JPH0643461A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0643461A
JPH0643461A JP5073935A JP7393593A JPH0643461A JP H0643461 A JPH0643461 A JP H0643461A JP 5073935 A JP5073935 A JP 5073935A JP 7393593 A JP7393593 A JP 7393593A JP H0643461 A JPH0643461 A JP H0643461A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 広い視角に渡って、良好なコントラストと優
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
ック液晶表示装置を提供すること。 【構成】 共通電極は、その中に開き部分のパターンを
有し、それによって、表示装置の表示素子が１個以上の
液晶ドメインを有すことになる。該空き部分のパターン
が置かれているところ以外の該共通電極は連続的であ
る。該液晶表示装置は、アクティブ・マトリクス方式の
１つである。それは、ゲート・ラインとデータ・ライン
が１つの基板上に配置され、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、あ
るいはゲート・ライン、画素電極、能動素子が１つの基
板上に配置され、他の基板上に本発明による空き部分の
パターンを持ったデータ・ラインを有す非クロスオーバ
ー型表示装置である。

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２
０は、ガラス等の透明な材料で形成される第１の基板２
２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
電極はパターンが無いかまたは空き部分のあるパターン
を有し、好ましくは、電気伝導性である酸化錫インジウ
ム（ＩＴＯ）等の透明薄膜層で形成されているものであ
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ＴＦＴ３０
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ＴＦＴ３
０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２
０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３
８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２
２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２４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に依ってい
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．Ｍｅｒｃ
ｋ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ社によって製造されているＺＬ
Ｉ−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４
５度の角度に配置されている。切り取った部分の幅Ｗ
は、最適な画素を得るために、好ましくは５ミクロンが
よい。画素の大きさは、例えば１５０ミクロン×１５０
ミクロンである。最適な画素のための幅Ｗは、即ち、画
素中のドメイン間の安定で明確な境界であり、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が、画素の大きさと
はそれほど関係ない。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の外周の大きさを、上面電極
６２よりも小さくすることによって、画素の周囲及び切
り取り部分の縁における電場の方向を、それぞれの画素
が４個のドメインに分割されるような方向にすることが
できる。それぞれのドメインにおいて液晶表示装置の分
子のディレクタは、（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配向している。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、ＩＶを定めている。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１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１１０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９
４ｂ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９１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１００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１１１ｂ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１１２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１２０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
１２４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１
２６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１３０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１３６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０７／７
７６，１５８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。本発明において常に当てはまることは、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
メインの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ことである。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。Ｉ
ＴＯ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１４５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１４６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１５６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１６
０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８０％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１９
８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。
【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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・アレン・ジョン アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州ヨ ークタウン・ハイツ、ヒルトップ・ドライ ブ 2543

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の電極が形成された第１の基板と、 共通電極が形成された第２の基板と、 該第１の基板と該第２の基板との間に配置された液晶材
    料とからなり、 上記共通電極は、その表示素子を１個以上の液晶ドメイ
    ンに分割するために、その中に空き部分のパターンを有
    し、かつ該共通電極は、該パターンが置かれている部分
    以外は連続的である、 液晶表示装置。
  2. 【請求項２】ツイスト・ネマティック液晶表示装置とし
    て構成された、 請求項１の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】前記第１の基板における液晶分子のプレテ
    ィルトの方向が、前記第２の基板における液晶分子のプ
    レティルトの方向の逆になるように、該第１の基板及び
    該第２の基板をラビングする請求項２の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】ホメオトロピック液晶表示装置として構成
    された、 請求項１の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】前記液晶分子が、電場が印可されていない
    ときに前記基板に対して垂直になっている、 請求項４の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】それぞれの表示素子における前記空き部分
    のパターンが、少なくとも第１の実質的に長方形の形状
    を含み、該長方形の形状は、該表示素子の側端に対して
    ある角度をもって配置されている、 請求項１の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】それぞれの表示素子における前記空き部分
    のパターンが、前記第１の長方形の形状に実質的に垂直
    な方向に配置された第２の実質的に長方形の形状を含
    み、該第１と該第２の長方形の形状は互いに交差してい
    る、 請求項６の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】それぞれの表示素子における前記空き部分
    のパターンが、第２の長方形の形状を含み、該長方形の
    形状は、該第１の長方形の形状に対してある角度をもっ
    て配置され、該第１の長方形の形状と交差している、 請求項６の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】前記表示素子が、その幅よりも長い長さを
    有し、前記長方形の形状同志が、直角以外の角度で交差
    している、 請求項８の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】前記長方形の形状が、前記表示素子の側
    端に平行である、 請求項９の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、前記表示素子の側端に対してある角度
    を持って配置されている長方形の形状を含む、 請求項１の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】前記表示素子が、その幅よりも長い長さ
    を有し、 それぞれの表示素子における前記空き部分のパターン
    が、 該表示素子の長さ方向に平行で、該表示素子の幅の中央
    に配置されている、第１の実質的に長方形の空き部分を
    含み、 該空き部分の長さは該表示素子の全体の長さよりも短
    く、２つの実質的に長方形の該空き部分の延長部が、該
    空き部分の各末端から該表示素子の角に向かって伸びて
    いる、 請求項１の液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】前記パターンが、それぞれの表示素子の
    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、前記表示素子の対角線上で向き合う角からそれぞれ
    伸びている、 請求項１の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、あるパターンをその長さ方向に沿って
    繰り返すものであり、前記複数の電極のそれぞれが長方
    形の空き部分を有すことによって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するように、前記共通
    電極の中の１つの領域に対向するように配置されてい
    る、 請求項１の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】それぞれの表示素子における前記第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、 該少なくとも１つの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。
  16. 【請求項１６】第１の基板と、 第２の基板と、 該第１の基板と該第２の基板との間に配置された液晶材
    料とからなり、 該第１の基板と該第２の基板の内少なくとも１つが、そ
    れぞれの表示素子が１つ以上の液晶ドメインを有すよう
    に、空き部分のパターンを備えた電極を有し、 それぞれの電極は該パターンの部分以外は連続的であ
    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。
  17. 【請求項１７】ツイスト・ネマティック液晶表示装置と
    して構成された、 請求項１６の液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】前記第１の基板における液晶分子のプレ
    ティルトの方向が、前記第２の基板における液晶分子の
    プレティルトの方向の逆になるように、該第１の基板及
    び該第２の基板をラビングする、 請求項１７の液晶表示装置。
  19. 【請求項１９】ホメオトロピック液晶表示装置として構
    成された、 請求項１６の液晶表示装置。
  20. 【請求項２０】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１９の液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、少なくとも第１の実質的に長方形の形
    状を含み、該長方形の形状は、該表示素子の側端に対し
    てある角度をもって配置されている、 請求項１６の液晶表示装置。
  22. 【請求項２２】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、前記第１の長方形の形状に実質的に垂
    直な方向に配置された第２の実質的に長方形の形状を含
    み、該第１と該第２の長方形の形状は互いに交差してい
    る、 請求項２１の液晶表示装置。
  23. 【請求項２３】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、第２の長方形の形状を含み、該長方形
    の形状は、該第１の長方形の形状に対してある角度をも
    って配置され、該第１の長方形の形状と交差している、 請求項２１の液晶表示装置。
  24. 【請求項２４】前記表示素子が、その幅よりも長い長さ
    を有し、前記長方形の形状同志が、直角以外の角度で交
    差している、 請求項２３の液晶表示装置。
  25. 【請求項２５】前記長方形の形状が、前記表示素子の側
    端に平行である、 請求項２４の液晶表示装置。
  26. 【請求項２６】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、前記表示素子の側端に対してある角度
    を持って配置されている長方形の形状を含む、 請求項１６の液晶表示装置。
  27. 【請求項２７】前記表示素子が、その幅よりも長い長さ
    を有し、 それぞれの表示素子における前記空き部分のパターン
    が、 該表示素子の長さ方向に平行で、該表示素子の幅方向の
    中央に配置されている、第１の実質的に長方形の空き部
    分を含み、 該空き部分の長さは該表示素子の全体の長さよりも短
    く、２つの実質的に長方形の該空き部分の延長部が、該
    空き部分の各末端から該表示素子の角に向かって伸びて
    いる、 請求項１６の液晶表示装置。
  28. 【請求項２８】前記パターンが、それぞれの表示素子の
    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、前記表示素子の対角線上で向き合う角からそれぞれ
    伸びている、 請求項１６の液晶表示装置。
  29. 【請求項２９】それぞれの表示素子における前記空き部
    分のパターンが、あるパターンをその長さ方向に沿って
    繰り返すものであり、前記複数の電極のそれぞれが長方
    形の空き部分を有すことによって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するように、前記共通
    電極の中の１つの領域に対向するように配置されてい
    る、 請求項１６の液晶表示装置。
  30. 【請求項３０】第１の基板と、 第２の基板と、 該第１の基板と該第２の基板との間にある液晶材料とか
    らなり、 該第１の基板と該第２の基板のそれぞれの上には少なく
    とも１つの電極があり、 該電極の少なくとも１つは、その中に空き部分を形成し
    ており、ドメインの端にある該空き部分によって生じる
    周縁電場が、該ドメインの反対の端において生じる周縁
    電場と平行になっており、 該第１の基板と該第２の基板はそれぞれ配向層を有して
    おり、 該配向層によって、該第１の基板において第１の方向
    に、該第２の基板において第２の方向に液晶分子がプレ
    ティルトし、 該第１の方向は、該第２の方向と逆になっている、 マルチドメイン・ツイスト・ネマティック液晶表示装
    置。
  31. 【請求項３１】前記第１の配向層と前記第２の配向層
    は、前記分子の前記プレティルトを生じるために、ラビ
    ングされる、 請求項３０の液晶表示装置。
  32. 【請求項３２】前記液晶材料の分子のねじれ角が、０度
    から３６０度の間である、請求項３０の液晶表示装置。
  33. 【請求項３３】第１の基板と、 第２の基板と、 該第１の基板と該第２の基板との間にある液晶材料とか
    らなり、 該第１の基板と該第２の基板のそれぞれの上には、液晶
    表示装置の画素を形成するための少なくとも１つの電極
    があり、 該電極の少なくとも１つは、その中に空き部分を形成し
    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。
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