JPH04241321A - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル

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JPH04241321A
JPH04241321A JP293991A JP293991A JPH04241321A JP H04241321 A JPH04241321 A JP H04241321A JP 293991 A JP293991 A JP 293991A JP 293991 A JP293991 A JP 293991A JP H04241321 A JPH04241321 A JP H04241321A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
electrodes
ito
convex
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Withdrawn
Application number
JP293991A
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English (en)
Inventor
Kuniaki Furukawa
古川 訓朗
Tadashi Hasegawa
正 長谷川
Yoshiro Koike
善郎 小池
Yoshijirou Katayama
片山 良志郎
Yusuke Nakagawa
裕介 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示パネルに関す
る。
【0002】液晶表示パネルは、薄型・軽量で消費電力
が少なくて済むことから、表示素子として広く使用され
ている。
【0003】しかし、液晶層の液晶分子を駆動する透明
電極(ITO電極:INDIUM TIN OXIDE
  電極) パターンの境界部分や、該透明電極を形成
した表面の凸凹に原因して該透明電極に凸状の段形状が
あると、該液晶分子を駆動した際に、前記凸状の段形状
部の縁において液晶分子の配向ドメイン(配向異常)を
生じ、表示品質が低下する問題がある。
【0004】特に、透明電極の寸法が小さくなり、液晶
セルが小さくなる程その影響が大きく現れる。また、こ
のような問題は、カラーの液晶表示パネルに多く発生し
、表示品質の低下も顕著に現れる。
【0005】カラー表示を行う液晶表示パネルとしては
、液晶分子の配列とその動作モードとしてTN(TWI
STED NEMATIC) モードを用い、各液晶セ
ル(画素)毎にカラーフィルタを設けたカラーフィルタ
型の液晶表示パネルが、駆動電圧や応答速度、寿命等の
点において優れている。また、そのため広く用いられて
いる。
【0006】しかし、カラーフィルタを透明電極の下層
に設けるため、該カラーフィルタの上層に形成した透明
電極に凸凹が生じ、その凸状の段形状部の縁で配向ドメ
インを生じ易いのである。
【0007】そのため、配向ドメインの発生しない液晶
表示パネルが求められている。
【0008】
【従来の技術】図4は、TNモードのTFT型カラー液
晶表示パネルの構成を説明する図で、(a) は1つの
液晶セル(画素)を示す斜視図、(b) は(a) の
断面図、である。
【0009】(1)液晶層を駆動するための構成TFT
(THIN FILM TRANSISTOR)型の液
晶表示パネルは、応答速度や表示品質が優れていること
から、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルを代表
する存在である。
【0010】すなわち、TFT  4をゲート電極ライ
ン5とドレイン電極ライン6とで駆動し、該TFT  
4がITO電極1を駆動して液晶分子3を電界駆動する
仕組みである。
【0011】ところで、TFT  4に駆動されるIT
O電極1は、1つの画素毎にパターン化して設ける。他
方、液晶層3Aを挟んで対向するITO膜(ITO電極
)2は、各画素に共通のコモン電極である。
【0012】ちなみに、図4(a) のITO膜2は1
画素分を抜き取って示したものであって、実際は各画素
に対応するITO電極1の総てに渡って広がっている。
【0013】また、各電極1,2,4,5,6 はガラ
ス基板7a,7b上に形成し、該ガラス基板7a,7b
 が液晶層3Aを挟む構造である。
【0014】(2)カラー化するための構成液晶表示パ
ネルをカラー化するために広く用いられる方法は、カラ
ーフィルタ8を各画素毎に設ける方法であり、カラーフ
ィルタ型の液晶表示パネルである。
【0015】また、カラーフィルタ8は、液晶分子3の
電界駆動の障害とならないように、ITO膜2の下層す
なわちガラス基板7a側に設けている。
【0016】したがって、カラーフィルタ8上のITO
膜2は、当該部分において凸部を形成することになる。
【0017】尚、ITO電極1以外の領域、例えばTF
T  4やゲート電極ライン5、ドレイン電極ライン5
、等は直接的には画素を形成しない。そのため、当該部
分をブラック・マトリクス9で遮光して表示コントラス
トを高めている。
【0018】(3)液晶を配向するための構成液晶層3
Aの液晶分子3を一様に配列するために配向膜10a,
10b を形成し、その後、該配向膜10a,10b 
にラビング処理を行っている。
【0019】また、TNモードの場合、液晶分子3を傾
斜配向させ、そのプレティルト角(PRETILT A
NGLE) を1〜3°程度にしている。
【0020】図4(a)(b)に示す液晶分子3は、I
TO電極1とITO膜2との間に電圧を印加していない
時の配列状態を示している。すなわち、(b) に示す
液晶分子3の図上左側が、前記プレティルト角だけやや
上向きとなっている。尚、液晶分子3のツイスト角は9
0°である。
【0021】以上のように、一方のガラス基板7b上に
、画素に対応するITO電極1とTFT  4、および
ドレイン電極ライン6、ゲート電極ライン5を形成した
後、配向膜10b を形成している。
【0022】また、他方のガラス基板7a上に、ブラッ
ク・マトリクス9とカラーフィルタ8、ITO膜2を形
成した後、配向膜10a を形成している。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ITO電極1
とITO膜2との間に電圧を印加し、液晶分子3を電界
駆動すると、該液晶分子3に配向異常(ドメイン)を生
じる部位がある。
【0024】配向異常を生じると、当該液晶表示パネル
を透過する光の偏光方向が該配向異常部において乱れ、
光漏れ等を生じて表示品質が低下する問題がある。
【0025】これは、液晶分子を駆動する電界の方向に
、ITO電極1およびITO膜2の面方向成分が生じる
ために発生し、配向膜10a,10b のラビング方向
に対して方向依存性がある。
【0026】図5は、ラビング方向と液晶分子の配向異
常を説明する図で、(a) は液晶分子を電界駆動した
場合の様子を説明する断面図、(b)は配向異常部を説
明する図、である。
【0027】液晶分子3a,3b,3c, …を電界駆
動するには、ITO電極1およびITO膜2の面方向に
対して垂直方向の電界を印加することが基本である。す
なわち、図5(a) においては、図上縦方向の電界E
を印加する。
【0028】しかし、ITO電極1のパターン境界部分
およびITO膜2の凸状部分の段形状部分においては、
電界Eの方向が傾斜し、該ITO電極1およびITO膜
2の面方向成分の電界が発生する。
【0029】すなわち、ITO電極1およびITO膜2
の中央位置すなわち図***部に示した電界Eは垂直方
向に発生するが、その段形状部においては電界Eの方向
が図上右または左方向に傾斜する。
【0030】そのため、配向膜10a,10b のラビ
ング方向に対して反対の方向の電界成分が発生すると、
傾斜配向した液晶分子3a,3b,3c,…が逆チルト
して配向異常を生じるのである。ちなみに、図5(a)
 に示した液晶分子3cの配向異常部11に図示して例
示する。
【0031】他方、図上左側の液晶分子3aに印加され
る電界Eも面方向成分を有しているが、その方向が配向
膜10a,10b のラビング方向と同一方向成分であ
るため、該液晶分子3aには配向異常を生じない。
【0032】図5(b) は、配向異常部15が発生す
る領域を斜線で示している。尚、同図は、(a) を上
から見た図である。
【0033】すなわち、TFT側ITO電極1はそのパ
ターン形状であり、カラーフィルタ側ITO膜2Aは、
その凸部を抜き出して描いている。尚、表示エリア12
以外の部分はブラック・マトリクス9で遮光している。
【0034】また、TFT側ラビング方向13とカラー
フィルタ側ラビング方向14とは90°の角度をなして
いて、その方向は液晶表示パネルの視角特性から決定す
ることが多い。
【0035】ところで、ITO電極1およびITO膜2
Aの面方向成分の電界は、その段形状部からその外側へ
向かって発生する。したがって、同図に示すように、該
段形状部の凸部がラビング方向13,14 と対向・拮
抗する部分において、配向異常部15が発生する。
【0036】もちろん、前記配向異常部15は、液晶分
子に印加する電界の強度にも依存し、該電界強度が強い
程その発生面積が拡大する。
【0037】そのため、ITO電極1がITO膜2Aの
凸部と相対する部分においては、該両ITO  1,2
A間の距離が接近しているため電界強度が強くなり、液
晶分子の配向異常が一層生じ易いのである。
【0038】本発明の技術的課題は、液晶表示パネルに
おける以上のような問題を解消し、液晶分子の配向異常
を生じないようにすることによって、表示品質の高い液
晶表示パネルを実現することにある。
【0039】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の基本原
理を説明する図で、(a) は液晶を駆動する電極の配
置を示す平面図、(b) は(a) の断面図、である
【0040】本発明は、ITO電極の凸状の段形状部の
うち、配向異常を生じる段形状部の縁を相対向する凸状
の電極部分と相対しないようにしたところに特徴がある
【0041】(1)基本的構成 すなわち、ラビング処理を行った配向膜10c,10d
 で液晶層3Bの液晶分子を配列した液晶パネルであっ
て、液晶分子を駆動する電極16,17 が、該電極1
6,17 パターンの境界あるいは該電極16,17表
面の凸凹に原因して凸状の段形状を有していて、前記段
形状部の上段側から下段側へ垂直に伸ばした方向ベクト
ル20α, 21α, …が、前記当該電極16上の配
向膜10c のラビング方向ベクトル18に対する逆方
向成分18r を有するものにおいては、次のように配
置・構成する。
【0042】すなわち、前記逆方向成分を有するところ
の、電極16の凸状の段形状部の縁20,21 が、相
対向する凸状の電極17部分と相対しないように配置し
て成る液晶表示パネルである。
【0043】(2)特に配向異常を生じ易い部位を考慮
した構成 すなわち、前記(1)の電極16の段形状部の上段側か
ら下段側へ垂直に伸ばした方向ベクトル20α, 21
αが、前記当該電極16上の配向膜10c の逆ラビン
グ方向のベクトル18r に対してなす角度θ1,θ2
 が、0°から45°の範囲の角度をなしている場合に
、その角度をなすところの、電極16の凸状の段形状部
の縁20,21 が、相対向する凸状の電極17部分と
相対しないように配置して成る液晶表示パネルである。
【0044】(3)実用的な相対距離を考慮した構成す
なわち、前記(1)および(2)の液晶表示パネルにお
いて、電極16の凸状の段形状部の縁20,21 が、
相対向する凸状の電極17部分と相対しないように配置
する場合に、該両電極16,17 の面方向の相対距離
d1,d2 で5μm 以上離して配置して成る液晶表
示パネルである。
【0045】
【作用】(1)基本的構成 液晶分子の配向異常は、該液晶分子が逆チルトすること
によって発生する。そしてそれは、当該液晶分子に印加
する電界強度が強い程広範囲に渡って発生する。
【0046】本発明では、液晶分子の配向異常を生ずる
ところの、電極16の凸状の段形状部の縁20,21 
を、相対向する電極17の凸状部分と相対しないように
配置する。
【0047】したがって、当該位置における一方の電極
(第1の電極)16と他方の電極(第2の電極)17と
の電極間距離が長くなり、前記凸部に原因して液晶分子
に印加される電界強度が強くなることが無い。
【0048】そのため、当該部位における液晶分子の配
向異常が発生し難くなる。
【0049】(2)特に配向異常を生じ易い部位を考慮
した構成 液晶分子が最も逆チルトし易い条件は、電極16の凸状
の段形状部が、該電極16上の配向膜10c のラビン
グ方向18と真向から対向・拮抗する場合である。
【0050】すなわち、電極16の段形状部の上段側か
ら下段側へ垂直に伸ばした方向ベクトル20α, 21
αが、該電極16上の配向膜10c の逆ラビング方向
のベクトル18r に対して同方向を向く場合、つまり
θ1,θ2 が0°の場合である。
【0051】なぜならば、前記θ1,θ2 が0°の場
合、電極16の面方向に発生する電界の方向と配向膜1
0c 上の液晶分子の方向が同一となるからである。
【0052】そして、前記θ1,θ2 が増加するにし
たがって、液晶分子を逆チルトさせる方向の電界成分は
弱まり、90°では0(ゼロ)で、90°を越えると逆
チルトは発生しない。尚、前記θ1,θ2 が45°を
越えると急速に影響力が低下する。
【0053】したがって、前記θ1,θ2 が0°〜4
5°の範囲の場合にのみ、電極16の凸状の段形状部の
縁20,21 が、相対向する凸状の電極17部分と相
対しないように配置すれば、配向異常は発生し難くなる
【0054】(3)実用的な相対距離を考慮した構成面
方向成分の電界による影響力は、電極16の凸状の段形
状部の縁20,21 と電極17の凸状部分との距離を
面方向で5μm 以上離すと、実際上は殆ど影響が無く
なる。
【0055】したがって、配向異常は発生し難くなる。
【0056】
【実施例】次に、本発明を実際上どのように具体化でき
るかを実施例で説明する。
【0057】図2は、実施例−1を説明する図、また、
図3は実施例−2を説明する図で、TFT側のITOパ
ターンとカラーフィルタ側のITO凸部との位置関係お
よび配向膜のラビング方向を示している。
【0058】本両実施例の液晶表示パネルにおいては、
各層の基本的構成は図4(b) に示す従来例と何ら変
わりは無い。すなわち、液晶分子を90°ツイストして
傾斜配向したTNモードのTFT型カラー液晶表示パネ
ルである。
【0059】異なる点は、TFT側のITOパターン1
a(1b)とカラーフィルタ側ITO凸部2Aa(2A
b)の配置状態だけである。
【0060】ちなみに、ガラス基板としては珪酸塩ガラ
スを使用し、一方のTFT側のガラス基板上に、アモル
ファスシリコンによるTFT、ゲート電極ライン、ドメ
イン電極ライン、そしてITO電極を形成し、配向膜と
してポリイミド樹脂膜を印刷法で形成する。そしてその
後、前記ポリイミド樹脂膜をナイロン系ラビング材でラ
ビング処理する。
【0061】他方のカラーフィルタ側のガラス基板上に
は、ブラック・マトリクスとカラーフィルタを印刷形成
し、その上にITO膜(ITO電極)、SiO2による
絶縁膜、ポリイミド樹脂膜を印刷形成し、該ポリイミド
樹脂膜をラビング処理する。
【0062】そして、以上2種類の基板をスペーサ、シ
ール材を介して貼り合わせ、液晶を注入して完成する。
【0063】(1)実施例−1 本実施例においては、TFT側配向膜のラビング方向1
8a は図上右下から左上方向であり、カラーフィルタ
側配向膜のラビング方向19a は図上右上から左下方
向である。
【0064】したがって、液晶分子の配向異常を生じる
凸部の縁は、TFT側ITOパターン1aにおいては、
図上下側の凸部の縁20a と右側の凸部の縁21a 
であり、カラーフィルタ側のITO凸部2Aa におい
ては、図上上側の凸部の縁23a と右側の凸部の縁2
2a である。
【0065】ちなみに、前記凸部の縁20a の上段側
から下段側へ垂直に伸ばした方向ベクトルを20βとし
、以下同様に凸部の縁21a の上段側からの方向ベク
トルを21β、凸部の縁22a の上段側からの方向ベ
クトルを22β、凸部の縁23a の上段側からの方向
ベクトルを23βとすると、それぞれ対応するラビング
方向18a,19a とは逆向きのラビング方向ベクト
ル18ar,19ar となす角度θ1,θ2,θ3,
θ4 は、それぞれ45°である。
【0066】そこで、TFT側ITOパターン1aの凸
部の縁20aを、対向するカラーフィルタ側のITO凸
部2Aa から面方向距離d11 で5μm の距離を
隔てて配置し、カラーフィルタ側のITO凸部2Aa 
の凸部の縁23a を、対向するTFT側ITOパター
ン1aの境界から面方向距離でd13 で5μm の距
離を隔てて配置した。
【0067】ところで、図2にも示すように、TFT側
ITOパターン1aの凸部の縁21a が対向するカラ
ーフィルタ側のITO凸部2Aaと相対している。また
、カラーフィルタ側のITO凸部2Aa の凸部の縁2
2a は、対向するTFT側ITOパターン1aの凸部
と相対していないが、その距離d12 は5μm 以下
である。
【0068】しかし、前記凸部の縁21a,22a に
おいては液晶分子の配向異常が発生し難いため、表示品
質が低下することは無い。これは、両ITO電極1a,
2Aa間の間隙中央部の液晶分子方向24a が、凸部
の縁20a,21a,22a,23a に対して垂直な
場合に配向異常が発生し易い為である。
【0069】ちなみに、配向異常部15a は極めて狭
い領域に限られて発生し、表示エリア12a 内には発
生していない。
【0070】(2)実施例−2 本実施例においては、ラビング方向18b,19b が
実施例−1と異なっていて、それに起因してITO電極
の配置状態も変わっている。
【0071】すなわち、TFT側配向膜のラビング方向
18b は図上右側から左側方向であり、カラーフィル
タ側配向膜のラビング方向19b は図上上側ら下側方
向である。
【0072】したがって、液晶分子の配向異常を生じる
凸部の縁は、TFT側ITOパターン1bにおいては、
図上右側の凸部の縁21b だけであり、カラーフィル
タ側のITO凸部2Ab においては、図上上側の凸部
の縁23b だけである。
【0073】そこで、TFT側ITOパターン1bの凸
部の縁21bを、対向するカラーフィルタ側のITO凸
部2Ab から面方向距離d22 で5μm の距離を
隔てて配置し、カラーフィルタ側のITO凸部2Ab 
の凸部の縁23b を、対向するTFT側ITOパター
ン1bの境界から面方向距離でd23 で5μm の距
離を隔てて配置した。
【0074】ちなみに、本実施例では、他の領域で配向
異常を生じる部位は無い。もちろん、配向異常を生じる
領域は極めて少なく、表示エリア12b 内には発生し
ない。
【0075】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶分子
の配向異常が発生し難くなり、コントラストが高くシャ
ープネスな画像表示が可能となる。
【0076】また、カラーフィルタ型の液晶表示パネル
においては、色純度の高いカラー画像を得ることが可能
となり、色再現性の高い画像表示が可能となる。
【0077】したがって、表示品質の高い液晶表示パネ
ルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本原理を説明する図で、(a) は
液晶を駆動する電極の配置を示す平面図、(b) は(
a) の断面図、である。
【図2】実施例−1を説明する図で、TFT側のITO
パターンとカラーフィルタ側のITO凸部との位置関係
および配向膜のラビング方向を示している。
【図3】実施例−2を説明する図で、TFT側のITO
パターンとカラーフィルタ側のITO凸部との位置関係
および配向膜のラビング方向を示している。
【図4】TNモードのTFT型カラー液晶表示パネルの
構成を説明する図で、(a) は1つの液晶セル(画素
)を示す斜視図、(b) は(a) の断面図、である
【図5】ラビング方向と液晶分子の配向異常を説明する
図で、(a) は液晶分子を電界駆動した場合の様子を
説明する断面図、(b) は配向異常部を説明する図、
である。
【符号の説明】
1,1a,1b                 I
TO電極(1画素に対応する電極) 2                      IT
O膜(ITO電極に対向するコモン電極) 2A,2Aa,2Ab              カ
ラーフィルタ側ITOの凸部 3,3a,3b,3c              液
晶分子3A,3B                 
  液晶層8                   
   カラーフィルタ9              
        ブラック・マトリクス10a,10b
,10c,10d         配向膜11   
                   配向異常部1
2,12a,12b              表示
エリア13                    
  TFT側配向膜のラビング方向 14                      カ
ラーフィルタ側配向膜のラビング方向 15,15a,15b              配
向異常部(配向異常領域)16           
           第1の電極17       
               第2の電極18,18
a,18b,19a,19b      配向膜のラビ
ング方向18r,19r              
   逆ラビング方向20,21          
         第1の電極の段形状部の縁20α,
 21α              凸状電極の縁か
ら垂直方向の方向ベクトル 20β, 21β, 22β, 23β  凸状電極の
縁から垂直方向の方向ベクトル 20a,21a,21b             T
FT側ITOパターンの凸部の縁 22a,23a,23b             カ
ラーフィルタ側ITOの凸部の縁 24a,24b                 駆
動電極間の間隙中央部の液晶分子方向

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ラビング処理を行った配向膜(10c
    ,10d) で液晶層(3B)の液晶分子を配列した液
    晶パネルであって、液晶分子を駆動する電極(16,1
    7) が、該電極(16,17) パターンの境界ある
    いは該電極(16,17) 表面の凸凹に原因して凸状
    の段形状を有していて、前記段形状部の上段側から下段
    側へ垂直に伸ばした方向ベクトル (20α, 21α
    , …) が、前記当該電極(16)上の配向膜(10
    c) のラビング方向ベクトル(18)に対する逆方向
    成分(18r) を有するものにおいては、前記逆方向
    成分を有するところの、電極(16)の凸状の段形状部
    の縁(20,21) が、相対向する凸状の電極(17
    )部分と相対しないように配置して成ること、を特徴と
    する液晶表示パネル。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の液晶表示パネルにおい
    て、電極(16)の段形状部の上段側から下段側へ垂直
    に伸ばした方向ベクトル (20α, 21α, …)
     が、前記当該電極(16)上の配向膜(10c) の
    逆ラビング方向のベクトル(18r) に対してなす角
    度(θ1,θ2)が0°から45°の範囲である場合に
    、前記角度をなすところの、電極(16)の凸状の段形
    状部の縁(20,21) が、相対向する凸状の電極(
    17)部分と相対しないように配置して成ること、を特
    徴とする液晶表示パネル。
  3. 【請求項3】  請求項1および請求項2記載の液晶表
    示パネルにおいて、電極(16)の凸状の段形状部の縁
    (20,21) が、相対向する凸状の電極(17)部
    分と相対しないように配置する場合に、該両電極(16
    ,17) の面方向の相対距離(d1,d2) で5μ
    m以上離して配置して成ること、を特徴とする液晶表示
    パネル。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201826A (ja) * 1995-01-25 1996-08-09 Nec Corp 液晶表示素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08201826A (ja) * 1995-01-25 1996-08-09 Nec Corp 液晶表示素子

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