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JP2565639C - - Google Patents

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JP2565639C
JP2565639C JP2565639C JP 2565639 C JP2565639 C JP 2565639C JP 2565639 C JP2565639 C JP 2565639C
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
substrate
display device
display area
Prior art date
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Japanese (ja)
Original Assignee
インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】 本発明は、液晶表示装置に関するものである。特に、マルチドメインを有すホ
メオトロピック液晶表示装置及びツイスト・ネマティック液晶表示装置に関する
。 【0002】 【従来の技術】 平面パネル表示装置は、コンピュータ技術分野において及び情報の表示装置が
重視される他の技術分野において、益々その重要度が増してきている。この形式
の表示装置は、重量、大きさを小さくすることができ、従って情報を表示するた
めのコストを低減することができるという特徴がある。 【0003】 液晶表示装置は、ほぼ全ての実用的な平面パネル表示装置に最終的に利用され
ることになる技術としては最も有望なものと考えられる。小型カラーテレビ及び
ノートブック型あるいはラップトップ型コンピュータに使用されるような大きさ
のモノクロ平面パネル表示装置において大きな成果を上げてきた。しかしながら
、どのような角度から視ても高画質が得られる真空管表示装置と違って、汎用的
な液晶表示装置は、表示装置の面に垂直な方向以外の角度から視た場合は、コン
トラストあるいはコントラスト・リバースが損なわれてしまう。この原因は、平
面パネル表示装置を形成する液晶表示装置セル内の液晶材料分子と光との相互作
用である。液晶材料分子と垂直以外の入射角で表示装置セルを通過する光との相
互作用は、垂直に入射する光とのそれとは異なる。光が透過する(白色)状態と
透過しない(黒色)状態との間のコントラストが大幅に低下するため、そのよう
な表示装置を使用することは、平面パネル型テレビ及びコンピュータ用の大型画
面など、多くの用途において望ましくないことになる。 【0004】 この問題を解決するべく、多くの試みがなされてきた。例えば、一方の基板(
その上に能動素子を有していない)の断面を三角状あるいは鋸状に形成すること
によって、異なる領域間のコントラスト比が平均化されるようにしている。この
方法は、製造コストが高くなるため、実用的解決法とは考えられていない。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】 本発明の主要な目的は、広い視角に渡って高いコントラストが得られる液晶表
示装置を提供することである。 【0006】 本発明の別の目的は、表示素子が明状態にあるときは、相対的に高い割合の光
が表示装置を透過する、液晶表示装置を提供することである。 【0007】 本発明のさらに別の目的は、ドメインの境界が確実に固定されており、かつ局
所的なセル条件の変動によって変化しないようなマルチドメイン・セルを有す液
晶表示装置を提供することである。 【0008】 本発明のさらに別の目的は、アクティブ・マトリクス液晶表示装置において上
記の目的を実現することである。 【0009】 【課題を解決するための手段】 本発明による液晶表示装置は、複数の電極をその上に有す第1の基板と、共通
電極をその上に有す第2の基板と、該第1の基板と該第2の基板との間に入れら
れている液晶材料とからなる。共通電極は、空き部分のあるパターンを有し、そ
れによって表示装置の表示素子が一つ以上の液晶ドメインを有すことができる。
共通電極は、空き部分のあるパターン以外のところでは連続している。 【0010】 さらに、本発明による液晶表示装置は、アクティブ・マトリクス方式の一つで
ある。それは、マルチドメイン・ホメオトロピック液晶表示装置か、あるいはマ
ルチドメイン・ツイスト・ネマチック液晶表示装置でもよい。ゲート・ラインと
データ・ラインが一方の基板状に置かれており、かつクロスオーバー領域におい
て互いに絶縁されているクロスオーバー型表示装置でもよく、あるいはゲート・
ライン、画素電極、能動素子が一方の基板上にあり、対向する基板上に本発明に
よる空きのあるパターンを有すデータ・ラインがある、非クロスオーバー型表示
装置でもよい。 【0011】 【実施例】 図1を参照すると、汎用的な液晶表示装置20は、ガラス等の透明な材料で形
成される第1の基板22と第2の基板24を含む。これら2枚の基板は、非常に
精確に互いに平行になるよう配置されており、通常、ほぼ4から7ミクロンの距
離で互いに離れている。そして2枚の基板間に閉じられた内部空間を形成するた
め、それらの端部(図示せず)は封止されている。基板24は、その上に連続的
な電極28が蒸着されており、この連続電極は、好ましくは、酸化錫インジウム
(ITO)等の導電性透明薄膜層から構成され、かつ、画素に対応する位置にお
いて微小な開口パターン(以下、空き部分、切り取った部分、スロットとも呼ぶ
) が穿設されている。基板22は、その上にアレー状電極26が蒸着されており、
この電極は液晶表示装置の画素を形成するものである。基板22上にはさらに、
電極膜が蒸着されていない選択された領域に、ダイオードまたは薄膜トランジス
タ(TFT)30等の半導体素子が形成されている。公知のように、1つの画素
のために1個またはそれ以上のTFT30が設けられている。それぞれのTFT
30は、導電性のゲート・ライン32及び図示されていないデータ・ラインによ
って制御される。それらのラインは、基板22上に蒸着されており、それぞれの
TFT30のソースがそれぞれの電極26に電気的に接続されている以外は、電
極26とは電気的に接続されないようになっている。さらにゲート・ライン32
及びデータ・ライン(図示せず)は、クロスオーバー領域において互いに絶縁さ
れている。 【0012】 液晶材料36は、基板22と24の間の空間を満たしている。この材料の特性
は、液晶表示装置20の動作モードに依存しており、これについては以下におい
てさらに詳細に説明する。 【0013】 液晶表示装置の内面を、それぞれ配向層38及び40で被覆することによって
、液晶材料36の分子の境界条件を与えてもよい。 【0014】 ホメオトロピック型液晶表示装置の場合は、基板表面の境界近傍の液晶分子は
、その長軸が基板表面に対して僅かなプレティルト角をもってほぼ垂直になるよ
うに配向しており、通常その傾きは基板に垂直な方向から1度か2度ずれた程度
である。ツイスト・ネマティック型液晶表示装置の場合は、基板表面の境界近傍
の液晶分子は、その長軸が基板表面に対して、僅かなプレティルト角(やはり1
度か2度程度の傾き)をもってほぼ平行になるように配向している。 【0015】 ある種の液晶表示装置については、基板22及び24の外面上に、光学的補償
膜42及び44が設置されている。最後に、偏光膜46及び48がそれぞれ、光
学的補償膜42及び44を被覆している。 【0016】 図1に記載されている形式の汎用的な液晶表示装置は、パネル底面(基板22
側)に置かれた光源(図示せず)によって照らされており、パネル上面(基板2
4側)から視ることになる。 【0017】 本発明の様々な実施例である電極パターンは、図面及び以下に記載されている
。 【0018】 図2から図9には、マルチドメイン・ホメオトロピック・セルによる液晶表示
装置の様々な電極の実施例が記載されている。簡潔にするために、TFT、ゲー
ト・ラインあるいはデータ・ラインは示されていない。本発明においては、ホメ
オトロピック・セルは、電極間に電場が印加されていないときに、基板に対して
垂直な方向に液晶材料の分子が配向することを利用する。汎用的な液晶表示装置
とは対照的に、僅かなプレティルトが不必要であり、従ってラビング処理も行わ
れない。この液晶表示装置は、誘電異方性が負でなければならない。典型的な材
料としては、ドイツのE.Merck Darmstadt社によって製造され
ているZLI−4788あるいはZLI−2857があり、EMインダストリ社
を通して米国でも入手できる。 【0019】 技術的に知られているように、ホメオトロピック・セルは、基板に対して垂直
以外の方向から液晶表示装置に入射してくる光の漏れを低減するための光学的補
償膜を使用している。最も効果を上げるために、液晶表示装置セルにおける液晶
材料層の厚さ及び複屈折(常光線に対する屈折率と異常光線に対する屈折率の差
)が、補償膜の厚さ及び複屈折と同じになるように作られている。 【0020】 ホメオトロピック液晶表示装置のセルの電極間に電場を印加すると、それによ
って分子は実質的に電場に垂直な方向に配列する。本発明は、画素電極の端部に
おけるのと同様に、電極の中の空き部分において横向きの電場を発生するような
電極形状を形成することによって、この効果を利用してマルチドメイン液晶表示 装置セルを得ている。このドメインの特性は、電極のパターンの形状によって決
まる。 【0021】 図2から図8では、底面電極(下側の基板上の電極であり、薄膜トランジスタ
も搭載している)は破線で示されている。一方、画素の上面電極用のパターンは
、実線で示されている。しかしながら、全ての画素のための上面電極を形成して
いるITO蒸着膜は、従来の技術においては連続的であるが、本発明の場合はそ
れぞれの画素のために少なくとも一つの空き部分をその中に有し、それ以外の電
極部分は、表示領域全体に渡って連続していると理解される。 【0022】 図2を参照すると、画素の底面電極60は連続的な正方形(ゲート・ライン及
びデータ・ライン(図示せず)によって4辺が隣接する画素電極と分離されてい
るが)であるのに対し、画素の上面電極62を形成する共通電極の部分は、X型
の切り取り部64をその中に形成しており、Xの末端は画素の4つの角に向いて
いる。即ち、Xを形成している線は画素の辺に対して45度の角度に配置されて
いる。例えば150ミクロン×150ミクロンの画素電極の場合、切り取った部
分の幅Wは、最適な成果を得るためには、好ましくは5ミクロンがよい。この幅
Wは、任意の1つの画素を区分するドメイン間に安定で明確な境界を確立するの
に必要な寸法(その結果、広い範囲の視角にわたって良好なコントラストと均一
な表示特性が得られるものである)に選択されるが、画素の大きさとはそれほど
相関関係がない。画素の大きさは、例えばその辺が100から200ミクロンの
範囲であればよい。 【0023】 底面電極60が上面電極62よりも小さい外周寸法を有するので、好都合なこ
とには、画素の周囲及び切り取り部分の緑における電場の方向が各画素を4個の
ドメインに区分するような方向になる。各ドメインにおいては液晶表示装置の分
子の配向方向は、(電場の無いときは基板に対して垂直なっているのに対し)電
場が印加されたときは、常に画素の中心へ向かって傾くようになる。しかしなが
ら、X型の切り取り部64が、4個の明瞭な液晶ドメインI、II、III、I Vを規定する。これらのドメインは、それぞれの液晶表示装置セル内の局所的な
条件に関わらず、X形の切り取り部64によって正確に決定される。なぜなら一
定の境界条件と明確な傾斜方向が、個々の液晶分子に対して確立されるからであ
る。 【0024】 上下の補償膜の外側にはそれぞれ偏光膜が設けられており、それらの透過軸は
互いに直交しているが、液晶表示装置の側端に対してはそれぞれ45度の角度に
なっている。より一般的には、偏光方向は、電場が印加されているときに分子の
傾く方向に対して45度の角度である。例えば図2において、2枚の偏光膜の透
過軸は、液晶表示装置の側端に対してやはり45度の角度であり、矢印66及び
68で表現されている。 【0025】 1画素につき2個以上のドメインが存在するために、ある程度の透過光の損失
がある。ドメインの境界領域(即ち、陰をつけて示してある領域)は、ドメイン
領域自体と同様、光を透過しない。しかしながら、本発明による電極パターンを
用いる場合は、損失は比較的少なくなる。例えば、図2のパターンについては、
汎用的なあるドメイン・セルの透過光と比較すると、それの約83%が透過する
。つまり、相対的な透過効率は約83%である。 【0026】 図3から図7では、画素の幅と長さが等しくないものを示している。通常、画
素の大きさは、1:3の縦横比を持つように選択されている。即ち、例えば幅1
10ミクロン×長さ330ミクロンである。底面電極70は連続であり、データ
・ライン及びゲート・ラインによって隣接する画素の電極から絶縁されている。
画素の上面電極72は、空き部分あるいは切り取り部74を有し、それはいわゆ
る「2重Y」形状である、両端がそれぞれ2つの枝に分かれた長い形をしている
。Xで示されている中心部分の幅は、10ミクロンが最適であるが、Yで示され
ている中心部分の両端の分岐した部分の幅は、5ミクロンが最適である。図2の
場合と同様な方法で、4個の分割された液晶ドメインが確立される。ドメインA
の大きさはドメインBの大きさと等しい。ドメインCの大きさはドメインDの大
き さと等しい。しかしながら、図3から十分明らかなように、ドメインAとBは、
ドメインCとDよりもかなり大きい。 【0027】 「2重Y」型形状の分岐した部分は、通常互いに垂直であり、画素の辺に対し
て45度の角度に配置されている。「2重Y」型の中心部分は、画素の長い方の
辺に平行に、短い方の辺に垂直に配置されている。偏光膜の透過軸は、矢印76
及び78によって示されている。相対的な透過効率は約84%である。 【0028】 図4の実施例は、連続的な底面電極80と、画素の長い方の辺に平行に伸びて
いるスロット84が中央に設けられている上面電極を有している。空き部分ある
いはスロット84は、幅約10ミクロンが最適である。偏光膜の偏光方向は、矢
印86及び88で示されている。汎用的な単ドメインの液晶表示装置セルと比較
すると、相対的な透過効率は、約80%である。この電極パターンは実質的に2
個のドメイン・セルを形成し、底面電極の方が小さいこと及び切り取られた形状
のため、その中の液晶材料分子は、底面電極80から上面電極82へ、内側へ向
かって傾いている。 【0029】 図5では、底面電極90は、最適幅10ミクロンの長方形の切り取り部91を
有し、画素の幅方向に沿ってその長方形の長い方の辺が置かれている。上面電極
は、2つの「2重Y」型の切り取り部94a及び94bを有し、その末端部分に
おける幅Yは、5ミクロンが最適であり、中心部分の幅Xは、10ミクロンが最
適である。切り取り部94aは、図5の電極90の長方形の切り取り部91から
上の半分を覆うように配置され、切り取り部94bは、電極90の切り取り部9
1から下の半分を覆うように配置されている。 【0030】 図5の画素電極パターンによって、液晶表示装置セルは、8個のドメインに分
割することができる。偏光膜の透過軸は、矢印96及び98によって表されてい
る。汎用的な単ドメイン・セルと比較して、相対的な透過効率は81%である。 【0031】 図6は、いわゆる、2重X型電極パターンである。底面電極100は、切り取
り部91と同様の長方形の切り取り部101を有している。上面電極102は、
2つの普通のX型切り取り部、104a、104bを有し、それぞれ底面電極1
00の切り取り部101の上半分と下半分の上に配置されている。偏光膜の透過
軸は、矢印106及び108で示されている。8個の明確な液晶ドメインが形成
され、相対的な透過効率は、汎用的な単ドメイン・セルと比較して約70%であ
る。好ましい幅Wは、5ミクロンである。 【0032】 図7の電極パターンは、底面電極110が、図5及び図6におけるそれぞれの
切り取り部91及び101と同様の2つの長方形の切り取り部111a及び11
1bを有していることを除いて、多くの点で図6に類似している。上面電極11
2は、3つのX型切り取り部114a、114b、114cを有し、底面電極1
10の上部、中部、下部の上に配置されている。中部とは、切り取り部111a
と111bの間の部分のことである。図7の電極パターンは、全部で12個の明
確なドメインを形成する。この液晶セルは、汎用的な単ドメイン液晶表示セルと
比較すると、相対的透過効率は72%である。偏光膜の透過軸は、矢印116及
び118で示されている。 【0033】 図8は、いわゆる、「+」型の電極形状を示している。連続的な底面電極12
0の上に、連続的な共通ITO電極の一部である上面電極122に空き部分12
4が配置されている。電極120の縁部及び空き部分124における周縁電場に
よって、液晶分子は、十字型の空き部分124の中心に向かって傾けられる。そ
の結果、4個の独立なドメインが形成され、それらの境界は、空き部分124に
よって明確にかつ制御可能に決定される。汎用的な単ドメイン液晶表示セルと比
較すると、相対的透過効率は60%である。最適な幅Wは、やはり5ミクロン程
度である。偏光膜の透過軸は、矢印126及び128で示されている。 【0034】 図9は、非クロスオーバー型ホメオトロピック・アクティブ・マトリクス液晶
表示装置における画素の集まりを示している。簡潔にするために、TFTは示さ れていない。下側の基板は、その上にTFT(図示せず)と共に底面電極130
及びゲート・ライン131を蒸着している。上側の基板は、一連のデータ・ライ
ン133を有し、それらは底面電極130よりも幅が広く、一連の電極130を
覆うように縦列に配置されている。データ・ライン133の末端は底面電極13
0の末端よりも出るように伸ばされている。それぞれの底面電極130の上にあ
るデータ・ライン133のX型の空き部分または切り取り部134(図2の切り
取り部64と同様)によって、各液晶表示機構は、4個の明確なドメインに分割
される。図2に関連して説明したように、相対的な透過効率は、汎用的な単ドメ
イン液晶表示セルと比較して、約83%である。偏光膜の透過軸の方向は矢印1
36及び138で表されている。 【0035】 本発明による図2から図8に記載されたどのパターンも、非クロスオーバー型
アクティブ・ホメオトロピック液晶表示装置に使用することができることは明ら
かである。 【0036】 図10以降には、マルチドメイン・ツイスト・ネマティック液晶表示セルの電
極形状を示している。そのようなセルにおいては、キラル添加物を利用して液晶
分子に70度から90度の間の左回りのねじれを与えている。一般に、第1の基
板を第1の方向に擦り、第2の基板を第1の方向とある角度をなす第2の方向に
擦る、ラビング(擦る)処理をされた配向層が用いられる。本発明においても、
2つの方向にラビングを行うが、第1の基板は、汎用的な液晶表示装置のそれと
は、逆の方向にラビングされる。これに関しては、本発明の譲受人に譲渡された
同時係属の米国特許出願第07/776,158号(1991年10月5日出願
)を参照するものとし、それによってこの出願はここに一体化されるものとする
。特に前記出願の図7を参照すると、汎用的な液晶表示セルの方向と逆の方向に
第1の基板の配向膜をラビングすることによって、液晶分子が、対向する基板上
のプレティルトとは逆の方向のプレティルトを有すことになる。さらに、上下の
基板の間の中央部に位置する平面内の分子は、基板に平行に配列することになる
。 【0037】 ここでも偏光膜は、使用されている。それらは、一方の偏光膜の透過軸が他方
のそれと垂直になるように配置される。当業者であれば、他のセル形状も可能で
あることは理解できるであろう。セルは、通常白色か、または通常黒色でもよく
、あるいはeモードまたはoモードで動作してもよい。基板間のねじれは、右回
りのねじれでも、左回りのねじれでも可能である。最後に、一般的には、ねじれ
の角度は0度から360度の間のどれでもよい。 【0038】 ツイスト・ネマティック液晶表示装置に使用されている液晶材料は、ZLI−
3771及びZLI−4718等の、正の誘電異方性を有す型のものであればよ
く、E.Merck,Darmstadt社から入手できる。 【0039】 ツイスト・ネマティック液晶表示装置は、通常光学的補償膜を使用しない(が
、必要であれば使用することができる)。しかしながら、電場が印加されたとき
その液晶表示セルが光を透過しない場合については、ITO電極材料が取り除か
れた領域の周囲での光の漏れを防ぐ必要がある。一般に、公知の技術としては、
黒色のマトリクス材料が、通常白色の用途に対して使用される。 【0040】 図10から図15は、本発明によるツイスト・ネマティック液晶表示セルの電
極の実施例を示している。図10、図11、図13、および図14においては、
連続的な上面電極中の空き部分が、ドメインの1つの縁におけるこれらの空き部
分によって作られる周縁電場と、同じドメインにおけるこれらの空き部分とは反
対の縁における周縁電場とが平行になるように、形作られかつ配置されている。
それによって、液晶表示セルのドメインが極めて明確に定められ、しかもそれら
の形状が、液晶表示分子をプレティルトさせるためのラビング処理の特性や品質
といった局所的な条件には無関係となる。さらに、上下の基板間の真中に位置す
る、液晶材料の中央部の面内の分子の配列が、電圧が印加されたとき明確に決ま
ることである。マルチドメイン液晶表示セルを作成するための従来の試みにおい
ては、これらの分子配列が曖昧であることも、液晶ドメインの形状の再現性が得
られない原因となっていた。 【0041】 特に図10を参照すると、底面電極140が、液晶表示セル全体について上面
電極を構成する連続するITO膜142の一部分と平行に置かれている。ITO
共通電極における空き部分144a及び144bは、それぞれ底面電極140の
上端及び下端に沿って位置している。空き部分144aは、底面電極140の右
端のすぐ上の点から、底面電極140を半分横切って中間点まで伸びている。空
き部分は、底面電極140の上端の上にも広がっている。空き部分144bは、
底面電極140の左端の点から、底面電極140の下端に沿って中間点まで伸び
ている。従って、空き部分144a及び144bの縁は、双方とも想像上の線1
45に沿って位置している。上記のように、縁部における電場が、互いに平行な
方向を向いていることによって、液晶表示材料の分子が2つの領域で反対の方向
に傾いており、左の領域Lと右の領域Rを定めている。 【0042】 左回りのキラリティを有すセルのラビング方向は、下側基板については矢印1
46で示され、上側基板については矢印147で示されている。通常白色の場合
の偏光膜の透過軸は、矢印148及び149で示されている。汎用的な単ドメイ
ン液晶表示セルと比較した、相対的な透過効率は、80%から90%である。 【0043】 この電極パターンによって、全ての視方向について広い視角に渡って良好なコ
ントラスト及び階調度が得られるが、4個のドメインの場合と異なり、垂直方向
については、水平方向と同様な広い範囲に渡る優れた表示特性が得られないこと
が理解できる。当業者であれば、連続的なITO膜上の電極パターン、即ち、空
き部分144a及び144bが、底面電極140の上下の端ではなく、左右の端
に沿って位置していてもよいことが理解できるであろう。言い替えるならば、そ
れぞれのセルの電極パターンは、底面電極の中心から上下の両基板面に垂直な方
向に伸びている軸の周りに90度回転したものでもよい。当業者であれば、この
後者の型の電極パターンによって、全ての視方向について広い視角に渡って良好
なコントラスト及び階調度が得られるが、水平方向については、垂直方向と同様
な広い範囲に渡る優れた表示特性が得られないことが理解できる。相対的な透過 効率は、図10における液晶表示セルと同程度である。 【0044】 図11によれば、底面電極150は、上面電極152を形成するITO共通電
極の一部分の下方に置かれている。切り取り部154は、底面電極150の正方
形の辺より僅かに長く、縦方向に設けられている。切り取り部154によって、
画素は左右の各領域に分割されている。左回りのキラリティを有すセルのラビン
グ方向は、下側基板については矢印155によって、上側基板については矢印1
56で表されている。通常白色モードの場合の偏光膜の透過軸は、矢印157及
び158によって表されている。上下方向の広い視角に渡ってコントラストと階
調度が、左右方向のそれよりも良好である。しかしながら、図10で述べたよう
に、共通ITO上面電極上のパターンは、左右方向の良好な視角特性を得たい場
合は90度回転することができる。 【0045】 図12によれば、底面電極160は、上面電極162を形成するITO共通電
極の一部分の下方に置かれている。斜めの空き部分164が、底面電極160の
対角線全体の長さよりも短く、5ミクロンの幅Wで、液晶表示セルの左下角から
右上角まで伸びている。左回りのキラリティを有すセルのラビング方向は、上側
基板については矢印166によって、下側基板については矢印167で表されて
いる。通常白色モードの場合の偏光膜の透過軸は、矢印168及び169によっ
て表されている。 【0046】 図12の液晶表示セルは、2つの領域S及びTに分割されている。汎用的な単
ドメイン液晶表示セルと比較した、相対的な透過効率は、80%から90%であ
る。 【0047】 コントラスト及び階調度特性の均一性を確保するために、図12の画素の電極
パターンを、空き部分164が左上角から右下角へ伸びていること以外は同様の
電極パターンを有す画素を隣接させて配置してもよい。従って、ある最大角度ま
での異なる視角(左、右、上、下)における特性のばらつきを実質的に取り除く ことができる。 【0048】 図10から図12の、表示素子は正方形であるが、図13、14、15の表示
素子は長方形である。図13では、底面電極170が、横方向のスロット174
を有す共通ITO電極172の一部分の下方に置かれている。左回りのキラリテ
ィを有すセルのラビング方向は、上側基板については矢印175によって、下側
基板については矢印176で表されている。通常白色モードの場合の偏光膜の透
過軸は、矢印177及び178によって表されている。 【0049】 この電極形状は、上部領域Uと下部領域Lを形成している。この2個のドメイ
ン構造の、汎用的な単ドメイン液晶表示セルと比較した、相対的な透過効率は8
0%から90%である。 【0050】 図14では、底面電極180が、画素の上面電極182を形成する共通ITO
電極の一部分の下方に置かれている。スロット184は、電極182の縦方向に
、底面電極の長さよりも僅かに短く設けられている。左回りのキラリティを有す
セルのラビング方向は、上側基板については矢印185によって、下側基板につ
いては矢印186で表されている。通常白色モードの場合の偏光膜の透過軸は、
矢印187及び188によって表されている。図14の電極配置は、画素を左領
域Lと右領域Rに分割する。この2個のドメインを持つ液晶表示セルの、汎用的
な単ドメイン液晶表示セルと比較した、相対的な透過効率は80%から90%で
ある。 【0051】 図15では、底面電極190が、画素の上面電極192を形成し、その中に斜
めのスロットまたは空き部分194を有す共通ITO電極の一部分の下方に置か
れている。左回りのキラリティを有すセルのラビング方向は、上側基板について
は矢印195によって、下側基板については矢印196で表されている。通常白
色モードの場合の偏光膜の透過軸は、矢印197及び198によって表されてい
る。 【0052】 空き部分194は、画素の左下角から右上角への対角線に沿って設けられてい
るが、視角特性を最も均一にするためには、図5の画素のすぐ下隣に、空き部分
194が左上角から右下角への対角線に沿って設けられている以外は同様の電極
形状と大きさを有す画素を配置することが望ましい。それによって、コントラス
ト及び階調度特性が、最大視角まで、方向によらず実質的に均一になる。 【0053】 本発明による図10から図15に示された全てのパターンが、クロスオーバー
型あるいは非クロスオーバー型のどちらのツイスト・ネマティック液晶表示装置
に使用できることは、当業者であれば理解できるであろう。 【0054】 【発明の効果】 本発明によって、広い視角に渡って良好なコントラスト比と優れた階調度を有
すマルチドメイン・ホメオトロピック液晶表示装置及びマルチドメイン・ツイス
ト・ネマティック液晶表示装置が提供される。多くの場合、全ての視方向におい
て中心から50度の範囲まで可能である。しかも、製造コストを上げることも、
液晶表示装置を複雑にすることもなく、高い光透過効率をもって実現される。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display. In particular, multi-domain hosts
The present invention relates to a meotropic liquid crystal display device and a twisted nematic liquid crystal display device.
. [0002] Flat panel display devices are well known in the computer arts and for information display devices.
In other important technological fields, its importance is increasing. This format
Display devices can be reduced in weight and size, and therefore can only display information.
The feature is that the cost for the operation can be reduced. Liquid crystal displays are ultimately used in almost all practical flat panel displays.
This is considered the most promising technology. Small color TV and
Large enough to be used in a notebook or laptop computer
Has made great achievements in monochrome flat panel display devices. However
Unlike general-purpose vacuum tube displays, which can provide high image quality from any angle,
Liquid crystal display devices, when viewed from an angle other than the direction perpendicular to the surface of the display device,
Trust or contrast reverse is compromised. This is because
Interaction between liquid crystal material molecules and light in a liquid crystal display cell forming a flat panel display
It is for. Phase of liquid crystal material molecules with light passing through the display cell at incident angles other than normal
The interaction is different from that with normally incident light. The state where light is transmitted (white)
The contrast between the non-transmitting (black) state is greatly reduced,
The use of a simple display device requires a large screen for flat panel televisions and computers.
This is undesirable in many applications, such as surfaces. Many attempts have been made to solve this problem. For example, one substrate (
(Having no active elements on it) in a triangular or sawtooth cross-section
Thus, the contrast ratio between different regions is averaged. this
The method is not considered a practical solution because of the high manufacturing costs. SUMMARY OF THE INVENTION A main object of the present invention is to provide a liquid crystal display having a high contrast over a wide viewing angle.
To provide a display device. Another object of the invention is to provide a relatively high percentage of light when the display element is in the bright state.
Is to provide a liquid crystal display device that transmits through the display device. Yet another object of the invention is to ensure that the boundaries of the domain are fixed and the station
Liquids with multi-domain cells that do not change with local cell conditions
It is to provide a crystal display device. Still another object of the present invention is to provide an active matrix liquid crystal display device.
It is to realize the purpose of the above. A liquid crystal display device according to the present invention has a common substrate with a first substrate having a plurality of electrodes thereon.
A second substrate having an electrode thereon; and a second substrate disposed between the first substrate and the second substrate.
Liquid crystal material. The common electrode has a pattern with an empty portion, and
This allows the display element of the display device to have one or more liquid crystal domains.
The common electrode is continuous except in a pattern having an empty portion. Further, the liquid crystal display device according to the present invention is one of the active matrix systems.
is there. It can be a multi-domain homeotropic liquid crystal display or
A multi-domain twisted nematic liquid crystal display device may be used. Gate line and
The data lines are located on one of the boards and in the crossover area
Crossover type display device which is insulated from each other by
The lines, pixel electrodes, and active elements are on one substrate, and
Non-crossover display with data lines with empty patterns
It may be a device. Referring to FIG. 1, a general-purpose liquid crystal display device 20 is formed of a transparent material such as glass.
It includes a first substrate 22 and a second substrate 24 to be formed. These two substrates are very
They are positioned precisely parallel to each other and typically have a distance of approximately 4 to 7 microns.
Separated from each other. Then, a closed internal space is formed between the two substrates.
Therefore, their ends (not shown) are sealed. The substrate 24 has a continuous
Electrode 28 is deposited, and the continuous electrode is preferably made of indium tin oxide.
(ITO) and other conductive transparent thin film layers, and at positions corresponding to pixels.
And small opening patterns (hereinafter also referred to as empty portions, cut-out portions, slots)
) Is drilled. The substrate 22 has an array-like electrode 26 deposited thereon,
This electrode forms a pixel of the liquid crystal display device. Further on the substrate 22,
Diodes or thin-film transistors can be applied to selected areas where no electrode film is deposited.
A semiconductor element such as a TFT (TFT) 30 is formed. As is known, one pixel
For this purpose, one or more TFTs 30 are provided. Each TFT
Reference numeral 30 denotes a conductive gate line 32 and a data line (not shown).
Is controlled. The lines are deposited on the substrate 22 and each
Except that the source of the TFT 30 is electrically connected to each electrode 26,
The pole 26 is not electrically connected. Gate line 32
And data lines (not shown) are isolated from each other in the crossover area.
Have been. The liquid crystal material 36 fills the space between the substrates 22 and 24. Properties of this material
Depends on the operation mode of the liquid crystal display device 20, which is described below.
This will be described in further detail. By coating the inner surface of the liquid crystal display device with alignment layers 38 and 40, respectively,
Alternatively, the boundary conditions of the molecules of the liquid crystal material 36 may be given. In the case of a homeotropic liquid crystal display device, liquid crystal molecules near the boundary of the substrate surface are
, Its major axis is almost perpendicular to the substrate surface with a slight pretilt angle
Orientation, usually at an angle of 1 or 2 degrees from the direction perpendicular to the substrate
It is. In the case of a twisted nematic liquid crystal display, near the boundary of the substrate surface
Liquid crystal molecules have a long axis with a small pretilt angle (also 1
(Inclination of about 2 degrees). For certain liquid crystal displays, optical compensation is provided on the outer surfaces of substrates 22 and 24.
Membrane 42 and 44 are provided. Finally, the polarizing films 46 and 48
The chemical compensation films 42 and 44 are covered. A general-purpose liquid crystal display device of the type shown in FIG.
Side) is illuminated by a light source (not shown) placed on the
4). The electrode patterns that are various embodiments of the present invention are described in the drawings and below.
. FIGS. 2 to 9 show a liquid crystal display using a multi-domain homeotropic cell.
Various electrode embodiments of the device are described. For simplicity, TFT, game
No data lines or data lines are shown. In the present invention,
Ootropic cells allow the substrate to move relative to the substrate when no electric field is applied between the electrodes.
Utilizing that molecules of a liquid crystal material are aligned in a vertical direction. General purpose liquid crystal display
In contrast, a small amount of pretilt is not necessary and therefore a rubbing
Not. This liquid crystal display device must have a negative dielectric anisotropy. Typical lumber
The fee is German E. Manufactured by Merck Darmstadt
ZLI-4788 or ZLI-2857, available from EM Industries.
Also available in the United States through. As is known in the art, homeotropic cells are perpendicular to the substrate.
Optical compensation to reduce leakage of light entering the liquid crystal display device from directions other than
You are using a compensation membrane. For best results, the liquid crystal in the liquid crystal display cell
Thickness and birefringence of the material layer (difference between refractive index for ordinary ray and extraordinary ray)
) Is made to be the same as the thickness and birefringence of the compensation film. When an electric field is applied between the electrodes of the cell of the homeotropic liquid crystal display device,
Thus, the molecules are arranged in a direction substantially perpendicular to the electric field. The present invention is applied to the end of the pixel electrode.
As well as generating a horizontal electric field in the empty space inside the electrode.
By forming an electrode shape, a multi-domain liquid crystal display device cell is obtained by utilizing this effect. The characteristics of this domain are determined by the shape of the electrode pattern.
Round. 2 to 8, the bottom electrode (the electrode on the lower substrate,
Are also indicated by broken lines. On the other hand, the pattern for the top electrode of the pixel is
, Indicated by solid lines. However, by forming a top electrode for all pixels
Some ITO deposited films are continuous in the prior art, but in the present invention they are continuous.
It has at least one free space in it for each pixel and the other
The pole portions are understood to be continuous over the entire display area. Referring to FIG. 2, the bottom electrode 60 of the pixel is a continuous square (gate line and
And data lines (not shown), four sides of which are separated from adjacent pixel electrodes.
However, the portion of the common electrode forming the upper electrode 62 of the pixel is an X-type.
Cutout 64 is formed therein, with the ends of X facing the four corners of the pixel.
I have. That is, the lines forming X are arranged at an angle of 45 degrees with respect to the side of the pixel.
I have. For example, in the case of a 150 micron x 150 micron pixel electrode,
The width W of the minute is preferably 5 microns for optimal performance. This width
W establishes a stable and well-defined boundary between domains that partition any one pixel.
Dimensions required, resulting in good contrast and uniformity over a wide range of viewing angles
High display characteristics), but the size of the pixel
There is no correlation. The size of a pixel is, for example, 100 to 200 microns on its side.
Any value within the range is acceptable. The bottom electrode 60 has a smaller outer dimension than the top electrode 62, which is advantageous.
The direction of the electric field in green around the pixel and in the cut-out portion is such that each pixel has four
It becomes a direction that divides into domains. In each domain, the liquid crystal display
The orientation direction of the element is perpendicular to the substrate (in the absence of an electric field).
When a field is applied, it will always tilt toward the center of the pixel. But
Thus, the X-shaped cutout 64 defines four distinct liquid crystal domains I, II, III, IV. These domains are localized within each liquid crystal display cell.
Regardless of the conditions, the X-shaped cutout 64 determines the position accurately. Because one
Constant boundary conditions and a clear tilt direction are established for each liquid crystal molecule.
You. A polarizing film is provided outside each of the upper and lower compensation films, and their transmission axes are
Although they are orthogonal to each other, they form an angle of 45 degrees with respect to the side edges of the liquid crystal display.
Has become. More generally, the polarization direction of a molecule when an electric field is applied
The angle is 45 degrees with respect to the tilt direction. For example, in FIG.
The hyperaxis is again at an angle of 45 degrees to the side edge of the liquid crystal display, and the arrows 66 and
68. Since there are two or more domains per pixel, a certain amount of transmitted light is lost.
There is. The domain boundary region (ie, the shaded region) is the domain
Like the region itself, it does not transmit light. However, the electrode pattern according to the present invention requires
When used, the losses are relatively small. For example, for the pattern of FIG.
Approximately 83% of the light is transmitted when compared with the light transmitted through a general-purpose domain cell
. That is, the relative transmission efficiency is about 83%. FIGS. 3 to 7 show the case where the width and the length of the pixel are not equal. Usually a picture
The element sizes are selected to have an aspect ratio of 1: 3. That is, for example, width 1
It is 10 microns × 330 microns long. The bottom electrode 70 is continuous and the data
-Insulated from electrodes of adjacent pixels by lines and gate lines.
The upper electrode 72 of the pixel has an empty portion or cutout 74, which is
It has a "double Y" shape, and has a long shape with both ends divided into two branches each
. The width of the central portion, indicated by X, is optimally 10 microns, but is indicated by Y.
The width of the branched portion at both ends of the central portion is optimally 5 microns. Of FIG.
In a similar manner, four divided liquid crystal domains are established. Domain A
Is equal to the size of domain B. The size of domain C is the size of domain D
Equal to the size. However, as is evident from FIG. 3, domains A and B are:
It is much larger than domains C and D. The branched portions of the “double Y” shape are usually perpendicular to each other, and
At an angle of 45 degrees. The central part of the “double Y” type is the longer pixel
It is arranged parallel to the side and perpendicular to the shorter side. The transmission axis of the polarizing film is indicated by an arrow 76.
And 78. The relative transmission efficiency is about 84%. The embodiment of FIG. 4 shows a continuous bottom electrode 80 and extending parallel to the longer side of the pixel.
Slot 84 has an upper electrode provided in the center. There is an empty part
Alternatively, slot 84 is optimally about 10 microns wide. The polarization direction of the polarizing film
Indicated by marks 86 and 88. Compared with general-purpose single-domain liquid crystal display cell
Then, the relative transmission efficiency is about 80%. This electrode pattern is substantially 2
Formed domain cells, bottom electrode smaller and cut-out shape
Therefore, the liquid crystal material molecules therein are directed inward from the bottom electrode 80 to the top electrode 82.
It is leaning. In FIG. 5, the bottom electrode 90 has a rectangular cutout 91 having an optimum width of 10 μm.
And the longer side of the rectangle is placed along the width direction of the pixel. Top electrode
Has two "double Y" shaped cutouts 94a and 94b, the ends of which have
The optimum width Y is 5 microns, and the width X at the center is 10 microns.
Suitable. The cutout 94a is formed from the rectangular cutout 91 of the electrode 90 in FIG.
The cutout 94 b is disposed so as to cover the upper half, and the cutout 94 b
It is arranged so as to cover the lower half from one. The liquid crystal display device cell is divided into eight domains by the pixel electrode pattern of FIG.
Can be split. The transmission axis of the polarizing film is represented by arrows 96 and 98.
You. The relative transmission efficiency is 81% compared to a general single domain cell. FIG. 6 shows a so-called double X-type electrode pattern. The bottom electrode 100 is cut
It has a rectangular cutout 101 similar to the cutout 91. The upper electrode 102 is
It has two common X-shaped cutouts, 104a, 104b, each with a bottom electrode 1
00 are arranged on the upper half and the lower half of the cutout 101. Transmission of polarizing film
The axes are indicated by arrows 106 and 108. Eight distinct liquid crystal domains formed
And the relative transmission efficiency is about 70% compared to a general-purpose single domain cell.
You. The preferred width W is 5 microns. The electrode pattern shown in FIG. 7 is such that the bottom electrode 110 is formed as shown in FIG. 5 and FIG.
Two rectangular cutouts 111a and 11 similar to cutouts 91 and 101
In many respects it is similar to FIG. 6, except that it has 1b. Top electrode 11
2 has three X-shaped cutouts 114a, 114b, 114c,
It is located on the top, middle, and bottom of 10. The middle part is the cutout 111a
And 111b. The electrode pattern of FIG.
Form a reliable domain. This liquid crystal cell is a general-purpose single-domain liquid crystal display cell.
By comparison, the relative transmission efficiency is 72%. The transmission axis of the polarizing film is indicated by an arrow 116.
And 118. FIG. 8 shows a so-called “+” type electrode shape. Continuous bottom electrode 12
On the top electrode 122, which is a part of the continuous common ITO electrode,
4 are arranged. In the peripheral electric field at the edge of the electrode 120 and the space 124
Therefore, the liquid crystal molecules are inclined toward the center of the cross-shaped empty portion 124. So
As a result, four independent domains are formed, and their boundaries are
Therefore, it is determined clearly and controllably. Compared with general-purpose single domain liquid crystal display cell
By comparison, the relative transmission efficiency is 60%. The optimum width W is also about 5 microns
Degrees. The transmission axis of the polarizing film is indicated by arrows 126 and 128. FIG. 9 shows a non-crossover type homeotropic active matrix liquid crystal.
4 illustrates a group of pixels in a display device. For simplicity, the TFT is not shown. The lower substrate has a bottom electrode 130 with a TFT (not shown) thereon.
And a gate line 131 are deposited. The upper board has a series of data lines.
133, which are wider than the bottom electrode 130, forming a series of electrodes 130.
They are arranged in columns to cover. The end of the data line 133 is the bottom electrode 13
It has been extended beyond the end of zero. On each bottom electrode 130
The X-shaped empty portion or cutout 134 of the data line 133 (see FIG.
Each of the LCD mechanisms is divided into four distinct domains
Is done. As described in connection with FIG. 2, the relative transmission efficiency is
It is about 83% compared to the liquid crystal display cell. The direction of the transmission axis of the polarizing film is indicated by arrow 1.
36 and 138. Any of the patterns described in FIGS. 2 to 8 according to the present invention may be of the non-crossover type
It is clear that it can be used for active homeotropic liquid crystal displays.
Is. FIG. 10 and subsequent figures show the power supply of a multi-domain twisted nematic liquid crystal display cell.
The pole shape is shown. In such cells, chiral additives are used to provide liquid crystals.
It gives the molecule a counterclockwise twist between 70 and 90 degrees. Generally, the first group
Rubbing the plate in a first direction and moving the second substrate in a second direction at an angle to the first direction
A rubbed (rubbed) alignment layer is used. In the present invention,
Rubbing is performed in two directions. The first substrate is the same as that of a general-purpose liquid crystal display device.
Is rubbed in the opposite direction. In this regard, it has been assigned to the assignee of the present invention.
No. 07 / 776,158, filed Oct. 5, 1991
), Whereby this application is hereby incorporated by reference.
. Referring particularly to FIG. 7 of the aforementioned application, the direction opposite to the direction of a general-purpose liquid crystal display cell is
By rubbing the alignment film of the first substrate, the liquid crystal molecules are aligned on the opposing substrate.
Will have a pretilt in the opposite direction to the pretilt. In addition,
Molecules in a plane located in the middle between the substrates will be aligned parallel to the substrate
. Here, a polarizing film is used. They have one polarizing film whose transmission axis is
It is arranged to be perpendicular to that of. Other cell shapes are possible for those skilled in the art.
You will understand. Cells can be normally white or normally black
, Or in e-mode or o-mode. Twist between substrates, clockwise
Twisting in the left or right direction is possible. Finally, in general, the twist
May be anywhere between 0 and 360 degrees. The liquid crystal material used in the twisted nematic liquid crystal display device is ZLI-
Any type having a positive dielectric anisotropy, such as 3771 and ZLI-4718, may be used.
E. Available from Merck, Darmstadt. Twisted nematic liquid crystal display devices usually do not use an optical compensation film (but
And can be used if needed). However, when an electric field is applied
If the liquid crystal display cell does not transmit light, remove the ITO electrode material.
It is necessary to prevent light leakage around the enclosed area. Generally, known techniques include:
Black matrix materials are commonly used for white applications. FIGS. 10 to 15 show the electric power of the twisted nematic liquid crystal display cell according to the present invention.
9 shows an embodiment of a pole. In FIG. 10, FIG. 11, FIG. 13 and FIG.
The vacancies in the continuous top electrode are these vacancies at one edge of the domain.
The marginal electric field created by the
It is shaped and arranged such that the fringe fields at the pair edges are parallel.
As a result, the domains of the liquid crystal display cell are very clearly defined, and
The shape and shape of the rubbing process to pretilt the liquid crystal display molecules
Such as local conditions. Furthermore, it is located in the middle between the upper and lower substrates.
The alignment of molecules in the center plane of the liquid crystal material is clearly determined when a voltage is applied.
Is Rukoto. Conventional attempts to create multi-domain liquid crystal display cells
In some cases, the ambiguity of these molecular arrangements can improve the reproducibility of the liquid crystal domain shape.
It was the cause that could not be done. Referring particularly to FIG. 10, the bottom electrode 140 is provided on the top of the entire liquid crystal display cell.
It is placed in parallel with a part of the continuous ITO film 142 constituting the electrode. ITO
Empty portions 144a and 144b in the common electrode are
Located along the upper and lower ends. The empty portion 144a is located on the right side of the bottom electrode 140.
From the point just above the edge, it extends halfway across the bottom electrode 140 to the midpoint. Sky
The upper portion also extends over the upper end of the bottom electrode 140. The empty portion 144b is
It extends from the left end point of the bottom electrode 140 to the middle point along the lower end of the bottom electrode 140.
ing. Thus, the edges of empty portions 144a and 144b are both imaginary line 1
It is located along 45. As mentioned above, the electric fields at the edges are parallel to each other.
Orientation allows the molecules of the liquid crystal display material to be in opposite directions in the two regions
To define a left region L and a right region R. The rubbing direction of the cell having the left-handed chirality is indicated by an arrow 1 for the lower substrate.
The upper substrate is indicated by arrow 147. Normal white
Are shown by arrows 148 and 149. General single domain
The relative transmission efficiency as compared to the liquid crystal display cell is between 80% and 90%. With this electrode pattern, good coordination over a wide viewing angle in all viewing directions is achieved.
The contrast and gradient can be obtained, but unlike the case of four domains,
) That excellent display characteristics over a wide range similar to the horizontal direction cannot be obtained.
Can understand. Those skilled in the art will recognize that a continuous electrode pattern on the ITO film,
The portions 144a and 144b are not at the upper and lower ends of the bottom electrode 140 but at the left and right ends.
It will be understood that the location may be located along the In other words,
The electrode pattern of each cell should be perpendicular to the upper and lower substrate surfaces from the center of the bottom electrode.
It may be rotated 90 degrees around the axis extending in the direction. For those skilled in the art,
Good for wide viewing angles in all viewing directions due to the latter type of electrode pattern
High contrast and gradient, but the horizontal direction is the same as the vertical direction.
It can be understood that excellent display characteristics over a wide range cannot be obtained. The relative transmission efficiency is comparable to that of the liquid crystal display cell in FIG. According to FIG. 11, the bottom electrode 150 is the ITO common electrode forming the top electrode 152.
It is located below a part of the pole. The cutout 154 is a square of the bottom electrode 150
It is slightly longer than the side of the shape and is provided in the vertical direction. With the cutout 154,
Pixels are divided into left and right regions. Cell Rabin with counterclockwise chirality
For the lower substrate, the arrow 155 indicates the lower substrate, and the arrow 1 indicates the upper substrate.
It is represented by 56. The transmission axis of the polarizing film in the normal white mode is indicated by arrows 157 and 157.
And 158. Contrast and floor over a wide vertical viewing angle
The furnishings are better than those in the left-right direction. However, as described in FIG.
In addition, the pattern on the common ITO top electrode is suitable for obtaining good viewing angle characteristics in the horizontal direction.
Can be rotated 90 degrees. According to FIG. 12, the bottom electrode 160 is formed by the ITO common electrode forming the top electrode 162.
It is located below a part of the pole. The oblique empty portion 164 is
With a width W of 5 microns, which is shorter than the length of the entire diagonal line, from the lower left corner of the LCD cell
It extends to the upper right corner. The rubbing direction of a cell with a left-handed chirality is upward
The substrate is represented by arrow 166, and the lower substrate is represented by arrow 167.
I have. The transmission axis of the polarizing film in the normal white mode is indicated by arrows 168 and 169.
Is represented. The liquid crystal display cell of FIG. 12 is divided into two regions S and T. General purpose
The relative transmission efficiency is 80% to 90% compared to the domain liquid crystal display cell.
You. In order to ensure the uniformity of the contrast and gradation characteristics, the pixel electrodes of FIG.
The pattern is similar except that the empty portion 164 extends from the upper left corner to the lower right corner.
Pixels having an electrode pattern may be arranged adjacent to each other. Therefore, up to a certain maximum angle
Can be substantially eliminated at different viewing angles (left, right, upper, lower). Although the display elements in FIGS. 10 to 12 are square, the display elements in FIGS.
The elements are rectangular. In FIG. 13, the bottom electrode 170 has a horizontal slot 174.
Is located below a portion of the common ITO electrode 172 having Counterclockwise Kirarite
The rubbing direction of the cell having the lower side is indicated by an arrow 175 for the upper substrate,
The substrate is represented by arrow 176. The transmittance of the polarizing film in the normal white mode
The hyperaxis is represented by arrows 177 and 178. This electrode shape forms an upper region U and a lower region L. These two domains
The relative transmission efficiency is 8 compared to a general-purpose single-domain liquid crystal display cell with
0% to 90%. In FIG. 14, the bottom electrode 180 is a common ITO that forms the top electrode 182 of the pixel.
It is located below a part of the electrode. The slot 184 extends in the vertical direction of the electrode 182.
, Slightly shorter than the length of the bottom electrode. Has counterclockwise chirality
The rubbing direction of the cell is determined by the arrow 185 for the upper substrate and the rubbing direction for the lower substrate.
Are represented by arrows 186. The transmission axis of the polarizing film in the normal white mode is
Represented by arrows 187 and 188. In the electrode arrangement shown in FIG.
The region is divided into a region L and a right region R. A general-purpose liquid crystal display cell with these two domains
80% to 90% relative transmission efficiency compared to a simple single domain liquid crystal display cell
is there. In FIG. 15, a bottom electrode 190 forms a top electrode 192 of a pixel, in which an oblique electrode is formed.
Beneath a portion of the common ITO electrode having a slot or space 194 for
Have been. The rubbing direction of the cell with chirality counterclockwise is
Is indicated by an arrow 195, and the lower substrate is indicated by an arrow 196. Usually white
The transmission axis of the polarizing film in the case of the color mode is represented by arrows 197 and 198.
You. The empty portion 194 is provided along a diagonal line from the lower left corner to the upper right corner of the pixel.
However, in order to make the viewing angle characteristics the most uniform, an empty area immediately below the pixel in FIG.
A similar electrode except that 194 is provided along a diagonal line from the upper left corner to the lower right corner
It is desirable to arrange pixels having a shape and a size. Thereby, the contrast
And the gradation characteristics become substantially uniform regardless of the direction up to the maximum viewing angle. All the patterns shown in FIGS. 10 to 15 according to the present invention have a crossover
Type or non-crossover type twisted nematic liquid crystal display
Can be understood by those skilled in the art. According to the present invention, a good contrast ratio and an excellent gradation are obtained over a wide viewing angle.
Multi-domain homeotropic liquid crystal display and multi-domain twist
A nematic liquid crystal display device is provided. Often smells in all viewing directions
It can be up to 50 degrees from the center. Moreover, increasing the manufacturing cost
It is realized with high light transmission efficiency without complicating the liquid crystal display device.

【図面の簡単な説明】 【図1】 従来技術による、クロスオーバー型アクティブ・マトリクス液晶表示装置の断
面図である。 【図2】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図3】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図4】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す 図である。 【図5】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図6】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図7】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図8】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図9】 本発明の実施例による、ホメオトロピック液晶表示装置の電極パターンを示す
図である。 【図10】 本発明の実施例による、ツイスト・ネマティック液晶表示装置の電極パターン
を示す図である。 【図11】 本発明の実施例による、ツイスト・ネマティック液晶表示装置の電極パターン
を示す図である。 【図12】 本発明の実施例による、ツイスト・ネマティック液晶表示装置の電極パターン
を示す図である。 【図13】 本発明の実施例による、ツイスト・ネマティック液晶表示装置の電極パターン
を示す図である。 【図14】 本発明の実施例による、ツイスト・ネマティック液晶表示装置の電極パターン
を示す図である。 【図15】 本発明の実施例による、ツイスト・ネマティック液晶表示装置の電極パターン
を示す図である。 【符合の説明】 20 液晶表示装置 22 第1の基板 24 第2の基板 26 画素用電極 28 連続的透明電極 30 薄膜トランジスタ 32 ゲート・ライン 36 液晶材料 38 配向層 40 配向層 42 光学的補償膜 44 光学的補償膜 46 偏光膜 48 偏光膜 60 底面電極 62 上面電極 64 切り取り部 66 光の透過軸
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a crossover type active matrix liquid crystal display device according to the prior art. FIG. 2 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 illustrates an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating an electrode pattern of a homeotropic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram illustrating an electrode pattern of a twisted nematic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating an electrode pattern of a twisted nematic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram illustrating an electrode pattern of a twisted nematic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram illustrating an electrode pattern of a twisted nematic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 14 is a diagram illustrating an electrode pattern of a twisted nematic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 15 is a diagram illustrating an electrode pattern of a twisted nematic liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Liquid crystal display device 22 First substrate 24 Second substrate 26 Pixel electrode 28 Continuous transparent electrode 30 Thin film transistor 32 Gate line 36 Liquid crystal material 38 Alignment layer 40 Alignment layer 42 Optical compensation film 44 Optical Compensation film 46 Polarizing film 48 Polarizing film 60 Bottom electrode 62 Top electrode 64 Cutout 66 Light transmission axis

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の画素電極がアレイ状に形成されている第1の基板と、該複数の画素電極
に対向し前記画素電極よりも大きい外周寸法を有する共通電極が形成されている
第2の基板と、該第1及び第2の両基板間に配置されアレイ状の表示領域を確立
するための液晶材料とから成る液晶表示装置において、 前記共通電極は、表示領域を複数の液晶ドメインに分割するようなパターンの
開口を表示領域と整列した位置に有し、前記開口パターン以外では前記第2基板
を連続的に覆っていることを特徴とする液晶表示装置。 【請求項2】 複数の画素電極がアレイ状に形成されている第1の基板と、該複数の画素電極
に対向し前記画素電極よりも大きい外周寸法を有する共通電極が形成されている
第2の基板と、該第1及び第2の両基板間に配置されアレイ状の表示領域を確立
するための液晶材料とから成る液晶表示装置において、 前記共通電極は、表示領域を複数の液晶ドメインに分割するようなパターンの
開口を表示領域と整列した位置に有し、前記開口パターン以外では前記第2基板
を連続的に覆っていることを特徴とするツイスト・ネマティック液晶表示装置。 【請求項3】 ホメオトロピック液晶表示装置として構成されている請求項1に記載の液晶表
示装置。 【請求項4】 前記液晶分子が、電場が印加されていないときに前記基板に対して垂直になっ
ている請求項3に記載の液晶表示装置。 【請求項5】 各表示領域における前記第1の基板上に設置されている少なくとも1つの能動
素子と、 該能動素子へ信号を伝達するための電気伝導体とをさらに含む請求項1の液晶 表示装置。 【請求項6】 複数の画素電極がアレイ状に形成されている第1の基板と、該複数の画素電極
に対向し前記画素電極よりも大きい外周寸法を有する共通電極が形成されている
第2の基板と、該第1及び第2の両基板間に配置されアレイ状の表示領域を確立
するための液晶材料とから成る液晶表示装置において、 前記共通電極は、表示領域を複数の液晶ドメインに分割するようなパターンの
開口を表示領域と整列した位置に有し、前記開口パターン以外では前記第2基板
を連続的に覆っていることを特徴とする非クロスオーバー型アクティブ・マトリ
クス液晶表示装置。 【請求項7】 各表示領域のための各前記開口パターンが、表示領域の側辺に対して所定の角
度をもって配置されている実質的に長方形の第1の形状を有することを特徴とす
る請求項1又は6に記載の液晶表示装置。 【請求項8】 各表示領域のための前記各開口パターンが、前記第1の長方形形状に所定の角
度で交差するように配置されている第2の長方形形状を含んでいる請求項7に記
載の液晶表示装置。 【請求項9】 各表示領域がその幅よりも長い長さの寸法を有しており、他方、前記開口パタ
ーンが該表示領域の長さ方向に平行で、かつ、その幅の中央に配置されている実
質的に長方形の第1の形状を有しており、該開口パターンの長さが該表示領域の
全体の長さよりも短かくされており、さらに、該開口パターンの2つの実質的に
長方形の延長部が該開口パターンの各末端から該表示領域の隅に向かって伸びて
いる請求項1又は6に記載の液晶表示装置。 【請求項10】 前記開口パターンが、それぞれの表示領域の対向する辺上に2つの平行な長方
形の切り取り部を有し、前記表示領域の対角線上で向き合う隅からそれぞれ伸び
ている請求項1又は6に記載の液晶表示装置。 【請求項11】 各表示領域のための前記開口パターンが、所定のパターンをその長さ方向に沿
って繰り返して形成された繰り返しパターンであり、かつ、前記複数の電極のそ
れぞれが共通電極の前記開口パターンに対向する位置に長方形の開口パターンを
有しており、それにより連続的に繰り返されている該パターンの間の境界を規定
している請求項1又は6に記載の液晶表示装置。 【請求項12】 複数の画素電極がアレイ状に形成されている第1の基板と、該複数の画素電極
に対向し前記画素電極よりも大きい外周寸法を有する共通電極が連続的に形成さ
れている第2の基板と、該第1及び第2の両基板間に配置されアレイ状の表示領
域を確立するための液晶材料とから成る液晶表示装置において、 該共通電極は、その中に開口パターンを形成しており、それによって、該液晶
材料に電場が印加されていないときは、該液晶分子が該基板に対して垂直になっ
ており、電場が印加されているときは、2N個の明確なドメインが、該画素の中
に形成され、N=1,2,3,...である、 ホメオトロピック・アクティブ・マトリクス液晶表示装置。
Claims: 1. A first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed in an array and a common electrode facing the plurality of pixel electrodes and having a larger outer dimension than the pixel electrodes. A liquid crystal display device comprising: a second substrate formed; and a liquid crystal material disposed between the first and second substrates to establish an array-like display region. A liquid crystal display device having an opening of a pattern that divides the second substrate into a plurality of liquid crystal domains at a position aligned with the display area, and continuously covers the second substrate except for the opening pattern. 2. A first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed in an array, and a second substrate on which a common electrode facing the plurality of pixel electrodes and having a larger outer peripheral dimension than the pixel electrodes is formed. And a liquid crystal material disposed between the first and second substrates and a liquid crystal material for establishing an array-like display area, wherein the common electrode includes a display area formed of a plurality of liquid crystal domains. A twisted nematic liquid crystal display device having openings of a pattern to be divided at positions aligned with the display area, and continuously covering the second substrate except for the opening patterns. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is configured as a homeotropic liquid crystal display device. 4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the liquid crystal molecules are perpendicular to the substrate when no electric field is applied. 5. The liquid crystal display according to claim 1, further comprising at least one active element provided on the first substrate in each display area, and an electric conductor for transmitting a signal to the active element. apparatus. 6. A first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed in an array, and a second substrate on which a common electrode facing the plurality of pixel electrodes and having a larger outer dimension than the pixel electrodes is formed. And a liquid crystal material disposed between the first and second substrates and a liquid crystal material for establishing an array-like display area, wherein the common electrode includes a display area formed of a plurality of liquid crystal domains. A non-crossover type active matrix liquid crystal display device, characterized in that openings of a pattern to be divided are arranged at positions aligned with the display area, and the second substrate is continuously covered except for the opening patterns. 7. The method of claim 1, wherein each of the aperture patterns for each display area has a substantially rectangular first shape disposed at a predetermined angle with respect to a side of the display area. Item 7. The liquid crystal display device according to item 1 or 6. 8. The method according to claim 7, wherein each of the opening patterns for each display area includes a second rectangular shape arranged to intersect the first rectangular shape at a predetermined angle. Liquid crystal display device. 9. Each of the display areas has a length dimension longer than its width, and the opening pattern is arranged in parallel with the length direction of the display area and at the center of its width. Having a substantially rectangular first shape, wherein the length of the opening pattern is shorter than the entire length of the display region, and further comprising two substantially rectangular openings. 7. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a rectangular extension extends from each end of the opening pattern toward a corner of the display area. 10. The opening pattern has two parallel rectangular cutouts on opposing sides of each display area, and each extends from a diagonally opposite corner of the display area. 7. The liquid crystal display device according to 6. 11. The opening pattern for each display area is a repetitive pattern formed by repeating a predetermined pattern along its length direction, and each of the plurality of electrodes is a common electrode. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a rectangular opening pattern at a position facing the opening pattern, thereby defining a boundary between the continuously repeated patterns. 12. A first substrate in which a plurality of pixel electrodes are formed in an array, and a common electrode opposed to the plurality of pixel electrodes and having an outer peripheral dimension larger than the pixel electrodes are continuously formed. A liquid crystal display device comprising a second substrate and a liquid crystal material disposed between the first and second substrates for establishing an array-like display area, wherein the common electrode has an aperture pattern formed therein. So that when no electric field is applied to the liquid crystal material, the liquid crystal molecules are perpendicular to the substrate, and when an electric field is applied, 2N distinct liquid crystal molecules are formed. Are formed in the pixel, and N = 1, 2, 3,. . . A homeotropic active matrix liquid crystal display device.

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