JPS61121087A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は情報機器ないし映像機器に使用される高性能の
液晶表示装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般にＸ−！マトリクス型液晶表示装置では。

Ｘ電極とＸ電極は第１図に示す如く、平行帯状電極群よ
り成り、これらが液晶層をはさみ互に直交するように配
置され、電極交点部分が１画素に相当しており、１画素
内では、周辺の電界の乱れを無視すれば、平等電界が印
加される様に構成されている。しかるに、大量の情報を
表示する為の画素数の多いマトリクス型表示パネルでは
、クロストークを防止し鮮明な表示を達成するには、各
画素は電気光学特性に於文明確な閾値特性を有していな
ければならず、もっばら液晶材料の特性向上に期待が工
せられている。

一方，Ｙ−Ｙ電極間に液晶をはさみ込んだ、いわゆる単
純マトリクス型の表示装置では、上に述べた閾値特性の
不十分さ故に映像等の大容量表示が困難なことから各画
素に薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと略す）、ＭＯＳ−
ＦＩＴ　、非直線抵抗素子（バリスタ、ダイオード、Ｍ
ＩＭなど）等を付加するいわゆるアクティブマトリクス
の開発が盛んであり、既にＴＦＴやＭＯＳ−ＦＩＣＴを
導入したアクティブマトリクス型液晶テレビが市販され
るに到っている。

この様なアクティブマトリクス型液晶ＴＶでは表示の目
的が映像であるが故に、中間調を忠実に再生しなければ
ならず、単純マトリクスに於て大容量の２億表示を実現
する時とは、全く逆に、液晶には、輝度−電圧特性に於
て、なだらかなカーブを描くものが要求される。

現在広く用いられているねじれネマチック液晶（以下Ｔ
Ｎ液晶と呼ぶ）は、いずれの用途に於ても中途半波な特
性を示し、走査線数の多い単純マトリクスによる２値表
示ないし、階調再現性に優れたアクティブマドＩＪクス
型映像表示のいずれも不満足な状態であった。

発明の目的 本発明は、コントラストに優れた大容量の単純マトリク
スによる２値表示ないし１階調再現性に優れたアクティ
ブマドＩＪクス型映像表示を実現することを目的とする
。

発明の構成 本発明の液晶表示装置は、液晶層をはさむ一対の電極が
、１画素を単位として、少くとも一方が模様状に形成さ
れてあり、液晶層に強制的に不均一電界を印加し、従来
の如き、平等電界が印加されるように構成された装置で
は達成しえなかった電気光学特性を実現するところに特
徴を有する。。

実施例の説明 以下図面に従って本発明の液晶表示装置の構成について
のべる。

τＮ液晶セルは電極面に対して液晶分子が若干のチルト
角を有する状態でほぼ平行に配列し、上下電極間で分子
が互に９０’　ねじれる様に配向させてあり、パネルの
外側には、一対の偏光板が偏光軸が互に平行（ネガ型）
ないし垂直（ポジ型）になる様に設けられている。偏光
板の偏光軸の方向は、最も近い液晶分子の方向に一致し
ているか直交するかいずれかである。

実際のネガ型ＴＮセルの輝度（Ｂ）と印加電圧（Ｖ）の
関係を第２図曲線１で示す。これは第１図に示す如き電
極構成の場合、すなわち１画素に相当する液晶部分には
、実質的に平等電界が印加される場合の特性である。第
２図の輝度−電圧特性に於て、輝度が１０％変化する電
圧を閾値電圧ＶＴといい、輝度が９０％変化する電圧を
ｖ８とすると、閾値特性γとは、γ＝ｖ８／ｖＴ　で与
えられ、単純マトリクスで大容量表示を実現するには、
γ値ができるだけ１に近い特性が要求され、一方、アク
ティブマトリクス等に於て階調を忠実に再現しようとす
ると、駆動電圧の許す範囲内でできるだけ大きなγ値を
示す液晶が要求される。

すなわち前者の目的には曲線２の特性が、後者の目的に
は曲線３の特性が望ましい訳である。その為に従来は、
上記目的に応じて液晶材料組成を変える手法が主として
とられていたが、γ値を変えると必然的に応答速度や、
使用温度範囲、閾値電圧等が変わってしまい、目的に合
った液晶材料組成を見出すことははなはだ困難な作業で
あり、総合的な特性からみて、γ値には相当な妥協を強
いられるのが実情である。

本発明は、セルのγ値を変化させるのに、画素に印加さ
れる電界の強度分布も深く係っていることを見出したこ
とに基づく。

すなわち第３図に示す如く、１画素を単位として電極を
模様状に形成し、従来とは異って、画素に強制的に不均
一電界を印加するように構成すると、一般に閾値電圧Ｖ
？の変動を伴うものの、γ値を大きく変化させうろこと
が見出された。

電極の模様は第３図以外に、１画素を単位として描けば
、第４図のように種々のものが考えられる。いずれにし
ても通常のマトリクス表示パネルでは、画素の大きさは
０・２〜０．５Ｍ１ｌ程度の正方形ないし長方形が一般
的であり、液晶層をはさむ電極間ギャップは６μｍ〜１
０μｍ程度のものである。

すなわち通常画素の幅は厚みにくらべて数１０倍の、書
籍形状であり画素のサイズにくらべて電極のない部分（
図では黒線で示されている）が太すぎたり、まばらであ
ったりすると１画素内部で肉眼で識別される濃淡が生じ
て好ましくない。この様な場合は、たとえば、第３図に
示すような４つの模様で１画素を構成するように１画素
内の模様を細分化する必要がある。尚、対向する電極の
一方のみを模様状にしても、両方とも同一ないし異った
模様状にしてもよい。通常ＴＮ液晶では電極は厚み１０
００入前後のスズ入り酸化インジウムをガラスやプラス
チック基板上に蒸着ないしスパッタにより成膜した透明
電極より成り、第４図の如き模様は、フォトエッチない
しリフトオフ法ないしはレーザカッティング法により形
成できる。

いずれにしても，Ｙ、Ｙ帯状電極を横断してしまうと、
電極は断線してしまうから、横切らない範囲内で模様化
する必要がある。

薄膜トランジスタ等を絵素単位で設けたアクティブマト
リクスパネルでは、ＴＰＴアレーを構成した基板側に画
素電極を有し、対向電極側は表面面全面に渡って均一な
共通電極であり，Ｙ−Ｙマトリクスは、ＴＰＴを設けで
ある基板側に構成されている。この様な場合は、ＴＰＴ
基板側の各画素電極を各々第４図の如き模様に構成する
か、ないしは１画素に対応する共通電極側に設けるか、
両者共に設けて、上下電極模様の組合わせ効果を利用す
ればよい。

従来のような均一電極では、電極面に平行な液晶層断面
では、液晶分子のチルト角、ツイスト角は一定と見なせ
たが、不均一電界により駆動される本発明のセルでは、
ミクロ的に見れば各液晶層断面に於ても、チルト角、ツ
イスト角は一定ではない。γ値に影響する因子は、電極
模様、電極溝幅、長さ及び溝ピッチ、電極間ギャップ等
のセル構成パラメータの他、液晶の弾性定数と誘電率、
屈折率異方性等の液晶材料パラメータによって決定され
、上記セル構成パラメータをどのように設定すると所定
の液晶材料を用いて、γ値を小さくないし大キくシうる
か、解析的な解を見出すには到っていない。

発明の効果 本発明においては、所定の液晶材料を用いて、単に電極
を模様化するのみでγ値を操作しうろことが可能であり
、単純マトリクス高デユーテイの大容量表示に有用なだ
けでなく、映像表示には不可欠な良好な階調再現を果た
しうるセルを構成でき、液晶を用いた情報機器、映像機
器の高性能化に大きく貢献しうるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のＸ−Ｙマトリクス形液晶表示パネルのＸ
、Ｙ電極構成を示す構成図、第２図はネガ型液晶表示セ
ルの輝度−電圧特性を示す特性図。 第３図は本発明の１画素に不均一電界を印加する為の電
極模様の１例を示す図、第４図は本発明に用いることの
できる電極模様の他の例を示す図である。 １・・・・・・従来の第１図の電極構成で得られる特性
曲線、２，３・・・・・・本発明の不均一電界型液晶セ
ルで得られる特性曲線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１６第　
１　因 Ｙ電極 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互に直交する平行帯状電極群を有する一対の基板
   間に液晶層がはさまれてなるＸ−Ｙマトリクス型液晶表
   示装置に於て、Ｘ，Ｙ電極の交点に当る１画素を単位と
   して、ＸないしＹ電極の少くとも一方が模様状に形成さ
   れてあり、液晶層に不均一電界を印加するようにしたこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
2. （２）アクティブマトリクスアレーと、これと対向する
   電極間に液晶層がはさまれてなるアクティブマトリクス
   型液晶表示装置に於て、アクティブマトリクスアレー側
   に設けられた画素電極ないしは、これと対向する電極の
   少くとも一方が１画素を単位として、模様状に形成され
   てあり、液晶層に不均一電界を印加するようにしたこと
   を特徴とする液晶表示装置。