることを可能にするよう延在し、前記２つ以上の区画で前記第１電極の形状及び／又は方位が異なる請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
7. 当該液晶ディスプレイ装置は透過型液晶ディスプレイ装置であり、互いに直交する分極軸を有する直線偏光子が当該液晶ディスプレイ装置の両外面にそれぞれ設置されている、請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
8. 請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置、及び
   前記液晶ディスプレイ装置に接続され、前記液晶ディスプレイ装置に電力を供給する電力供給装置、
   を含む電子装置。
9. 液晶ディスプレイ装置であって、
   液晶分子を含む液晶層、
   共通電極、及び
   前記共通電極と当該電極セットとの間に設置される前記液晶層をスイッチングする電極セットを含み、
   前記電極セットは、
   第１の中心に関して２つの直交方向に対称的に延在する第１形状を有する第１電極であり、前記液晶層の画素の第１領域のスイッチングに提供される第１電極、及び
   第２の中心に関して２つの直交方向に対称的に延在する第２形状を有する第２電極であり、前記液晶層の前記画素の第２領域のスイッチングに提供される第２電極
   を含み、
   前記第２領域は、前記第１領域を含まない前記液晶層の前記画素の少なくとも一部の領域を含み、前記第１電極の前記第１形状は、前記第２電極の前記第２形状と協働して２つの実質的に直交する方向での前記液晶分子の配向を可能にし、前記第１形状は十字状と長方形状との組み合わせであり、前記十字状と長方形状の中心は平面図において重複する、
   液晶ディスプレイ装置。
10. 前記第２形状は長方形状である、請求項９に記載の液晶ディスプレイ装置。

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