JP2001290166A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口率が低下せずに、視野角特性が上下左右
方向が対称で、視角方向による色変化がなく、共通電極
及び画素電極の歯の先端部付近で転傾欠陥が生じない液
晶表示装置を提供する。 【解決手段】 長尺状の画素電極３と、この画素電極３
とその長辺で互いに向い合う長尺状の共通電極２を備え
た画素基板１と、画素基板１に対向して配置された対向
基板４と、画素基板３と対向基板４に挟持された液晶を
備え、画素電極３と共通電極２との間に生じる略横方向
電界により液晶中の液晶分子６の配向方向を制御する制
御電極２０を対向基板４上に設ける。この制御電極２０
は、共通電極２と同電位を有し、共通電極２に対し少な
くとも部分的に略対向するように設けられ、かつ共通電
極２の長辺に対して、傾斜する辺を有する。

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
するものであり、特に面内スイッチング（ＩｎーＰｌａ
ｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）方式を用いた液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の表示モードの１方式であ
る面内スイッチング（ＩＰＳ）方式は、現在主流である
ねじれネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：
ＴＮ）方式と比較して、非常に広い視野角特性を有して
いる。ＩＰＳ方式では、特別な光学フィルムを用いるこ
となく、上下左右８０°以上の視角においてコントラス
ト１０以上が実現できる。したがって今後、ＯＡモニタ
ーやテレビ等の大画面の表示装置として普及することが
期待されている。

【０００３】ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、絶
縁膜を介して直交する多数のゲート線と信号線で区切ら
れた多数の長方形の画素が配列されており、通常各画素
には、ゲート線と信号線に接続された薄膜トランジスタ
等の素子が設けられている。各画素には、この素子に接
続し、液晶に電圧を印加することによって液晶を駆動す
る画素電極が設けられている。

【０００４】図１３はＩＰＳ方式の液晶表示装置の構成
及び動作原理を説明する図であり、その（ａ）がオフ状
態、その（ｂ）がオン状態を示す。ガラスなどの透明な
材料からなる画素基板１上に共通電極２と画素電極３が
対向して設けられる。共通電極２及び画素電極３には、
駆動電圧を抑えるために通常不透明な材料（クロム、ア
ルミニウムなど）が用いられる。共通電極２は常に一定
電圧を印加する電極であり、液晶表示装置内のすべての
画素に同電位が印加される。一方、画素電極３は映像信
号に応じて電圧がオン／オフされる電極であり、通常、
各画素に設けられた薄膜トランジスタのドレイン電極に
接続されている。画素基板１に対向してガラスなどの透
明な材料からなる対向基板４が設けられる。画素基板１
及び対向基板４の表面に配向膜５が形成され、共通電極
２及び画素電極３の長辺と所定の角度をなす方向にラビ
ング処理などの配向処理が施される。画素基板１と対向
基板４とは配向膜が形成された面が内面となるように一
定間隙を有するように貼り合わされ、その間隙にｐ型液
晶が封入される。液晶内の液晶分子６は、その長軸が配
向膜５の配向処理（ラビング）方向と平行になるように
一軸配向される。画素基板１及び対向基板４の裏面に
は、それぞれ偏光フィルム７及び８が形成される。偏光
フィルム７の透過軸は液晶分子の配向方向と平行に、偏
光フィルム８の透過軸は偏光フィルム７と直交（クロス
ニコル）となるように配置され、偏光フィルムの裏面に
は、画素基板１の裏面側に向けて光を放射するバックラ
イト９が設けられる。

【０００５】電界がオフのとき、すなわち共通電極２と
画素電極３とが同電位のとき、バックライトからの光の
うち偏光フィルム７の透過軸を通過した光は液晶分子６
の配列に沿って対向基板４側の偏光フィルム８に到達す
る。前述したように偏光フィルム８の透過軸は偏光フィ
ルム７の透過軸と直交しているので光は透過しない（図
１３（ａ））。一方電界がオンのとき、すなわち共通電
極２と画素電極３との間に電圧が印加されるとき、画素
基板１の表面に対しほぼ平行に印加される横電界によっ
て液晶分子６にねじれ変形が誘起され、その結果生じる
液晶分子６の複屈折効果によって透過率が制御される
（図１３（ｂ））。

【０００６】また、上記の説明では、電界印加時に電界
に平行に液晶分子がねじれ変形するｐ型液晶を使用した
場合について説明したが、電界印加時に電界に垂直に液
晶分子がねじれ変形するｎ型液晶を使用する場合もあ
る。

【０００７】ＩＰＳ方式の液晶表示装置の動作原理の詳
細は、例えばＭ．Ｏｈ−ｅらの論文Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌｓ，２２（４），ｐｐ．３７９−３９０（１
９９７）に記載されている。

【０００８】図１４は従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置
で用いられる単位画素の電極構成を示す平面説明図であ
る。共通電極２及び画素電極３は画素基板（図示せず）
上に形成されている。共通電極２は３本、画素電極３は
２本の歯を有する櫛型形状をしており、互いに対向する
ように形成され、歯の長辺は液晶表示装置の表示面の外
周の一辺と平行となるように設けられる。この画素基板
と対向基板（図示せず）との間には液晶分子６が挟持さ
れている。この液晶表示装置においては、各画素の共通
電極２はすべて接続されており、一定電圧が印加され
る。また画素電極３は各画素の液晶分子６の駆動をオン
／オフするための電極であり、オン／オフ時にそれぞれ
に応じた電圧が印加される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のＩＰＳ方式の液
晶表示装置では、共通電極２及び画素電極３の歯の長辺
に対し平行に配向処理を行った場合、共通電極２及び画
素電極３の歯の先端付近で放射状電界が発生する部分を
起点として液晶分子がねじれるため、応答速度が遅いと
いう問題があり、また液晶分子のねじれる方向を一定に
制御できず、電極近傍で逆ねじれ（リバースツイスト）
による転傾欠陥が発生するという問題があった。そこ
で、液晶分子６のねじれる方向を一定に制御するため
に、共通電極２及び画素電極３の歯の長辺に対し適当な
角度を付けて一軸配向処理を行なう必要があった。例え
ば図１４の配向処理方向３１はこのような処理方向を示
す。このような配向処理を行った場合、共通電極２と画
素電極３の間に電圧印加すると液晶分子６は単位画素で
ほぼ一様に（図１４の場合は右回りに）ねじれるが、共
通電極２及び画素電極３の歯の先端部では電界が放射状
に印加されるため、図１４に示すように逆ねじれ領域１
２が部分的に発生する。このとき、ねじれ方向の異なる
領域の境界面付近に転傾欠陥１３が生じ、この転傾欠陥
１３によって、透過率が低下するという問題があった。

【００１０】また、このような配向処理を行なった場合
には、透過率やコントラスト等の視角特性は上下左右方
向で対称にはならないという問題があった。図１５は従
来のＩＰＳ方式の液晶表示装置において、共通電極２及
び画素電極３の歯の長辺とのなす角度が１０°の方向に
配向処理をした場合の視野角特性を示す図である。図１
５において、コントラスト１０の等コントラスト線４１
及びコントラスト１５の等コントラスト線４２は、配向
処理方向に相当する角度（１０°）だけ回転しており、
上下左右方向で非対称である。視野角特性は上下左右８
０°以上でコントラスト１０以上であるが、上下左右方
向で対称であれば、表示装置としての実質的な視野角特
性がさらに向上する。加えて図１４のような一軸配向処
理を行なった場合には、液晶分子がすべて一方向にねじ
れるために、視角方向によって色が変化する現象が現れ
る。図１６は従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置における
視角方向による色変化を説明する図である。オン状態の
液晶分子の長軸に対して平行な方向１６から見る場合に
は、見かけのリタデーションが減少して色が青っぽく変
化し、長軸に対して垂直な方向１７から見る場合には、
見かけのリタデーションが増大して色が黄色っぽく変化
する。このように従来のＩＰＳ方式の液晶表示では、単
位画素内でのオン状態の液晶分子の長軸方向が一方向で
あるため、視角方向による色変化が見られるという問題
があった。この現象の詳細は、例えばＳ．Ａｒａｔａｎ
ｉらの論文Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３６（１
Ａ／Ｂ），ｐｐ．Ｌ２７−２９（１９９７）に記載され
ている。

【００１１】このような視野角特性の非対称性及び特定
の視角方向での色変化といった２つの課題に対して、特
開平７−１９１３３６号公報、特開平９−１０５９０８
号公報及び特開平９−２５８２６９号公報には、折れ曲
がった形状の画素電極及び共通電極を用いることにより
解決する方法が提案されている。これらの方法により液
晶表示装置の表示面の外周の一辺と平行に配向処理した
場合であっても、液晶分子のねじれる方向を一定にかつ
複数の方向に制御できるので、電極近傍での逆ねじれに
よる転傾欠陥が発生するという問題を解決でき、視野角
特性は上下左右方向で対称になり、かつ特定の視角方向
での色変化が抑制できた。しかしいずれの方法も、電極
による遮光部分の面積が増加するため、開口率が低下す
るという問題点があり、開口率の低下によって、オン状
態すなわち白表示時の輝度が低下し、表示画像が暗くな
ってしまうという問題があった。また、この開口率の低
下による輝度低下を補うために、輝度の高いバックライ
トを使用する場合には消費電力が増加するという問題が
あった。

【００１２】また、特開平１１−２３１３４４号公報及
びＳｈｉｎらの論文ＳＩＤ ９８ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ７
１８−７２１（１９９８）には、画素基板上の共通電極
に対向して、対向基板上に共通電極を設ける方法が提案
されている。しかしこれらの方法は、主として液晶を低
電圧駆動することを目的とするものであって、応答速度
は改善されるが、共通電極及び画素電極の歯の長辺に平
行な配向処理をした場合に液晶分子のねじれる方向を一
定に制御することを可能にするものではない。従って、
これらの方法の場合には、共通電極及び画素電極の歯の
長辺に平行な配向処理ができないので、上述の視野角特
性の非対称性、特定の視角方向での色変化及び共通電極
２及び画素電極３の歯の先端部付近で生じる転傾欠陥と
いった課題を解決することはできなかった。

【００１３】本発明は、上述のような課題を解決するた
めになされたもので、開口率が低下せずに、視野角特性
が上下左右方向が対称で、視角方向による色変化がな
く、共通電極及び画素電極の歯の先端部付近で転傾欠陥
が生じない液晶表示装置を得ることを目的とするもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る液晶表示
装置は、長尺状の画素電極と、この画素電極とその長辺
で互いに向い合う長尺状の共通電極を備えた画素基板
と、画素基板に対向して配置された対向基板と、画素基
板と対向基板に挟持された液晶を備え、画素電極と共通
電極との間に生じる略横方向電界により液晶中の液晶分
子の配向方向を制御するように構成されてなり、対向基
板上に、共通電極と同電位を有し、共通電極に対し少な
くとも部分的に略対向するように設けられ、かつ共通電
極の長辺に対して、傾斜する辺を有する制御電極を設け
るものである。

【００１５】また、長尺状の画素電極と、この画素電極
とその長辺で互いに向い合う長尺状の共通電極を備えた
画素基板と、画素基板に対向して配置された対向基板
と、画素基板と対向基板に挟持された液晶を備え、画素
電極と共通電極との間に生じる略横方向電界により液晶
中の液晶分子の配向方向を制御するように構成されてな
り、対向基板上に、共通電極と同電位を有し、共通電極
に対し、その長尺パターンの途中まで略対向するように
設けられ、かつ共通電極の長辺方向と交差する方向のエ
ッジを有する制御電極を設ける液晶表示装置を提供する
ものである。

【００１６】また、長尺状の画素電極の長辺方向の両側
に、この画素電極とその長辺で互いに向かい合う長尺状
の共通電極を備える液晶表示装置を提供するものであ
る。

【００１７】また、制御電極が、透明材料からなる液晶
表示装置を提供するものである。

【００１８】また、制御電極が、共通電極に接続された
液晶表示装置を提供するものである。

【００１９】さらにまた、液晶分子の画素基板側のプレ
チルト角が６°以下である液晶表示装置をも提供するも
のである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１の液晶表示装置の単位画素の電極構成を示す
平面説明図、図２は図１のＡ−Ａ線断面説明図である。
図２において、ガラスなどの透明な材料からなる画素基
板１の表面には共通電極２と画素電極３とが形成されて
いる。また、ガラスなどの透明な材料からなる対向基板
４の表面には制御電極２０が形成されている。この画素
基板１及び対向基板４の表面には配向膜５が形成され、
後述するラビング処理（配向処理）が施される。次に配
向膜５を形成した面が互いに内側になるようにし、ま
た、画素基板１と対向基板４の間隙が一定となるように
スペーサ（図示せず）を配置した後、画素基板１及び対
向基板４を平行に対向させ、表示エリア外に形成したシ
ール材（図示せず）により接合する。画素基板１と対向
基板４の間隙にはｐ型液晶（液晶分子６）を封入する。
尚、配向膜５とｐ型液晶の組み合わせは、少なくとも液
晶中の液晶分子６の画素基板側でのプレチルト角（画素
基板面に対する液晶分子６の長軸の傾き角）が６°以下
となるものを選択する。次に画素基板１及び対向基板４
の裏面に偏光フィルム７、８を貼り付ける。このとき画
素基板側の偏光フィルム７の透過軸が配向処理方向と平
行で、対向基板側の偏光フィルム８の透過軸が画素基板
側の偏光フィルム７の透過軸と直交（クロスニコル）に
なるようにする。画素基板側の偏光フィルム７の裏面側
には、画素基板１の裏面側に向けて光を放射するバック
ライト９を設ける。

【００２１】図１に示すように、本発明の実施の形態１
の液晶表示装置の単位画素においては、共通電極２は３
本、画素電極３は２本の歯を有する櫛型形状をしてお
り、互いに対向するように形成され、共通電極２及び画
素電極３の歯は、その付け根から先端までほぼ一定の幅
を有している。一方、共通電極２に対向して設けられた
制御電極２０は、３本の歯を有する櫛状の形状を有して
おり、その歯の長さは、共通電極２の歯よりも短く、か
つ歯の付け根は共通電極２の歯よりも太く、歯の先端方
向に向けて徐々に細くなる形状を有している。配向処理
方向３２は、共通電極２及び画素電極３の歯の長辺とほ
ぼ平行な方向、即ち、液晶表示装置の表示面の外周の一
辺と方向である。

【００２２】液晶表示装置内において、各画素の共通電
極２及び制御電極２０は、それぞれすべて接続されてお
り、共通電極２と制御電極２０とは液晶表示装置の少な
くとも１箇所（通常は表示エリア外）で導電ペーストな
どを用いて接続する。共通電極２には一定電圧が印加さ
れており、通常各画素に設けられた薄膜トランジスタな
どの素子（図示せず）に接続されている画素電極３に
は、映像信号に応じて、電圧がオン／オフされる。

【００２３】画素基板１及び対向基板４の表面に形成さ
れた配向膜（図示せず）に施される配向処理方向３２
は、共通電極２及び画素電極３の歯の長辺に平行であ
り、画素基板１と対向基板４に挟持された液晶分子６
は、オフ状態、すなわち共通電極２と画素電極３が同電
位の場合には、配向処理方向３２に配向している（図１
の白抜きで示す方向）。

【００２４】図３は本発明及び従来の液晶表示装置にお
ける液晶分子に印加される電界の様子を示す図である。
従来は制御電極を設けていないので、液晶分子６に印加
される電界方向１４は、共通電極２と画素電極３の歯の
長辺に対して垂直であるのに対し、本発明では、共通電
極２に対向して共通電極２と同電位の制御電極２０を設
けるので、液晶分子６に印加される電界方向１５は、共
通電極２と画素電極３の歯の長辺に対して垂直でなくな
り、液晶分子６のねじれる方向を制御することができ
る。したがって配向処理方向が共通電極２及び画素電極
３の歯の長辺に平行（ｎ型液晶の場合は垂直）であって
も、液晶分子６は一様に（図３の場合は右回りに）ねじ
れる。従って、図１に示すように液晶分子６は、画素電
極３の歯の右側は右回りに、左側は左回りにねじれ、単
位画素内において複数の方向に変形が生じる。このよう
に左右の領域でねじれ方向が反対方向になるため、２つ
の向きの光学特性が平均化された特性となり、その結
果、視角による色変化を抑えることができる。また、配
向処理方向が、共通電極２及び画素電極３の歯の長辺と
平行であるため、上下左右方向に対称な視野角特性を実
現することができる。これにより表示装置として重要な
水平及び垂直方向の視野角特性を向上することができ
る。

【００２５】またオフ状態においては、共通電極２と画
素電極３とが同電位であり、液晶分子６のねじれは生じ
ない。しかしこのときに共通電極２と制御電極２０の電
位が同電位でないと、画素電極３と制御電極２０間の電
位差により、液晶分子６にねじれが生じ光漏れが発生
し、コントラストが低下する。これに対し、共通電極２
と制御電極２０とを同電位にすることにより、このよう
なオフ状態での光漏れを防ぐことができ、良好な表示特
性を得ることができる。

【００２６】さらに、共通電極２と制御電極２０とを導
電ペーストによって接続することにより、新規の駆動回
路を付加することなく、容易に制御電極２０に共通電極
２と同電位の電圧を印加することができる。これにより
材料・プロセスコストを従来の液晶表示装置と同等に抑
えることができる。

【００２７】また液晶分子６の画素基板側のプレチルト
角を６°以下とする。画素基板側のプレチルト角が６°
より大きい場合には、オン状態において、共通電極２及
び画素電極３の歯の近傍で、液晶分子６のねじれる方向
が、縦方向（基板に対し垂直方向）の電界により部分的
に逆ねじれが生じる。このため、逆ねじれ領域の周辺で
転傾欠陥が発生することによって透過率が低下する。こ
れに対し、プレチルト角を６°以下にすることによっ
て、共通電極２及び画素電極３の歯の近傍で、液晶分子
６の逆ねじれ領域の発生を防ぎ、透過率の低下を防ぐこ
とができ、輝度が低下することなく、良好な表示特性が
得られる。

【００２８】また制御電極２０としては、インジウムテ
ィンオキサイド（ＩＴＯ）などの透明な材料を用いる。
制御電極２０として不透明な材料を用いた場合には、バ
ックライト９からの光が遮光される面積が増加した分だ
け開口率が低下し、オン状態での透過率が低下する。図
１の場合には、制御電極２０の歯の付け根付近で遮光面
積が増加し、その分開口率が低下する。これに対し、制
御電極２０として透明な材料を用いた場合には、制御電
極２０の形状は共通電極２よりも幅が広くても良く、ど
んな形状であっても開口率が低下することはない。従っ
て、輝度が低下することなく良好な表示特性を得ること
ができる。

【００２９】また制御電極２０の形状は、図１で示した
形状に限られるものではなく、共通電極２及び画素電極
３の歯に平行に配向された液晶分子６の配向方向を、オ
ン状態に単位画素内で複数の方向に変化させるように制
御できる形状であればよい。図４〜図１１は、本発明の
実施の形態１の液晶表示装置の単位画素の電極構成の変
形例を示す平面説明図である。図４〜図１１において、
図１で示した符号と同じものは、同じまたは相当品を示
す。図１に示した制御電極２０の代わりに図４〜図１１
に示す制御電極２１〜２８を用いてもよい。また、図４
〜図１１に示した制御電極の形状を任意に組み合わせた
ものでもよい。これらの場合においても上記と同様な効
果が得られる。また、図１においては、共通電極２の歯
が３本、画素電極３の歯の数は２本の例を示したが、こ
れらの歯の数はこれに限定されるものではなく、例えば
共通電極の歯が５本、画素電極の歯の数は４本であって
も、あるいは共通電極の歯が２本、画素電極の歯の数は
１本であってもよく、共通電極と画素電極のうちどちら
か一方の歯の数が２本以上であればよい。尚、共通電極
と画素電極の歯が両方１本の場合には、上下左右方向に
対称な視野角特性が得られるが、視角による色変化は見
られる。また、実施の形態１においては、電界印加時に
電界に平行に液晶分子がねじれ変形するｐ型液晶を使用
した場合について説明したが、電界印加時に電界に垂直
に液晶分子がねじれ変形するｎ型液晶を用いてもよい。

【００３０】以下、図４〜図１１の制御電極の形状につ
いて説明する。図４〜図１１の制御電極２１〜２８はい
ずれも櫛型形状を有しており、共通電極２に対向して形
成される。

【００３１】図４における制御電極２１は、その歯の部
分の長さが共通電極２の歯よりも短く、かつ歯が付け根
から所定の位置まで共通電極２の歯とほぼ同じ太さであ
り、それより先端側で徐々に細くなる形状を有するもの
である。

【００３２】図５における制御電極２２は、その歯の部
分の長さが共通電極２の歯よりも短く、かつ歯の付け根
部は共通電極２の歯より太く、歯の付け根部から先端方
向に向けて徐々に細くなり、所定の位置より先端側は、
共通電極２の歯より細い一定の太さを有するものであ
る。

【００３３】図６における制御電極２３は、その歯の部
分の長さが共通電極２の歯よりも短く、かつ歯の付け根
部は共通電極２の歯より太く、歯の付け根部から先端方
向に向けて徐々に細くなり、歯の付け根から先端の中間
部で所定の長さ共通電極２の歯とほぼ同じ太さであり、
さらに歯の先端側で徐々に細くなる部分を有するもので
ある。

【００３４】図７における制御電極２４は、図４におけ
る制御電極２１と図５における制御電極２２の形状を組
み合わせたものである。すなわち、制御電極２４の中央
の歯は図４における制御電極２１の中央の歯と同じ形状
であり、制御電極２４の両端の歯は図５における制御電
極２２の両端の歯と同じ形状のものである。

【００３５】図８における制御電極２５は、その歯の部
分の長さが共通電極２の歯よりも短く、のこぎり状の形
状を有するものである。

【００３６】図９における制御電極２６は、その歯の部
分の長さが共通電極２の歯よりも長く、かつのこぎり状
であり、各歯が画素電極３上で接続されたものである。

【００３７】図１０における制御電極２７は、その歯の
部分の長さが共通電極２の歯よりも短く、かつ共通電極
２とほぼ同じ太さを有するものである。

【００３８】図１１における制御電極２８は、その歯の
部分の長さが共通電極２の歯よりも短く、かつ歯の付け
根側で共通電極２とほぼ同じ太さであり、所定の位置よ
り先端側で共通電極２よりも細く一定の幅を有するもの
である。

【００３９】

【実施例】実施例１．実施例１においては、単位画素の
電極構成が図１で示される液晶表示装置を作製した。共
通電極２及び画素電極３の歯の幅は５μｍ、歯の長さは
２４０μｍ、隣接した共通電極２と画素電極３の歯の間
隔は１０μｍとした。一方、制御電極２０は歯の付け根
部の底辺の長さが１０μｍで、歯の高さが１２０μｍの
三角形の電極が共通電極２と重なる形状とした。共通電
極２及び画素電極３の材質はクロム、制御電極２０の材
質は透明なインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）と
し、膜厚はともに１００ｎｍとした。

【００４０】画素基板及び対向基板の表面に配向膜を転
写法（フレクソ印刷）によって形成した。配向膜にはＪ
ＳＲ社製の水平配向膜ＡＬ１０００（商品名）を使用し
た。配向膜は画素基板及び対向基板の内面に転写法（フ
レクソ印刷）によって形成した。画素基板及び対向基板
の配向膜を形成した表面を共通電極２及び画素電極３の
歯に平行な配向処理方向３２にラビング処理することで
一軸配向処理を行なった。配向膜を形成した面を内面と
なるようにして、画素基板及び対向基板を一定間隙を有
するように貼り合わせた。

【００４１】画素基板及び対向基板の間の間隙には、複
屈折Δｎ：０．０８（５８９ｎｍ、２０℃）、誘電率異
方性Δε：＋１２．０のｐ型液晶を封入した。使用した
配向膜と液晶の組み合わせでのプレチルト角は３°であ
った。画素基板１と対向基板４の間の間隙は球形の樹脂
製スペーサを用いて４．０μｍに調整した。液晶表示装
置内のすべての画素の制御電極２０は同電位とし、表示
エリア外で共通電極２と導電性ペーストによって接続す
ることにより、共通電極２と同電位とした。まず偏光フ
ィルムを貼り付ける前に、偏光顕微鏡にて液晶分子６の
配向状態の観察を行なった。その結果、共通電極２と画
素電極３とが同電位であり、共通電極２と画素電極３の
間に電界が印加されないオフ状態では液晶分子６は図１
の白抜きで示したとおり、配向処理方向３２に配向して
いた。共通電極２と画素電極３との間に電圧を印加した
オン状態では、液晶分子６は制御電極２０によって制御
された方向（図１の黒塗りで示す方向）にねじれ変形が
起こっていることが確認された。

【００４２】次に偏光フィルムを実施の形態１に記載の
ように、すなわち画素基板裏面の偏光フィルムの透過軸
が配向処理方向と平行で、対向基板裏面の偏光フィルム
の透過軸が画素基板裏面の偏光フィルムの透過軸と直交
（クロスニコル）するように貼り付けた。本実施例の場
合、２つの偏光フィルムのそれぞれの透過軸は液晶表示
装置に対して水平及び垂直方向になる。図１２は本発明
の実施例１の液晶表示装置の視野角特性を示す図であ
る。視野角測定にはＥＬＤＩＭ社製の視野角測定装置Ｅ
Ｚｃｏｎｔｒａｓｔ１６０Ｄを使用した。図１２におい
て、コントラスト１０の等コントラスト線４３及びコン
トラスト１５の等コントラスト線４４は、上下左右方向
で対称となり、上下左右８０°方向、すなわち図１２の
水平軸及び垂直軸上で仰角が８０°の場合のコントラス
トが１５を実現できた。また色変化は全方位で観察され
なかった。

【００４３】実施例２．実施例２においては、単位画素
の電極構成が図９で示される液晶表示装置を作製した。
制御電極の形状を図９に示すようなのこぎり歯状の形状
とし、共通電極２の長辺よりも長くした。制御電極の形
状を除いては実施例１と同じになるようにした。実施例
１と同様に液晶分子のねじれる方向を観察したところ、
電圧を印加した場合には制御電極２６によって制御され
た方向（図９の黒塗りで示す方向）にねじれ変形が起こ
っていることが確認された。次に偏光フィルムを実施例
１と同様に貼り付け、視野角特性を測定した。その結
果、実施例１と同様に等コントラスト線が上下左右方向
で対称となり、上下左右８０°方向でコントラスト１５
が実現できた。また色変化は全方位で観察されなかっ
た。

【００４４】実施例３．実施例３においては、単位画素
の電極構成が図１０で示される液晶表示装置を作製し
た。制御電極の形状を図１０に示すような幅５μｍ、長
さ６０μｍの長方形とした。制御電極の形状を除いては
実施例１と同じになるようにした。実施例１と同様に液
晶分子のねじれる方向を観察したところ、電圧を印加し
た場合には制御電極２７によって制御された方向（図１
０の黒塗りで示す方向）にねじれ変形が起こっているこ
とが確認された。次に偏光フィルムを実施例１と同様に
貼り付け、視野角特性を測定した。その結果、実施例１
と同様に等コントラスト線が上下左右方向で対称とな
り、上下左右８０°方向でコントラスト１５が実現でき
た。また色変化は全方位で観察されなかった。

【００４５】実施例４．実施例４においては、単位画素
の電極構成が実施例１と同じである液晶表示装置を作製
した。実施例４が実施例１と異なるのは、制御電極２０
を不透明な材料であるクロムを用いた点である。この点
を除けば実施例１と同じになるようにした。実施例１と
同様に液晶分子のねじれる方向を観察したところ、電圧
を印加した場合には制御電極２０によって制御された方
向（図１の黒塗りで示す方向）にねじれ変形が起こって
いることが確認された。次に偏光フィルムを実施例１と
同様に貼り付け、視野角特性を測定した。その結果、実
施例１と同様に等コントラスト線が上下左右方向で対称
となり、上下左右８０°方向でコントラスト１５が実現
できた。また色変化は全方位で観察されなかった。但
し、制御電極２０が共通電極２上からはみ出した面積分
だけ開口率が減少し、オン状態（白表示時）の正面透過
光強度は実施例１の場合より数％低かった。

【００４６】実施例５．実施例５においては、単位画素
の電極構成が実施例１と同じである液晶表示装置を作製
した。実施例５が実施例１と異なるのは、共通電極２と
制御電極２０とを導電性ペーストによって接続せずに、
制御電極２０の電位を共通電極２と±１０％以内の異な
る電位とした点である。この点を除いては実施例１と同
じになるようにした。実施例１と同様に液晶分子６のね
じれる方向を観察したところ、共通電極２と画素電極３
間に電圧を印加した場合には制御電極２０によって制御
された方向（図１の黒塗りで示す方向）にねじれ変形が
起こっていることが確認された。但し、画素電極３を共
通電極２と同電位（すなわちオフ状態）とした場合にお
いても、画素電極３と制御電極２０との間の電位差によ
って液晶分子６にねじれ変形が生じた。次に偏光フィル
ムを実施例１と同様に貼り付け、視野角特性を測定し
た。その結果、実施例１と同様に等コントラスト線が上
下左右方向で対称となったが、オフ状態時に液晶分子６
のねじれ変形によって光漏れが発生するため、上下左右
８０°方向でコントラスト１０にとどまった。また色変
化は全方位で観察されなかった。

【００４７】実施例６．実施例６においては、単位画素
の電極構成が実施例１と同じである液晶表示装置を作製
した。この実施例６が実施例１と異なるのは、配向膜と
してＪＳＲ社製のＡＬ３０００（商品名）を使用した点
であり、この点を除いては実施例１と同じになるように
した。実施例６においては、この配向膜を用いたためプ
レチルト角は７°であった。実施例１と同様に液晶分子
６のねじれる方向を観察したところ、共通電極２と画素
電極３との間に電圧を印加した場合には制御電極２０に
よって制御された方向（図１の黒塗りで示す方向）にね
じれ変形が起こっていることが確認された。但し、共通
電極２及び画素電極３の歯の一部の近傍に逆ねじれ領域
が発生していた。次に偏光フィルムを実施例１と同様に
貼り付け、視野角特性を測定した。その結果、実施例１
と同様に等コントラスト線が上下左右方向で対称とな
り、上下左右８０°方向でコントラスト１５が実現でき
た。また色変化は全方位で観察されなかった。しかしオ
ン状態（白表示時）の正面透過光強度は実施例１の場合
より数％低かった。これは逆ねじれ領域周辺の転傾欠陥
が原因であった。

【００４８】比較例．比較例においては、画素部の電極
構成が図１４で示される液晶表示装置を作製した。制御
電極を設けず、共通電極２及び画素電極３の長辺に対し
１０°の方向にラビングによる一軸配向処理を行なっ
た。また一方の偏光フィルムの透過軸が配向処理方向と
平行で、かつ２つの偏光フィルムがクロスニコルになる
ように貼付けた。本比較例の場合、２つの偏光フィルム
のそれぞれの透過軸は液晶表示装置に対して水平及び垂
直方向から１０°ずつ傾いた方向になる。その他は実施
例１と同様の液晶表示装置を作製した。

【００４９】この液晶表示装置の視野角特性を測定した
ところ、等コントラスト線が上下左右方向で対称ではな
く、上下左右８０°方向でコントラスト１０であった。
また色変化は、視角方向が液晶表示装置の左下から右上
に向けて斜め４５°の方向及び右下から左上に向けて斜
め４５°の方向のときに観察された。尚、オン状態（白
表示時）の正面透過光強度は実施例１の場合とほぼ同じ
であった。

【００５０】

【発明の効果】この発明に係る液晶表示装置において
は、対向基板上に、共通電極と同電位を有し、共通電極
に対し少なくとも部分的に略対向するように設けられ、
かつ共通電極の長辺に対して、傾斜する辺を有する制御
電極を設けることによって、画素電極及び共通電極の歯
の長辺と平行に配向処理した場合でも液晶分子のねじれ
る方向を一定に制御できる。従って平行配向処理するこ
とが可能となり、画素電極及び共通電極の歯の先端付近
の側面に発生していた転傾欠陥の発生を防ぐことがで
き、上下左右方向に対称な視野角特性を実現することが
できる。また、共通電極に対し、その長尺パターンの途
中まで略対向するように設けられ、かつ共通電極の長辺
方向と交差する方向のエッジを有する制御電極を設ける
ことによっても同様の効果が得られる。

【００５１】また長尺状の画素電極の長辺方向の両側
に、この画素電極とその長辺で互いに向かい合う長尺状
の共通電極備えることによって、画素電極の長辺方向の
両側で液晶分子のねじれ方向が逆方向となり、特定の視
角方向での色変化を抑制することができる。

【００５２】また、制御電極を透明材料で形成すること
によって、制御電極を備えたことによる開口率の低下を
防ぐことができる。

【００５３】また、制御電極に共通電極を接続すること
によって、新たに駆動回路を追加する必要がなく、容易
に制御電極に共通電極と同電位を印加することができ
る。

【００５４】さらにまた、液晶分子の画素基板側のプレ
チルト角が６°以下とすることによって、共通電極及び
画素電極の歯の近傍での逆ねじれ領域の発生による透過
率の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成を示す平面説明図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面説明図である。

【図３】 本発明及び従来の液晶表示装置における液晶
分子に印加される電界の様子を示す図である。

【図４】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図５】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図６】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図７】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図８】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図９】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単位
画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図１０】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単
位画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図１１】 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の単
位画素の電極構成の変形例を示す平面説明図である。

【図１２】 本発明の実施例１の液晶表示装置の視野角
特性を示す図である。

【図１３】 ＩＰＳ方式の液晶表示装置の構成及び動作
原理を説明する図であり、その（ａ）がオフ状態、その
（ｂ）がオン状態を示す。

【図１４】 従来の液晶表示装置の単位画素の電極構成
を示す平面説明図である。

【図１５】 従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置におい
て、共通電極及び画素電極の歯の長辺に対し１０°の方
向に配向処理をした場合の視野角特性を示す図である。

【図１６】 従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置における
視角方向による色変化を説明する図である。

【符号の説明】

１ 画素基板 ２ 共通電極 ３ 画素電極 ４ 対向基板 ６ 液晶分子 ２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２
８ 制御電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 佳寿子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 斉藤 禎司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 渕上 宏幸 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 藏田 哲之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 GA14 JA24 JB05 JB13 NA01 PA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）長尺状の画素電極と、この画素電
   極とその長辺で互いに向い合う長尺状の共通電極を備え
   た画素基板と、（ｂ）上記画素基板に対向して配置され
   た対向基板と、（ｃ）上記画素基板と上記対向基板に挟
   持された液晶を備え、 上記画素電極と上記共通電極との間に生じる略横方向電
   界により上記液晶中の液晶分子の配向方向を制御するよ
   うに構成されてなり、上記対向基板上に、上記共通電極
   と同電位を有し、上記共通電極に対し少なくとも部分的
   に略対向するように設けられ、かつ上記共通電極の長辺
   に対して、傾斜する辺を有する制御電極を設けてなる液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 （ａ）長尺状の画素電極と、この画素電
   極とその長辺で互いに向い合う長尺状の共通電極を備え
   た画素基板と、（ｂ）上記画素基板に対向して配置され
   た対向基板と、（ｃ）上記画素基板と上記対向基板に挟
   持された液晶を備え、 上記画素電極と上記共通電極との間に生じる略横方向電
   界により上記液晶中の液晶分子の配向方向を制御するよ
   うに構成されてなり、上記対向基板上に、上記共通電極
   と同電位を有し、上記共通電極に対し、その長尺パター
   ンの途中まで略対向するように設けられ、かつ上記共通
   電極の長辺方向と交差する方向のエッジを有する制御電
   極を設けてなる液晶表示装置。
3. 【請求項３】 長尺状の画素電極の長辺方向の両側に、
   この画素電極とその長辺で互いに向かい合う長尺状の共
   通電極を備えることを特徴とする請求項１または２記載
   の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 制御電極が、透明材料からなることを特
   徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 制御電極が、共通電極に接続されたこと
   を特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 液晶分子の画素基板側のプレチルト角が
   ６°以下であることを特徴とする請求項１または２記載
   の液晶表示装置。