JP2007178904A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】広視野角を実現しているＩＰＳ構造を有する液晶表示装置において、ディスプレイに表示された情報を共有化したい時には視野角を広げ、私有化したいときには視野角を狭くできるような視野角制御機能を備えた液晶表示装置を得る。
【解決手段】第１の基板１０上に設けられた第１の電極１１および第２の電極１２の間に横電界を発生させるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置において、第１の基板１０と対向する第２の基板２０上に、第１の電極１１および第２の電極１２と縦電界を発生させる第３の電極２１をさらに備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、視野角制御を可能とする液晶表示装置に関し、特に、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式において、縦電界の制御により視野角制御を行う液晶表示装置に関する。
液晶表示装置、特にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）を用いた液晶表示装置が、広く携帯電話から大型テレビにまで採用されている。このような中で、個人的に使用するような表示装置にあっては、使用している本人には見えるが、横から覗き込んでも見えないような表示装置が要求されている。特に、ある時には表示画面を多人数で共有し、ある時には個人でのみ使用できるようなものが望まれている。
従来、視野角特性を向上するためにＩＰＳ技術が考案され、現在、さまざまな製品として量産されている（例えば、特許文献１参照）。図８ａおよび図８ｂは、従来技術のＩＰＳ構造を示す図である。図８ａ、図８ｂに示すように、ＩＰＳ構造においては、同一基板上に電極が形成され、その電極間に電界を掛けることで液晶を応答させ、階調表示を行っている。実際に、同一基板上に電極を形成しているために、基板に平行な電界成分が大きく、結果的に視野角の広い特性を得ることができている。
ここで、このようなＩＰＳパネルでは、電極が上下に対し、液晶の配列方向が上下からややずれているため、視野角特性も上下左右対称とならない。そこで、その補償のための構造も提案され、量産されている。図９は、従来技術による視野角特性の補償に関する説明図である。図９に示すように、電極形状をくの字とすることにより、液晶分子の方向性を補償することができる。
特開２００３−７５８１９号公報（第２頁、図２）
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。従来技術によれば、視野角特性は向上できるものの、状況に応じて視野角を広げたり狭めたりして表示情報の秘匿性をコントロールすることまではできなかった。
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、広視野角を実現しているＩＰＳ構造を有する液晶表示装置において、ディスプレイに表示された情報を共有化したい時には視野角を広げ、私有化したいときには視野角を狭くできるような視野角制御機能を備えた液晶表示装置を得ることを目的とする。
本発明に係る液晶表示装置は、第１の基板上に設けられた第１の電極および第２の電極の間に横電界を発生させるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置において、第１の基板と対向する第２の基板上に、第１の電極および第２の電極と縦電界を発生させる第３の電極をさらに備えたものである。
本発明によれば、第３の電極を新たに設けて縦電界を印加する構造を有することにより、広視野角を実現しているＩＰＳ構造を有する液晶表示装置において、ディスプレイに表示された情報を共有化したい時には視野角を広げ、私有化したいときには視野角を狭くできるような視野角制御機能を備えた液晶表示装置を得ることができる。
以下、本発明の液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置の広視野角モードの構成図である。図１において、基板１０上には、従来のＩＰＳ構造と同様に、第１の電極１１および第２の電極１２が形成されている。そして、本発明においては、基板１０に対向する基板２０上に、第３の電極２１を有している点を特徴としている。ここで縦電界を減らすように第３の電極２１の電圧を調整することにより、広視野角モードになる。
この第３の電極２１の電圧を調整することで、広視野角モードと狭視野角モードの切り替えを行うことが可能となる。図２は、本発明の実施の形態１におけるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置の狭視野角モードの構成図である。図２に示すように、第３の電極２１に電圧を印加して縦電界を発生させることにより、液晶分子を傾けることができ、視野角制御が行えることとなる。そして、狭視野角モードになる。
基板２０上の第３の電極２１の上には、縦電界の影響を少なくするために、誘電体膜２２が形成されている。このような誘電体膜２２がなかったとしても、広視野角モードと狭視野角モードの切り替えは可能である。ただし、その場合は、広視野角モードでのコントラストの低下が発生することとなる。これに対して、誘電体膜２２をさらに形成することにより、コントラストの低下を抑えつつ、広視野角モードと狭視野角モードの切り替えが可能となる。
次に、図３ないし図７を用いて、視野角のシミュレーション結果について説明する。この図３〜図７は、３６０度の視野角におけるコントラストの等高線分布を示したものである。シミュレーションに使用したパラメータは、液晶の屈折率をｎｏ＝１．４７３、ｎｅ＝１．５５０とし、セルギャップを４．５μｍ、プレチルト角を１°とした。また、光学補償フィルムは使用せず、ラビング角（液晶の配列方向）は、電極のスリットに対して１５°傾いているとした。
図３は、本発明の実施の形態１における通常のＩＰＳシングルドメイン構造のシミュレーション結果である。第１の電極１１の幅を５μｍ、第１の電極１１と第２の電極１２との間隔を１０μｍ、第１の電極１１と第２の電極１２との間の電位差を６．５Ｖとしている。シミュレーション結果として、正面コントラスト比は、８７６となり、図３のような特性が得られる。
これに対して、図４は、本発明の実施の形態１における第３の電極２１を用いた場合の第１のシミュレーション結果である。より具体的には、第１の電極１１、第２の電極１２が形成されている基板１０の対向側の基板２０に第３の電極２１のみを形成し、さらに、第３の電極２１の電圧を第１の電極１１の電圧と同電位とした場合のシミュレーション結果である。その他の条件は、図３の条件と同じである。
図４に示すように、傾向は、ほぼ図３と同じであるが、新たに形成した第３の電極２１の影響で、正面のコントラストがかなり小さくなっている（正面コントラスト比：２３４）。
次に、図５は、本発明の実施の形態１における第３の電極２１を用いた場合の第２のシミュレーション結果である。より具体的には、図４と同じ構成のセルを使用し、第３の電極２１の電位を第１の電極１１の電位より、１．２Ｖ高くした場合のシミュレーション結果である。
図５に示すように、正面コントラスト比は、さらに小さく１２０となるが、上下の視野角特性は、それほど変化させないまま、左右の視野角特性を悪くできる。
次に、図６は、本発明の実施の形態１における第３の電極２１を用いた場合の第３のシミュレーション結果である。より具体的には、第１の電極１１、第２の電極１２が形成されている基板１０の対向側の基板２０に形成された第３の電極２１の上に、比誘電率３の誘電体膜２２を３．５μｍ形成し、第３の電極２１の電圧を第１の電極１１の電圧と同電位とした場合のシミュレーション結果である。
図６に示すように、視野角特性は、通常のＩＰＳモードと同じような特性を示し（図３参照）、かつ誘電体膜２２がなかった場合に比べ、正面のコントラスト比が高く、通常のＩＰＳモードの値と近くなっていることがわかる（正面コントラスト比：６８８）。
次に、図７は、本発明の実施の形態１における第３の電極２１を用いた場合の第４のシミュレーション結果である。より具体的には、図６と同じ構成のセルを使用し、第３の電極２１の電位を第１の電極１１の電位より２．５Ｖ高くした場合のシミュレーション結果である。
図７に示すように、先の図５の場合と同様に、上下の視野角特性をそれほど変化させないまま、左右の視野角特性を悪くできる。また、誘電体膜２２を形成しなかった場合に比べ、正面のコントラスト比は、高くなっている（正面コントラスト１８４）。
以上のように、実施の形態１によれば、第１の電極および第２の電極が設けられた基板と対向する基板に第３の電極をさらに設け、第３の電極の電位をコントロールすることにより、所望の視野角特性を有する液晶表示装置を実現できる。さらに、第３の電極上に誘電体膜を形成することにより、従来のＩＰＳ構造と同等レベルの正面コントラスト比を得つつ、視野角制御が可能となる。
本発明の実施の形態１におけるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置の広視野角モードの構成図である。 本発明の実施の形態１におけるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置の狭視野角モードの構成図である。 本発明の実施の形態１における通常のＩＰＳシングルドメイン構造のシミュレーション結果である。 本発明の実施の形態１における第３の電極を用いた場合の第１のシミュレーション結果である。 本発明の実施の形態１における第３の電極を用いた場合の第２のシミュレーション結果である。 本発明の実施の形態１における第３の電極を用いた場合の第３のシミュレーション結果である。 本発明の実施の形態１における第３の電極を用いた場合の第４のシミュレーション結果である。 従来技術のＩＰＳ構造を示す図である。 従来技術のＩＰＳ構造を示す図である。 従来技術による視野角特性の補償に関する説明図である。
符号の説明
１０ 基板、１１ 第１の電極、１２ 第２の電極、２０ 基板、２１ 第３の電極、２２ 誘電体膜。

Claims (5)

  1. 第１の基板上に設けられた第１の電極および第２の電極の間に横電界を発生させるＩＰＳ構造を有する液晶表示装置において、
    前記第１の基板と対向する第２の基板上に、前記第１の電極および前記第２の電極と縦電界を発生させる第３の電極をさらに備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
    前記第２の基板は、前記第３の電極上に形成された誘電体膜をさらに備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
    前記第３の電極の電圧を調整することによって広視野角モードと狭視野角モードの切り替えすることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項３に記載の液晶表示装置において、
    前記第３の電極の電圧は、前記第１の電極の電圧と同電位とすることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 請求項３に記載の液晶表示装置において、
    前記第３の電極の電圧は、前記第１の電極の電圧より高いことを特徴とする液晶表示装置。
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