JPH10333171A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH10333171A
JPH10333171A JP10151288A JP15128898A JPH10333171A JP H10333171 A JPH10333171 A JP H10333171A JP 10151288 A JP10151288 A JP 10151288A JP 15128898 A JP15128898 A JP 15128898A JP H10333171 A JPH10333171 A JP H10333171A
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京 賢 金
Jung Uk Shim
政 ▲うく▼ 沈
Seung Beom Park
乘 範 朴
Jang-Kun Song
長 根 宋
Chang-Hun Lee
昶 勳 李
Nam-Heung Kim
南 興 金
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広視野角を有する新しい方式の液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】 液晶表示装置は、第１基板と第２基板と
の間には誘電率異方性を有する液晶物質が注入されてお
り、液晶分子は二つの基板に対して垂直に配列されてい
る。そして、二つの基板のうちの一つの基板に互いに平
行な第１電極と第２電極とが形成されている。第１およ
び第２基板には液晶物質の分子軸を垂直に配向するため
の配向膜が形成されて得、かかる配向膜はラビング処理
をしてもしなくてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、液晶表示装置は、電極が形成さ
れている２枚の基板の間に液晶を注入し、電極に加える
電圧の強さを調節して光透過量を調節する構造からな
る。以下、添付図面を参照して従来の技術に従う液晶表
示装置について詳細に説明する。
【０００３】図１（Ａ）および図１（Ｂ）は従来の技術
に従うＴＮ(twisted-nematic) 方式の液晶表示装置の構
造を概略的に示す断面図である。図１（Ａ）および図１
（Ｂ）に示すように、ＴＮ方式の液晶表示装置は、内側
面にそれぞれ透明電極３、４が形成されている１対の透
明ガラス基板１、２、二つのガラス基板１、２の間の液
晶層７を含み、それぞれのガラス基板１、２の外側面に
は光を偏光させる２枚の偏光板５、６が取付けられてい
る。ここで、下部基板１の電極３は画素電極であり、上
部基板２の電極４は共通電極であり、液晶層７の誘電率
異方性Δεはゼロより大きい。
【０００４】電気場を印加しないときには、図１（Ａ）
に示すように、二つの基板１、２の間に詰められた液晶
層７の液晶分子８は、その長軸方向が二つの基板１、２
に平行に配列されており、一つの基板から他の基板に至
るまで螺旋状にねじれた構造を有する。
【０００５】二つの電極３、４に電源Ｖを連結して図１
（Ｂ）の矢印の方向に液晶層７に充分な大きさの電気場
を形成した時には、図１（Ｂ）に示すように、液晶分子
８の長軸が電気場の方向と平行になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
ＴＮ方式の液晶表示装置は視野角が狭く階調反転が生じ
るという問題点を有している。
【０００７】従って、本発明は前記従来の問題点を解決
するためのものであって、その目的は、広視野角を有す
る新しい方式の液晶表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に従う液晶表示装置は、第１基板と第２基板と
の間には誘電率異方性を有する液晶物質が注入されてお
り、液晶分子は二つの基板に対して垂直に配列されてい
る。そして、二つの基板のうちの一つの基板に互いに平
行な第１電極と第２電極とが形成されている。
【０００９】第１および第２基板には液晶物質の分子軸
を垂直に配向するための配向膜が形成されて得、かかる
配向膜はラビング処理をしてもしなくてもよい。
【００１０】さらに、二つの基板の外側にそれぞれ取付
けられている平行板をさらに含むことができ、かかる平
行板の透過軸は互いに平行または直交するように配置す
ることができる。
【００１１】ここで、液晶物質の誘電率異方性は正また
は負の場合のいずれも可能であり、純粋なネマチック液
晶、キラルネマチック液晶または添加剤を含むネマチッ
ク液晶のうち、いずれを用いてもよい。
【００１２】かかる液晶表示装置の二つの電極に電圧を
印加すると、二つの電極の間には放物線状の電気場が形
成され、この電気場により液晶分子が駆動される。ここ
で、かかる駆動方式を適用した液晶表示装置をＥＯＣ(e
lectrically-induced optidal compensation) 方式の液
晶表示装置という。
【００１３】かかるＥＯＣ方式の液晶表示装置において
は、二つの電極間の領域の中心部を基準として両側の液
晶分子の配列が対称的に形成される。従って、透過する
光に対する位相遅延(phase retardation) も対称的に発
生して広い視野角を有することができる。
【００１４】前記のような液晶表示装置における電極の
構造および配置は、画素単位にまたは画素内部で電極が
折り曲げられた形態に形成することにより、電極が折り
曲げられた部分の両側で液晶分子の配列方向が異なり、
光の遅延を互いに補償することができるので、より広い
視野角が得られる。
【００１５】偏光板を透過軸が互いに垂直である方向に
取付ける場合、偏光板の透過軸は電極の一部と平行する
か垂直をなす場合を除いたすべての方向に取付けること
ができ、偏光板の透過軸が電極となす角度が４５°であ
ることが最も好ましい。そして、電極の折り曲げられた
部分の角度は０°から１８０°の間の範囲を有すること
ができ、９０°であることが最も好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
添付図面に基づいて詳細に説明する。図２（Ａ）ないし
（Ｃ）および図３（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明の第１お
よび第２実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示装置の原理
を示す概略図である。図面からわかるように、配向膜９
０がそれぞれ形成されている１対の透明ガラス基板１
０、２０が互いに向い合っている。二つの基板１０、２
０のうちの下部基板１０の内側面には二つの線形電極３
０、４０が互いに平行に形成されている。二つのガラス
基板１０、２０の間には液晶物質が注入されて液晶層７
０をなしており、液晶層７０の液晶分子８０は二つの基
板１０、２０に対して垂直に配列されている。ここで、
液晶分子８０は基板１０、２０に対して先傾斜角を有す
るように構成でき、二つの電極３０、４０は透明もしく
は不透明導電物質で構成することができる。それぞれの
ガラス基板１０、２０の外側面には通過する光を偏光さ
せる２枚の偏光板５０、６０がそれぞれ取付けられてい
る。
【００１７】一般に、二つの電極３０、４０のうち、一
つはそれぞれの単位画素毎に異なるデータ信号を印加す
るための画素電極であり、残りの一つは全体単位画素に
共通した信号を印加するための共通電極である。また、
それぞれの画素電極はそれぞれの画素に形成されている
薄膜トランジスタのようなスイッチング素子の１端子と
連結されている。
【００１８】このとき、液晶層７０の液晶物質は、誘電
率異方性Δεがゼロより大きいことが好ましいが、誘電
率異方性Δεがゼロより小さくてもよい。また、液晶物
質はネマチック、キラルネマチックもしくは左旋性また
は右旋性のキラル添加剤が混合されたネマチック液晶の
いずれも可能である。
【００１９】また、それぞれの配向膜９０は液晶分子８
０が横になる時に方向性を有するようにすべてにラビン
グ処理をすることもでき、選択的に一つにのみラビング
処理をすることもでき、すべてにラビング処理をしない
ことも可能である。ラビング処理をする場合、ラビング
方向は二つの電極３０、４０の方向に対して任意の方向
にすることができ、二つの基板１０、２０の配向膜９０
すべてにラビング処理をする場合には、ラビング方向を
互いに反対方向にして二つのラビング方向のうちの一方
向は電極と垂直方向にすることが好ましい。
【００２０】ここで、二つの偏光板５０、６０の透過軸
は互いに平行または垂直に配置することができる。
【００２１】また、二つの電極３０、４０の幅はそれぞ
れ１〜１０μｍの範囲、二つの電極３０、４０間の間隔
は２〜２０μｍの範囲、液晶層７０の厚さは１〜１５μ
ｍの範囲であることが好ましい。
【００２２】図２（Ａ）ないし（Ｃ）は、液晶物質の誘
電率異方性が正である純粋なネマチック液晶である場合
であり、図３（Ａ）ないし（Ｃ）は液晶物質のキラル添
加剤が混合された誘電率異方性が正であるネマチック液
晶であるか誘電率異方性が正であるキラルネマチック液
晶である場合である。図２（Ａ）および図３（Ａ）に示
すように、電気場を印加しない時には、液晶層７０の液
晶分子８０は配向膜９０の配向力により二つの基板１
０、２０に垂直に配列された構造を有する。
【００２３】このとき、下部基板１０に取付けられてい
る偏光板５０を通過した光は偏光方向が変わらないで液
晶層７０を通過する。ここで、二つの偏光板５０、６０
の透過軸が平行であると、この光は上部基板２に取付け
られている偏光板６０を通過するので明るい状態が具現
される。二つの偏光板５０、６０の透過軸が直交する
と、下部基板１０の偏光板５０を通過した光は上部基板
２０の偏光板６０により遮断されるので暗い状態にな
る。
【００２４】図２（Ｂ）および図３（Ｂ）は電界を十分
に印加した場合を示すものであり、図２（Ｃ）および図
３（Ｃ）はそれぞれ図２（Ｂ）および図３（Ｂ）を上部
基板側から見下ろした図である。このとき、電気場は二
つの電極３０、４０の間の領域の中央部分では本質的に
基板１０、２０に対して平行で、電極３０、４０に対し
て垂直で、電極３０、４０に接近するほど下方に歪んだ
放物線状になる。
【００２５】このとき、ネマチック液晶物質は正の誘電
率異方性を有するので、液晶分子８０の長軸が電気場の
方向に沿って配列されようとするが、二つの基板１０、
２０に隣接した部分では加えられた電気場による力より
は配向膜９０の配向力が強いので、液晶分子８０は垂直
に配向されたもとの状態を保持する。従って、純粋なネ
マチック液晶物質を用いる場合には、電気場による力と
配向力とが均衡をなすように液晶方向子は連続的に変化
する。
【００２６】この場合、前述したように、二つの電極３
０、４０の間の電気場は全体的に放物線状に形成される
ので、二つの電極３０、４０間の領域の中心面を基準に
して左右の液晶分子８０は対称に配列される。
【００２７】このとき、図２（Ｂ）および（Ｃ）でみる
ように、電極３０、４０に対して垂直方向の視野角は液
晶分子８０の長軸の向く方向が中心面を基準にして対称
であるので、液晶層７０を通過する光に対する位相遅延
(phase retardation) が対称的に補償される効果が発生
して、視野角が広くなる。また、液晶分子８０の短軸方
向、すなわち電極３０、４０に対して水平方向には屈折
率の変化率が小さいので、視野角が拡張される。
【００２８】一方、二つの電極３０、４０間の領域の中
央部分において、電気場は基板と平行である。従って、
この電気場による力は基板に対して垂直に配列されてい
る液晶分子８０に対して垂直であるので、液晶分子８０
が動かない不連続面が二つの電極３０、４０の中心部に
形成される。
【００２９】次に、図３（Ｂ）および（Ｃ）で見るよう
に、液晶物質がキラルネマチック液晶またはキラル添加
剤が混合されたネマチック液晶である場合には、純粋な
ネマチック液晶である場合とは異なるところがある。二
つの電極３０、４０間の領域の中心部分において液晶分
子８０が動かない不連続面が生じるのは図２（Ｂ）およ
び（Ｃ）と同様である。しかしながら、それ以外の部分
において液晶分子８０の長軸は電気場による力と配向力
とにより変化するばかりでなく、キラリティー(chirali
ty) によりツイストされて二つの電極３０、４０間の領
域における中心面の両側の領域にある液晶分子８０の配
列は完全に対称をなさない。
【００３０】つまり、図２（Ｃ）をみると、上部基板か
らみるとき、液晶分子８０と長軸とがいずれも電極３
０、４０に対して垂直に配列されるが、図３（Ｃ）でみ
ると、中心面を基準にして両側の領域の液晶分子８０は
反時計方向に回転する。もちろん、液晶分子８０の回転
方向は反対であることもできる。この場合、電極３０、
４０に対して垂直な方向だけではなく平行な方向に対し
ても視野角が広くなる。
【００３１】前述したような状態で下部基板１０に取付
けられている偏光板５０を通過して偏光された光の偏光
は液晶層７０を通過しながら液晶方向子のねじりに沿っ
て回転することになる。前記した二つの場合に、誘電率
異方性、二つの基板１０、２０間の間隔や液晶分子８０
のピッチなどを調節して偏光が９０°回転するようにす
ることができる。この場合、二つの偏光板５０、６０の
透過軸が互いに平行に配置されると、この光は上部基板
２０に取付けられている偏光板６０により遮断されるの
で暗い状態が具現される。二つの偏光板５０、６０の透
過軸を互いに直交するように配置すると、下部基板１０
の偏光板５０を通過した光は上部基板２０の偏光板６０
を透過するので明るい状態になる。
【００３２】言い換えると、本発明に従うＥＯＣ方式の
液晶表示装置において、二つの電極３０、４０間の中心
面に対して液晶分子８０は対称的に配列される。これに
よって、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）においてＡ方向に
透過する光とＢ方向に透過する光は類似した液晶分子８
０の配列からなる経路を透過することになる。従って、
通過する光に対する遅延もほぼ同一に形成されるので、
広い視野角を有することができる。
【００３３】かかる液晶表示装置において、電極の構造
および配置は多様に変化させることができ、図４および
図５に示すように形成することができる。以下、これに
ついて詳細に説明する。図４および図５に示すように、
ゲート線１００が横に形成されており、これと直交する
データ線２００が縦に形成されて画素を定義している。
共通電極線である第１電極線３２がゲート線１００と平
行に形成されており、それぞれの画素には第１電極線３
２と平行に向い合って画素電極である第２電極線４２が
形成されている。ゲート線１００とデータ線３００の交
差点付近にはスイッチング素子である薄膜トランジスタ
ＴＦＴが形成されており、薄膜トランジスタＴＦＴの第
１端子はゲート線１００と、第２端子はデータ線３００
と、第３端子は第２電極線４２とそれぞれ連結されてい
る。
【００３４】図４でみるように、それぞれの画素には互
いに平行に向い合う第１および第２横電極線３２、４２
が横に形成されている。図示した四つの画素のうち、対
角線方向に配置された二つの画素には、第１および第２
横電極線３２、４２とそれぞれ連結されて、これらから
縦方向にそれぞれ延長されている第１および第２電極３
３、４３が互いに平行に交互に形成されている。また、
隣り合う他の二つの画素には、第１および第２横電極線
３２がそれぞれ連結されて互いにその反対側端部から縦
に延長されている第１および第２縦電極線３１、４１が
形成されている。また、第１横電極線３２および第１縦
電極線３１から延長されてこれらと一定の角をなす第１
電極３０が形成されており、第１電極３０の間には第２
横電極線４２および第２縦電極線４１から延長された第
２電極３０、４０が第１電極３０と平行に形成されてい
る。つまり、一つの画素の第１および第２電極３３、４
３は隣り合う画素の第１および第２電極３０、４０と平
行せずに一定の角を有するように形成されている。
【００３５】図５に示すように、それぞれの画素には互
いに平行に向い合う第１および第２横電極線３２、４２
が横方向に形成されており、第１および第２横電極線３
２、４２の互いに反対側の端部から縦方向にそれぞれ延
長されている第１および第２縦電極線３１、４１が形成
されている。第１横電極線３２と連結されている第１電
極３６の第１部分３４は縦方向に延長されており、第１
部分３４と連結されている第１電極３６の第２部分３５
は傾斜するように形成されている。ここで、第１縦電極
線３１のうちの一部は第１電極３６の第１部分３４の役
割をし、第１縦電極線３１から延長された多数の分枝３
７が第２部分３５と平行に形成されている。また、第１
電極３６の第２部分３５の間には第２横電極線４２およ
び第２縦電極線４１から延長された第２電極４６の第１
部分４４が第１電極３６の第２部分３５と平行に形成さ
れており、第２電極４６の第１部分４４から延長された
第２電極４６の第２部分が第１電極３６の第１部分３４
と平行に形成されている。ここで、第２縦電極線４１の
うちの一部は第２電極４６の第２部分４５の役割をす
る。言い換えると、それぞれの画素の内部には互いに平
行に形成されている第１および第２電極が折り曲げられ
た形状に形成されている。
【００３６】このように一つの基板において電極の方向
を画素単位にまたは画素の内部において一つ以上の方向
に形成して液晶分子を多様な角度に配列することにより
広い視野角を具現することができる。
【００３７】以下、本発明に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置を製作して実験した結果について説明する。 実験例１ 実験例１においては液晶層７０にキラル添加剤を混合し
たネマチック液晶と純粋なネマチック液晶を用いた場
合、それぞれに対して視野角を測定したものである。
【００３８】ここで、液晶層７０の屈折率異方性△ｎは
０．０９であり、液晶層７０の厚さｄは４．５μｍであ
り、配向膜９０は全てラビング処理をしていない状態で
ある。また、二つの電極３０、４０は横方向に形成され
ており、二つの基板１０、２０の外部面に取付けられて
いる偏光板５０、６０の透過軸は互いに対して９０°に
なるように配置されており、一つは透過軸が二つの電極
３０、４０に対して４５°で残りの一つは透過軸が１３
５°になるように配置した。ここで、角度は水平方向の
右側を０°に設定し、これを基準にしたものである。
【００３９】図６は純粋なネマチック液晶にキラル添加
剤を０．１％混合して視野角を測定した結果であり、図
７は添加剤を用いない状態で視野角を測定した結果を示
すグラフである。図６でみるように、キラル添加剤を用
いた場合にはコントラスト比１０を基準にして横方向に
は８０°程度、縦方向には７６°程度の視野角が測定さ
れた。
【００４０】添加剤を用いない場合には図７に示された
ように、コントラスト比１０を基準にして横方向には７
６°程度、縦方向には７６°程度の視野角が測定され
た。そして、対角線方向にはコントラスト比６０を基準
にして二つの場合いずれも１２０°以上の視野角が測定
された。
【００４１】実験例２ 実験例２においては二つの基板１０、２０に形成された
配向膜９０をラビング処理をし、それぞれに対して視野
角を測定した。図８は、上部基板２０に形成された配向
膜９０は１３５°で、下部基板１０に形成された配向膜
９０は３１５°でラビング処理をして視野角を測定した
結果であり、図９は、上部基板２０に形成された配向膜
９０は４５°で、下部基板１０に形成された配向膜９０
は２２５°でラビング処理をして視野角を測定した結果
である。残りの条件は実験例１と同一である。
【００４２】図８および図９で見るように、このように
ラビングを行なうと水平および垂直方向の視野角と対角
線方向の視野角との差を縮めることができるので、すべ
ての方向においてさらに均一な視野角が得られる。
【００４３】実験例３ 実験例３においては二つの基板１０、２０の外側面に取
付けられている偏光板５０、６０の配置を異にして視野
角を測定したものである。図１０は実験例１と同様に、
上部基板２０に取付けられている偏光板６０の透過軸は
二つの電極３０、４０の方向に対して４５°、下部基板
１０に取付けられている偏光板６０の透過軸は１３５°
になるように配置して視野角を測定した結果であり、図
１１は、上部基板２０に取付けられている偏光板６０の
透過軸は３０°、下部基板１０に取付けられている偏光
板６０の透過軸は１２０°になるように配置して視野角
を測定した結果である。残りの条件は実験例１と同一で
ある。
【００４４】実験例１で説明したように、図１０では対
角線の四方向で対比比６０を基準にして１２０°以上の
視野角を示し、上下左右の方向でコントラスト比１０を
基準にして８０°程度の視野角を示している。図１１と
比較すると、視野角の方向は電極の方向と偏光板の透過
軸方向の相対角に依存することがわかる。従って、各種
の電極方向と偏光板の透過軸の方向とを様々に具現する
ことにより、すべての方向でほぼ一定の視野角が得られ
る。
【００４５】実験例４ 実験例４においては図１２でみるように、二つの基板１
０、２０の外側面にそれぞれ負の一軸性補償フィルム１
００を取付けて視野角を測定した。かかる補償フィルム
は遅延に対する残留位相差を補償するためである。図１
３は補償フィルム１００を用いない状態で視野角を測定
した場合であって、８０°程度の視野角が測定された。
図１４は補償フィルム１００の遅延値が４０ｎｍである
のを用いて測定した結果であり、図１５は補償フィルム
１００の遅延値が８０ｎｍであるのを用いて視野角を測
定した結果であり、図１６は補償フィルム１００の遅延
値が１２０ｎｍであるのを用いて視野角を測定した結果
である。残りの条件は実験例１と同一である。
【００４６】図１４ないし図１６でみるように、補償フ
ィルム１００を用いる場合はコントラスト比１０を基準
にして６０°にまで視野角が広くなることがわかる。か
かる結果に従って二つの基板１０、２０の間隔と補償フ
ィルム１００の遅延値を最適化することで全方向に６０
°以上の視野角を得られることがわかる。ここで、補償
フィルムの遅延値は３０〜５００ｎｍの範囲であること
が好ましい。
【００４７】本発明の実験例においては負の一軸性補償
フィルムを用いたが、正の一軸性補償フィルム、二軸性
補償フィルム、ハイブリッド構造を有する補償フィルム
またはツイスト構造を有する補償フィルムを用いること
もできる。また、補償フィルム１００を二つの基板１
０、２０にそれぞれ取付けているが、択一的に一つの基
板にのみ取付けることもできる。
【００４８】実験例５ 実験例５においては電気光学的特性を測定した。ここ
で、液晶層７０は純粋なネマチック液晶を用い、配向膜
９０は全てラビング処理をしていない状態であり、二つ
の電極３０、４０の幅はそれぞれ５μｍである。
【００４９】図１７は液晶セルの間隔、二つの電極の間
隔および駆動電圧との関係を図表で示すものである。こ
こで、Ｖmax は最大透過率の駆動電圧であり、Ｔmax は
最大透過率、ｔonはオン時の液晶分子の反応時間、ｔof
f はオフ時の液晶分子の反応時間、ｔtot ＝ｔon＋ｔof
f 、Ｖ10は透過率が最大値の１０％である時の駆動電
圧、Ｖ90は透過率が最大値の９０％であるときの駆動電
圧である。
【００５０】図１７でみるように、二つの基板１０、２
０の間隔を３〜６μｍ、二つの電極３０、４０の間隔を
８または１０μｍに設定して透過率が最大である場合に
駆動電圧を測定した結果、６〜３０Ｖの範囲に測定され
た。このように、電極の間隔および液晶セルの間隔を適
切に調節すると駆動電圧を低めることができる。
【００５１】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表
示装置において電極の構造および配置は前述した以外に
も多様に変化させることができ、図１８ないし図２３に
示すように、画素単位でもしくは画素内で折り曲げられ
てのこぎり歯形状をなすようにする場合に非常に良好な
表示特性が得られる。これについて詳細に説明する。図
１８および図１９でみるように、それぞれの画素には共
通電極線である第１電極線３２と画素電極である第２電
極線４２とが互いに平行に向い合うように形成されてい
る。
【００５２】図１８に示すように、本発明の実施例にお
いては、それぞれの画素に互いに平行に向い合う第１お
よび第２電極線３２、４２が画素の横列に沿って交互に
横と縦方向に形成されており、画素の縦列方向には同一
方向に形成されている。そして、第１および第２電極線
３２、４２とそれぞれ連結されており、第１および第２
電極線３２、４２とそれぞれ垂直に延長されている第１
および第２電極３３、４３が互いに平行に交互に形成さ
れている。
【００５３】図１９に示す本発明の実施例においては、
それぞれの画素に互いに平行に向い合う第１および第２
電極線３２、４２が、図１８に示す本発明の実施例とは
異なり、画素の横列と縦列に沿って交互に横と縦方向に
形成されている。第１および第２電極線３２、４２とそ
れぞれ連結されており、これらと垂直にそれぞれ延長さ
れている第１および第２電極３３、４３が互いに平行に
交互に形成されているのは、図１８に示す本発明の実施
例と同一である。
【００５４】図２０および図２１には共通電極である第
１電極と画素電極である第２電極が画素の対角線方向に
形成された本発明の実施例を示している。図２０および
図２１でみるように、それぞれの画素には共通電極線で
ある第１電極線３２が画素の一頂点を中心にして両側に
形成されて‘┐’または‘┌’字状をなしており、これ
と対角線方向に向い合う頂点を中心にして両側に形成さ
れて‘└’字状または‘┘’字状をなす第２電極線４２
が形成されている。
【００５５】第１電極線３２および第２電極線４２とそ
れぞれ連結されており、互いに平行に交互に形成されて
いる第１電極３３と第２電極４３は、画素の対角線方向
に形成されている。図２０に示すように、本発明の実施
例においては第１電極３３と第２電極４３の方向が画素
の横列に沿って互いにずれるように形成されており、同
一縦列の画素は電極の方向が同一である反面、図２１に
示した本発明の実施例においては第１電極３３と第２電
極４３の方向が画素の横列と縦列に沿って互いにずれる
ように形成されている。
【００５６】図２２には図１８ないし図２１の場合とは
異なり、画素の形状が傾いた平行四辺形からなる本発明
の実施例が示されている。図２２に示すように、それぞ
れの画素には共通電極線である第１電極線３２と画素電
極である第２電極線４２とが互いに平行に向い合うよう
に形成されている。そして、第１電極線３２および第２
電極線４２とそれぞれ連結されており、互いに平行に交
互に形成されている第１電極３３と第２電極４３が、第
１電極線３２および第２電極線４２に対し傾斜方向に形
成されている。それぞれの画素は傾いた平行四辺形から
なり、画素の傾き方向が縦列に沿って反対に形成されて
いて、第１電極３３と第２電極４３が画素の縦列に沿っ
てのこぎり歯状をなすように形成されている。
【００５７】図２３には画素自体の形状がのこぎり歯状
からなる本発明の実施例が示されている。図２３に示す
ように、それぞれの画素は中央が折り曲げられてのこぎ
り歯状に形成されており、のこぎり歯状の各画素には共
通電極線である第１電極線３２と画素電極である第２電
極線４２とが互いに平行に向い合うように形成されてい
る。そして、第１電極線３２および第２電極線４２とそ
れぞれ連結されており、互いに平行に交互に形成されて
いる第１電極３３と第２電極４３とが形成されている。
ここで、第１電極３３と第２電極４３の形状は画素の中
央から折り曲げられてのこぎり歯状をなしている。
【００５８】図２４は図２３に示されている電極構造に
おいて電極が折り曲げられている（ａ）部分に対する拡
大図である。図２４に示すように、第１電極３３と第２
電極４３に電圧が印加されると放物線形状の電気場が液
晶分子８０を駆動する。このとき、液晶分子８０はその
長軸を投射した方向が電極と垂直をなし、傾き方向は図
２４の矢印が指す方向が上を向くように配列される。す
なわち、第１電極３３と第２電極４３との間の中心面を
基準にして液晶分子の配列方向は対称になる。しかしな
がら、電極３３、４３がのこぎり歯状に折り曲げられて
いるので、折り曲がった部分の両側に電極の中心面を基
準にして互いに対称である配列方向を有する二つの微小
領域に分けられた領域が２組生じることになり、これは
液晶分子の配列方向が異なる四つの領域があるのと同様
な効果をもたらすことになる。
【００５９】液晶セルの両外側面に取付けられている偏
光板は、その透過軸がのこぎり歯状に折り曲げられた第
１および第２電極の一部と平行するか垂直をなす方向を
除いたすべての方向に取付けられる。ただし、偏光板の
透過軸が電極となす角が４５°である場合が最も良好な
表示性能を現す。のこぎり歯状に形成された第１および
第２電極が折り曲げられる角度は０°から１８０°の間
の値を有することができるが、これは偏光板の透過軸方
向と関連する。偏光板の透過軸と電極とがなす角度が４
５°であるとき、最も良好な視野角特性が得られるが、
偏光板の透過軸と電極とがなす角度が４５°になるとき
は電極が折られる角度は９０°にならなければならな
い。
【００６０】光の遅延に対する残留位相差を補償するた
め、本発明の実施例に従う液晶表示装置の外側に位相差
補償フィルムを取付けることもできる。
【００６１】図２５には補償フィルムを取付けた本発明
の実施例に従う液晶表示装置の分解斜視図が示されてい
る。図２５に示すように、液晶セル１００と偏光板５
０、６０との間に補償フィルム１１０が取付けられてい
る。図２５に示されている液晶表示装置においては、補
償フィルムが液晶セルの両側面と偏光板との間にそれぞ
れ１枚ずつ取付けられているが、液晶セルの一つの面と
偏光板との間にのみ取付けることもでき、液晶セルの各
面と偏光板との間に２枚以上の補償フィルムを取付ける
こともできる。このとき、補償フィルムとしては、一軸
性または二軸性補償フィルムを用いることができ、一軸
性補償フィルムと二軸性補償フィルムとを組合わせて用
いることもできる。
【００６２】図１８ないし図２３に示すようなのこぎり
歯状の電極配置は、互いに平行な二つの電極により液晶
物質が駆動される他のモードにも同様に適用できる。例
えば、平面駆動方式（ＩＰＳ方式(in-plane switching
mode) ）や平行な二つの電極が両側基板に交互に形成さ
れており、これら二つの電極間の電気場により液晶物質
が駆動されるＥＩＭＤ方式(electrical induced multi
domain mode)などに適用することができる。以下、これ
について詳細に説明する。
【００６３】ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、前
述したＥＯＣモードでと同様に、互いに平行で線形であ
る二つの電極すべてが一方の基板に形成されている。こ
こでは、液晶物質の誘電率異方性Δεはゼロより大きく
ても小さくてもいずれもが用いられる。電気場を印加し
ないときには、液晶分子の長軸は基板に平行に、かつ、
電極と平行するか一定の角度をなす方向に配列されてお
り、十分な大きさの電気場を印加した時には本質的に基
板に平行な電気場が生成され、これによって液晶層の中
央に位置する液晶分子の長軸が電気場に平行に配列され
る。しかしながら、基板付近の液晶分子は配向力により
初期状態を保持するので、基板から中央に至る領域の液
晶分子は螺旋状にねじられた構造を有する。
【００６４】ＥＩＭＤ方式の液晶表示装置では、互いに
平行で二つの基板のそれぞれに交互に配置されるように
多数の第１電極と第２電極とが形成されている。
【００６５】図２６（Ａ）および２６（Ｂ）は本発明の
実施例に従うＥＩＭＤ方式の液晶表示装置の原理を示す
概略図である。図２６（Ａ）および図２６（Ｂ）に示す
ように、配向膜９０がそれぞれ形成されている１対の透
明基板１０、２０が互いに向い合っており、二つの基板
１０、２０の内側面には互いに平行に形成された第１お
よび第２線形電極３０、４０が交互に形成されている。
二つのガラス基板１０、２０の間には液晶物質が注入さ
れて液晶層７０をなしており、液晶層７０の液晶分子８
０は二つの基板１０、２０に対して垂直に配向されてい
る。それぞれの基板１０、２０の外側面には偏光板５
０、６０がそれぞれ取付けられている。
【００６６】このとき、液晶層７０の液晶物質は誘電率
異方性Δεがゼロより大きいことが好ましいが、誘電率
異方性Δεがゼロより小さくてもよい。図２６（Ａ）で
みるように、電気場を印加しないときには、液晶層７０
の液晶分子８０は配向膜９０の配向力により二つの基板
１０、２０に垂直に配列された構造を有する。
【００６７】図２６（Ｂ）は電界を十分に印加した場合
を示すものである。二つの電極に十分な電圧を印加する
と、上下基板１０、２０に交互に配置された第１および
第２電極３０、４０により二つの基板１０、２０に垂直
な方向に対して傾斜角を有する電気場が形成され、この
電気場は二つの基板１０、２０に垂直な平面または電極
３０、４０を通過する中心面に対して対称をなす。正の
誘電率異方性を有するネマチック液晶物質の場合、かか
る傾斜方向の電気場により液晶分子８０の長軸が電気場
の方向に沿って配列される。
【００６８】かかる二つの方式の液晶表示装置において
もＥＯＣモードの場合と同様に、電極をのこぎり歯状に
形成して電極が折られた部分を中心に両側で液晶分子の
傾き方向が互いに異なる領域により光の遅延が補償され
て広い視野角を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術に従うツイストネマチック(twisted
-nematic：ＴＮ）方式の液晶表示装置の構造を概略的に
示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に従うＥＯＣ(electrical
induced optical compensation) 方式の液晶表示装置の
基本駆動原理を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施例に従うＥＯＣ(electrical
induced optical compensation) 方式の液晶表示装置の
基本駆動原理を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表
示装置で単位画素に形成された電極の構造を示す平面図
である。
【図５】本発明の第４実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表
示装置で単位画素に形成された電極の構造を示す平面図
である。
【図６】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示装
置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示装
置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示装
置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示装
置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置の視野角を測定した結果を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施例に従うＥＯＣ方式の液晶表示
装置で電気光学的特性を測定した結果を図表で示すグラ
フである。
【図１８】本発明の実施例に従う液晶表示装置で単位画
素に形成された電極の構造を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施例に従う液晶表示装置で単位画
素に形成された電極の構造を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施例に従う液晶表示装置で単位画
素に形成された電極の構造を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施例に従う液晶表示装置で単位画
素に形成された電極の構造を示す平面図である。
【図２２】本発明の実施例に従う液晶表示装置で単位画
素に形成された電極の構造を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施例に従う液晶表示装置で単位画
素に形成された電極の構造を示す平面図である。
【図２４】図２３（ａ）部分の拡大図である。
【図２５】本発明の実施例に従う液晶表示装置の分解斜
視図である。
【図２６】本発明の実施例に従うＥＩＭＤ方式の液晶表
示装置の駆動原理を示す概略図である。
【符号の説明】
１０、２０ 基板 ３０、４０ 電極 ３２、４２ 第１および第２電極線 ３３、４３ 第１および第２電極 ５０、６０ 偏光板 ７０ 液晶層 ８０ 液晶分子 ９０ 配向膜 １００ 補償フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宋 長 根 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地 (72)発明者 李 昶 勳 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地 (72)発明者 金 南 興 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに向い合っている第１基板および第２
    基板と、 前記第１および第２基板の間に注入されており、前記第
    １および第２基板に対して垂直に配向されている液晶物
    質層と、 前記第１および第２基板のうちの一つの基板に形成され
    ており、互いに平行な少なくとも二つ以上の電極とを含
    む液晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記液晶物質層は正の誘電率異方性を有す
    る請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】前記液晶物質層はキラルネマチック液晶、
    ネマチック液晶およびキラル添加剤が混合されたネマチ
    ック液晶のうちの一つを含む請求項２に記載の液晶表示
    装置。
  4. 【請求項４】前記第１基板および第２基板の外側にそれ
    ぞれ取付けられている偏光板をさらに含む請求項１に記
    載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】前記第１基板および第２基板はそれぞれ前
    記液晶物質層の液晶分子軸を垂直に配向する配向膜をさ
    らに含む請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】前記偏光板の透過軸は互いに垂直または水
    平に配置されている請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】前記液晶物質層の液晶分子は先傾斜角を有
    する請求項６に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】前記液晶物質層と前記偏光板とを通過した
    光が最大透過率になるときと最小透過率になるときの前
    記電極に印加される駆動電圧の差が３０Ｖ以下である請
    求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】前記電極は隣接した画素どうしが互いに異
    なる方向を向くように形成されている請求項１に記載の
    液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】前記電極は単位画素内において屈曲して
    いる請求項１に記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】前記電極の幅は１〜１０μｍである請求
    項１に記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】多数の前記電極の間の間隔は２〜２０μ
    ｍである請求項１１に記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】前記第１基板と第２基板の前記基板の間
    の間隔は１〜１５μｍである請求項１２に記載の液晶表
    示装置。
  14. 【請求項１４】前記第１基板と第２基板との間の間隔は
    ３〜１０μｍである請求項１３に記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】前記第１基板と第２基板との間の間隔は
    ３〜６μｍである請求項１４に記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】前記配向膜は一方または両方がラビング
    されている請求項１３に記載の垂直配向液晶表示装置。
  17. 【請求項１７】前記第１および第２基板と前記偏光板の
    間の一方または両方に取付けられている補償フィルムを
    さらに含む請求項４に記載の液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】前記補償フィルムは正の一軸性、負の一
    軸性、二軸性、ハイブリッド構造またはツイスト構造を
    有する請求項１７に記載の液晶表示装置。
  19. 【請求項１９】前記補償フィルムの遅延値は３０〜５０
    ０μｍの範囲である請求項１８に記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項２０】互いに向い合っている第１基板および第
    ２基板と、 前記第１および第２基板の間に注入されており、初期に
    垂直配向されている液晶物質層と、 前記液晶物質層の分子の長軸方向を変化させる手段とを
    含み、 前記液晶物質層は少なくとも二つの隣接した領域を有し
    ており、前記隣接領域のうちのいずれかの一つ領域に属
    する前記分子は二つの領域の間の境界面に対し対称に配
    列されている液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】互いに向い合っている第１基板および第
    ２基板と、 前記第１および第２基板の間に注入されている液晶物質
    層と、 前記第１基板または第２基板に形成されており、互いに
    平行な少なくとも二つ以上の線形電極を含み、 前記各電極は互いに平行でない第１部分と第２部分とか
    らなる液晶表示装置。
  22. 【請求項２２】前記電極は前記第１または第２基板のう
    ちの一方の基板にのみ形成されている請求項２１に記載
    の液晶表示装置。
  23. 【請求項２３】前記液晶物質層は前記第１および第２基
    板に対して垂直に配向されている請求項２２に記載の液
    晶表示装置。
  24. 【請求項２４】前記液晶物質層は正の誘電率異方性を有
    する請求項２３に記載の液晶表示装置。
  25. 【請求項２５】前記液晶物質層はキラルネマチック液
    晶、ネマチック液晶およびキラル添加剤が混合されたネ
    マチック液晶のうちの一つを含む請求項２４に記載の液
    晶表示装置。
  26. 【請求項２６】前記第１および第２基板はそれぞれ前記
    液晶物質層の液晶分子軸を垂直に配向する配向膜をさら
    に含む請求項２５に記載の液晶表示装置。
  27. 【請求項２７】前記液晶物質層は前記第１および第２基
    板に対して平行に配向されている請求項２２に記載の液
    晶表示装置。
  28. 【請求項２８】前記第１および第２基板はそれぞれ前記
    液晶物質層の液晶分子軸を水平に配向する配向膜をさら
    に含む請求項２７に記載の液晶表示装置。
  29. 【請求項２９】前記電極は前記第１および第２基板に交
    互に形成されている請求項２１に記載の液晶表示装置。
  30. 【請求項３０】前記液晶物質層は前記第１および第２基
    板に対して垂直に配向されている請求項２９に記載の液
    晶表示装置。
  31. 【請求項３１】前記液晶物質層は正の誘電率異方性を有
    する請求項３０に記載の液晶表示装置。
  32. 【請求項３２】前記第１および第２基板はそれぞれ前記
    液晶物質層の液晶分子軸を垂直に配向する配向膜をさら
    に含む請求項３１に記載の液晶表示装置。
  33. 【請求項３３】前記電極の第１部分と第２部分とがなす
    角度は０°〜１８０°である請求項２１に記載の液晶表
    示装置。
  34. 【請求項３４】前記電極の第１部分と第２部分とがなす
    角度は９０°である請求項３３に記載の液晶表示装置。
  35. 【請求項３５】前記電極の第１部分と第２部分はそれぞ
    れ互いに隣接する画素内に形成されている請求項２１に
    記載の液晶表示装置。
  36. 【請求項３６】前記電極の第１部分と第２部分は互いに
    連結されていない請求項３５に記載の液晶表示装置。
  37. 【請求項３７】前記電極の第１部分と第２部分は一つの
    画素内に形成されている請求項２１に記載の液晶表示装
    置。
  38. 【請求項３８】前記電極の第１部分と第２部分は互いに
    連結されている請求項３７に記載の液晶表示装置。
  39. 【請求項３９】前記電極の幅は１〜１０μｍである請求
    項２１に記載の液晶表示装置。
  40. 【請求項４０】多数の前記電極の間の間隔は２〜２０μ
    ｍである請求項３９に記載の液晶表示装置。
  41. 【請求項４１】前記第１基板と第２基板の基板間の間隔
    は１〜１５μｍである請求項２１に記載の液晶表示装
    置。
  42. 【請求項４２】前記第１基板および第２基板の外側にそ
    れぞれ取付けられている偏光板をさらに含む請求項２１
    に記載の液晶表示装置。
  43. 【請求項４３】前記偏光板の透過軸は互いに垂直または
    水平に配置されている請求項４２に記載の液晶表示装
    置。
  44. 【請求項４４】前記偏光板の透過軸は前記電極の第１部
    分および第２部分の方向と平行でも垂直でもない請求項
    ４３に記載の液晶表示装置。
  45. 【請求項４５】前記偏光板の透過軸は前記電極の第１部
    分および第２部分の方向と４５°をなす請求項４４に記
    載の液晶表示装置。
  46. 【請求項４６】前記第１基板および第２基板と前記偏光
    板との間の一方または両方に取付けられている一つ以上
    の補償フィルムをさらに含む請求項４５に記載の液晶表
    示装置。
  47. 【請求項４７】前記補償フィルムは正の一軸性、負の一
    軸性または二軸性の補償フィルムである請求項４６に記
    載の液晶表示装置。
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