JP2007248557A - 横電界型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高開口率、且つ高コントラストな横電界型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
共通電極１１及び画素電極１２との間の画素領域は、共通電極１１及び画素電極１２の延伸方向が液晶分子の初期配向方向１７と平行な主要部１と、液晶分子の初期配向方向１７とは平行ではない特異部２とからなる。特異部２においては、画素電極１２の先端部及び共通電極１１の基端部は液晶分子の初期配向方向１７に対して一定角度で互いに平行に傾斜している。共通電極１１及び画素電極１２間に電圧を印加し、横電界１６を発生させると、コラム３の大部分を占める主要部１においては、横電界１６は液晶分子の初期配向方向１７に対して垂直であるが、特異部２においては垂直とはならない。主要部１は、コラム３の大部分を占める。
【選択図】図１

Description

本発明は、横電界型液晶表示装置に関し、特に、横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。

近時、ＴＶ等の大型モニター向けにＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：イン・プレイン・スイッチング）方式の採用が広がっている。ＩＰＳ方式では、基板面に平行に発生させた横電界により液晶の分子軸を基板に対して平行な面内で回転させて表示を行う。この方式では、分子軸の立ち上がり角に対する視角依存性がなくなるため、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式よりも視角特性が大幅に有利となる。

ＩＰＳ方式では視角特性が有利となるが、液晶分子の回転方向を一様にするために、プレツイスト角を設ける必要がある。即ち、横電界の印加方向に対して、液晶分子の初期配向軸を傾ける必要がある。

図９は、従来の液晶表示装置において、プレツイスト角が必要であることを説明するための概略平面図である。図９に示すように、本従来技術の液晶表示装置においては、各画素には櫛歯状の共通電極９１及び画素電極９２が形成されており、共通電極９１及び画素電極９２の間に電圧を印加することにより、電極の延伸方向に対して垂直な横電界９６が生じる。また、液晶分子の初期配向方向９７は電極の延伸方向に平行となっている。プレツイスト角を横電界方向に垂直な方向に対する液晶分子軸の傾きとすると、図９のようにプレツイスト角が０度の場合、横電界９６は液晶分子９５の初期配向方向９７と垂直となり、液晶分子の回転方向が定まらない。この結果、液晶分子は左右どちらにも回転し得ることになり、回転方向が互いに逆のドメインの境界に液晶分子の配向が不連続となるディスクリネーションラインが発生し、画質低下の原因となる。

したがって、液晶分子の回転方向を一様にするには、プレツイスト角を０度とは異なる値に設定すればよい。但し、プレツイスト角が大きすぎると白輝度が上がらず、十分なコントラストが得られない。以上の事情から、プレツイスト角としては１０乃至２０度が一般的である。

図１０は、従来の第１の液晶表示装置の画素を示す概略平面図であり、画素内で液晶分子の配向方向が単一となるシングルドメインの場合である。図１０に示すように、画素には櫛歯状の共通電極１０１及び画素電極１０２が設けられており、共通電極１０１及び画素電極１０２の延伸方向に対して垂直な方向に電界１０６が印加される。プレツイスト角１０８を設けるには、共通電極１０１及び画素電極１０２の延伸方向に対して、液晶分子１０５の初期配向方向１０７を前記角度で傾ける。ラビング法の場合には、電極の延伸方向に対してプレツイスト角１０８だけ傾いた方向にラビングを行う。図１０では、液晶分子１０５の初期配向方向は電極の延伸方向に対して、反時計回りにプレツイスト角１０８で傾いており、電界１０６の印加により液晶分子１０５は反時計回りに回転することになる。

また、画素内で液晶分子の配向方向が複数に分割されたマルチドメインの場合には、ドメイン毎に液晶分子の回転方向を変えなければならない。これには、例えば、ドメイン毎に初期配向方向を変える手段がある。図１１は、画素の二つの領域において、夫々液晶分子の初期配向方向が異なる従来の液晶表示装置を示す。図１１に示すように、画素には、櫛歯状の共通電極１１１及び画素電極１１２が設けられており、共通電極１１１及び画素電極１１２の延伸方向に対して垂直な方向に電界１１６が印加され、液晶分子の初期配向状態の違いにより、電極間の表示領域はサブドメイン１１３、１１４に分割される。即ち、サブドメイン１１３においては、液晶分子の初期配向方向１１７ａは電極の延伸方向に対してプレツイスト角１１８で反時計回りに傾いており、また、サブドメイン１１４においては、液晶分子の初期配向方向１１７ｂは電極の延伸方向に対してプレツイスト角１１８で時計回りに傾いている。電界１１６の印加により、液晶分子１１５は、サブドメイン１１３においては反時計回りに回転し、サブドメイン１１４においては時計回りに回転し、夫々異なる配向状態となる。このように、２つの初期配向方向１１７ａ、１１７ｂによってサブドメイン毎に液晶分子の回転方向が逆になって補償し合い、斜め方向の色シフトが抑えられる。しかし、このような配向を実現するには、分割ラビング又は光配向のような特殊な技術が必要となり、生産効率が低下し高コストになる。

そこで、特許文献１に開示されているように、液晶の初期配向方向を変えるかわりに、電極自身を屈曲させる方法が一般的である。図１２は、特許文献１に記載の液晶表示装置を模式的に示す平面図である。図１２に示すように、共通電極１２１及び画素電極１２２は、サブドメイン１２３、１２４毎に平行を保ったままサブドメインの境界においてＶ形に屈曲している。液晶分子の初期配向方向１２７は一方向で共通であるが、サブドメイン毎に横電界１２６の印加方向が異なるので液晶分子１２５の回転方向も互いに逆になる。即ち、サブドメイン１２３では液晶分子１２５は反時計回りに回転し、サブドメイン１２４では液晶分子１２５は時計回りに回転する。本従来技術によれば、ラビング法による配向も容易である。

また、プレツイスト角を０度とするマルチドメイン化の手段が、特許文献２に開示されている。図１３は、特許文献２に記載の横電界方式の液晶表示装置の構成を模式的に示す平面図である。図１３に示すように、共通電極１３１及び画素電極１３２は、液晶分子の初期配向方向１３７に延伸する平行電極部及びこれに直交する方向に延伸する直交電極部１３９からなる。画素は、これらの平行及び直交電極部１３９によって区画される液晶層内の各サブドメインからなる。図１３では、画素は、画素電極１３２の直交電極部１３９によりサブドメイン１３３、１３４に分割され、更に各ドメインは画素電極１３２の平行電極部により夫々二つのサブドメインに分割されている。この構造により、電極間に生じる横電界１３６のパターンはサブドメイン毎に交互に変化する。このように、液晶分子の初期配向方向１３７は平行電極部に平行となっており、プレツイスト角は０度であるが、直交電極部１３９を設けたことにより、液晶分子１３５の回転方向は各サブドメイン内では一様になり、また、サブドメイン毎に交互に逆方向になる。

また、特許文献３に記載の横電界方式の液晶表示装置においては、各画素領域に設けられた共通電極及び画素電極の一部が屈曲した実施例が開示されている。例えば、共通電極及び画素電極は、映像信号線に対して平行に延伸する平行電極部、及び映像信号線に対して傾斜した傾斜電極部からなり、傾斜電極部が平行電極部の端部に形成されている。また、平行電極部は電極の大部分を占めており、傾斜電極部は全体の一部となっている。このような電極構造により、共通電極及び画素電極間の画素領域は、平行電極部に対応する第１のサブドメインと傾斜電極部に対応する第２のサブドメインに分割され、電界の方向が二つのサブドメインでは異なる。液晶分子の初期配向方向は二つのサブドメインに共通して一定方向であり、その角度は平行電極部の延伸方向に対して例えば１５度としており、０度ではないプレチルト角が必要であると記載されている。

特許第３１２０７５１号公報 特許第３１３２４８３号公報 ＷＯ９９／４５４３０号公報

しかしながら、上述の従来技術には、以下に示すような問題点がある。

図１０乃至図１２に示す従来技術においては、液晶分子の初期配向方向を櫛歯電極の延伸方向に対して傾斜させることが必須である。この際、櫛歯電極が金属膜からできている場合には金属膜による段差が問題になる。段差は最低でも数千Å程度となり、最も一般的な配向手段であるラビング法では、段差近傍の配向方向にずれが生じ、黒状態における光漏れの原因となる。この結果、コントラストは低下してしまうという問題点がある。

また、特許文献２に記載の従来技術においては、初期配向方向は櫛歯電極の延伸方向である平行電極部とは平行であるが、直交電極部１３９に対しては垂直となる。したがって、ラビング法ではより強い光漏れを招くことになり、コントラスト面でさらに不利であるという問題点がある。

また、特許文献３に記載の従来技術においては、本願発明と同様に電極の一部を屈曲する構造を開示してはいるものの、初期配向方向を平行電極部の延伸方向に対して傾斜させており、前述の問題点と同様に、ラビング法ではコントラストが低下するという問題点がある。

また、櫛歯電極の材質が金属膜ではなく、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の導電性透過膜の場合は、膜による段差は４００Å程度となり、段差は小さくなる。しかし、近年、高コントラスト化の要求は厳しく、小さな段差によるわずかな光漏れであっても無視できなくなってきている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡素な電極構造により、高開口率、且つ高コントラストな横電界型液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る横電界型液晶表示装置は、第１の基板と、この第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に設けられた液晶層と、前記第１の基板における前記第２の基板に対向する面に形成され相互間に前記第１の基板に平行な電界を発生させる画素電極及び共通電極と、を有し、前記画素電極と前記共通電極との間の画素領域として、液晶分子の初期配向方向に対し電界方向が直交する主要部と、この主要部より小さく電界方向が直交しない特異部とが形成されるように前記画素電極及び前記共通電極の形状が設定されていることを特徴とする。

前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の延伸方向が前記主要部におけるそれらの延伸方向に対して傾斜したものであってよい。

前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の延伸方向が前記主要部におけるそれらの延伸方向に対して１５乃至４５度傾斜したものであることが好ましい。

前記特異部の面積は、前記主要部の面積の１０パーセント以下であることが好ましい。

前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の一方の先端部に、且つ他方の基端部に設けられていてもよい。

前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の夫々先端部及び基端部の２カ所であってもよい。

前記特異部における前記画素電極及び前記共通電極の前記傾斜の方向は、２カ所に設けられた前記特異部において互いに逆であることが好ましい。

前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の中間部に設けられ、この中間部における前記画素電極及び前記共通電極の形状は「く」の字であってもよい。

前記特異部は、前記中間部であると供に、前記画素電極及び前記共通電極の夫々先端部及び基端部の２カ所であってもよい。

前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の中間部に設けられ、この中間部における前記画素電極及び前記共通電極の一方の形状は「く」の字及びこれを左右反転させた逆「く」の字であり、他方の形状は菱形であってもよい。

前記第１の基板は、複数の走査信号配線と、これらの走査信号配線にマトリクス状に交差する複数の映像信号配線と、前記走査信号配線及び前記映像信号配線により区画される各画素領域に形成された薄膜トランジスタと、複数の画素に亘って基準電位を与え前記走査信号配線に平行な複数の共通信号配線と、を有し、前記共通電極は前記共通信号配線に接続され、前記画素電極、前記走査信号配線、及び前記映像信号配線は、各画素に形成された前記薄膜トランジスタに接続されるアクティブマトリクス型であってもよい。

前記画素電極及び前記共通電極の少なくとも一方が金属膜から形成されていてもよい。

本発明においては、画素電極と共通電極との間の画素領域において、液晶分子のプレツイスト角を０度に設定し、液晶分子の初期配向方向に対し横電界方向が直交する主要部と、この主要部より小さく横電界方向が直交しない特異部とが形成されるように画素電極及び共通電極の形状を設定することにより、特異部における液晶分子の配向は横電界により一様に変化し、これに追従して主要部における液晶分子の配向も変化する。液晶分子の初期配向方向は、主要部において共通電極及び画素電極と平行であるため、配向性は良好となる。初期配向にラビング法を使用すると、ラビング方向と電極の延伸方向とが大部分において平行であるため、電極膜による段差により段差近傍の配置方向にずれが生じるという問題を回避することができる。また、特異部の画素領域に占める割合が小さいため、黒状態における光漏れの影響はほとんどない。したがって、高コントラスト且つ高画質な液晶表示装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。また、以下、実施形態を示す平面図は、表示領域のみを表す概略図とする。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置は横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、１対の対向する基板間には液晶層が挟持され、基板面には複数の画素からなる表示領域が設けられ、一方の基板面上の各画素領域には、画素電極及び共通電極が形成されており、これらの電極間に基板に略平行な電界を発生させることにより、液晶層の液晶分子を基板に平行な面内で回転させ、液晶層を透過する光量を制御することで表示を行う。前記基板上には、複数の走査信号配線と、走査信号配線に平行な複数の共通信号配線と、走査信号配線に交差する複数の映像信号配線と、が形成されており、走査信号配線及び映像信号配線によりマトリクス状に区画された複数の画素領域には、画素電極及び共通信号配線に接続され複数の画素に亘って基準電位を与える共通電極が形成され、走査信号配線、映像信号配線、及び画素電極は各画素の走査信号配線及び映像信号配線の交点付近に形成されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）に接続される。

図１に示すように、画素には、櫛歯状の共通電極１１及び画素電極１２が相互に平行に咬合して設けられており、各電極は図面の上下方向に延伸する夫々２本及び１本の帯状の電極部を有し、共通電極１１の一対の延伸する電極部の間に１本の延伸する画素電極１２が対向して配置される構成となっている。そして、共通電極１１及び画素電極１２に囲まれたコラム３が形成され、各コラム内には液晶分子１５が配設されている。液晶分子の初期配向方向１７はコラム３において一定である。

共通電極１１と画素電極１２との間の画素領域は、共通電極１１及び画素電極１２の延伸方向が液晶分子の初期配向方向１７と平行な主要部１と、液晶分子の初期配向方向１７とは平行ではない特異部２とからなる。特異部２においては、画素電極１２の先端部及び共通電極１１の基端部は液晶分子の初期配向方向１７に対して一定角度で互いに平行に傾斜しており、特異部２におけるコラム３の長手方向は、主要部１におけるコラム３の長手方向に対して右斜め方向に傾斜している。なお、特異部２が、コラム３全体に占める割合は１０％以下が好ましい。即ち、主要部１は、コラム３の大部分を占める。

このため、共通電極１１及び画素電極１２間に電圧を印加し、電界を発生させると、コラム３の大部分を占める主要部１においては、横電界１６は液晶分子の初期配向方向１７に対して垂直であるが、特異部２においては垂直とはならない。

次に、本実施形態の動作について説明する。電圧非印加時には、液晶分子１５は初期配向方向１７を向いている。共通電極１１及び画素電極１２間に電圧を印加し、横電界１６を発生させる。主要部１においては、液晶分子の初期配向方向１７と横電界１６とが直交するため、液晶分子１５の回転方向が定まらない。一方、コラム３の特異部２においては、液晶分子の初期配向方向１７と横電界１６とが直交しないため、液晶分子１５は横電界１６に対して液晶分子軸の傾斜角を減らすように反時計回りに回転し、配向方向が変化する。次に、この配向方向の変化に追従して、コラム３の大部分を占める主要部１における液晶分子１５の配向方向も一様に変化する。即ち、特異部２における横電界１６の歪みにより、主要部１における液晶分子１５についても回転方向を一様にする。

次に、本実施形態の効果について説明する。上述の如き構成により、コラム３の大部分を占める主要部１における液晶分子１５のプレツイスト角は０度であるため、ラビング法でも良好な初期配向が得られる。即ち、ラビング方向と電極の延伸方向とが大部分において平行であるため、電極膜による段差により段差近傍の配置方向にずれが生じるという問題を回避することができる。また、特異部２の働きにより、液晶分子１５の回転方向はコラム３全体で一様になるため、画質が低下しない。更にまた、特異部２のコラム３の全長に占める割合は小さく、この部分で光漏れが起きてもほとんど影響しない。したがって、高いコントラストが得られる。

なお、図１では本発明の概念をわかりやすくするため、特異部２がコラム３の全長に占める割合を比較的大きく描いているが、実際には、特異部２がコラム３の全長に占める割合は、例えば１０パーセント以下となる。

図２に、第１の実施形態における液晶配向のシミュレーション結果を示す。図２に示すように、共通電極位置１１ａの間の液晶分子の配向方向は、ほぼ一様となっており、特異部２の働きにより、液晶分子の回転方向が一様になっていることがわかる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る液晶表装置について説明する。図３は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す概略平面図である。図３に示すように、画素には、櫛歯状の共通電極３１及び画素電極３２が相互に平行に咬合して設けられており、共通電極３１と、画素電極３２に囲まれたコラム３が形成されている。また、液晶分子の初期配向方向３７はコラム３において一定である。

本実施形態における共通電極３１と画素電極３２との間の画素領域は、共通電極３１及び画素電極３２の延伸方向が液晶分子の初期配向方向３７と平行な主要部１と、液晶分子の初期配向方向３７と平行ではない特異部４ａ、４ｂとからなる。特異部４ａは、共通電極３１の基端部及び画素電極３２の先端部に設けられ、また、特異部４ｂは、共通電極３１の先端部及び画素電極３２の基端部に設けられている。また、特異部４ａ及び４ｂにおける共通電極３１及び画素電極３２の屈曲方向は互いに逆になっている。したがって、図３に示すように、液晶分子の初期配向方向３７に平行に延伸するコラム３の両端においては、コラム３の長手方向は液晶分子の初期配向方向３７に対して互いに逆方向に屈曲している。主要部１はコラム３の大部分を占め、特異部４ａ及び４ｂがコラム３に占める割合は、１０％以下が好ましい。

このような構成により、共通電極３１及び画素電極３２間に電圧を印加し、電界を発生させると、コラム３の大部分を占める主要部１においては、横電界３６は液晶分子の初期配向方向３７に対して垂直となるが、コラム３の両端に形成された特異部４ａ、４ｂにおいては垂直とはならない。

次に、本実施形態の動作について説明する。電圧非印加時には、液晶分子３５は初期配向方向３７を向いている。共通電極３１及び画素電極３２間に電圧を印加し、横電界３６を発生させる。主要部１においては、液晶分子の初期配向方向３７と横電界３６とが直交するため、液晶分子３５の回転方向が定まらない。一方、コラム３の両端に形成された特異部４ａ、４ｂにおいては、液晶分子の初期配向方向３７と横電界３６とが直交しないため、液晶分子３５は横電界３６に対して液晶分子軸の傾斜角を減らすように反時計回りに回転し、配向方向が変化する。この場合、液晶分子３５の回転方向は、コラム３の両端において同じ方向である。更に、この配向方向の変化に追従して、コラム３の大部分を占める主要部１における液晶分子３５の配向方向も一様に変化する。即ち、特異部４ａ、４ｂにおける横電界３６の歪みにより、主要部１の液晶分子３５についても回転方向を一様にする。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態は第１の実施形態と同様の効果を奏するが、特異部４ａ、４ｂがコラム３の両端に形成されているため、第１の実施形態よりも液晶分子の回転方向を一様にする効果が高くなる。また、コラム３の両端において、電極の延伸方向は液晶分子の初期配向方向と平行にはならないが、コラム３の全長に占める割合は小さく、この部分で光漏れが起きてもほとんど影響しない。したがって、高いコントラストが得られる。

図４に、本実施形態における液晶配向のシミュレーション結果を示す。図４に示すように、共通電極位置３１ａの間の液晶分子の配向方向は、ほぼ一様となっており、コラム３両端に形成された特異部の働きにより、液晶分子の回転方向が一様になっていることがわかる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。図５に示すように、画素には、櫛歯状の共通電極５１及び画素電極５２が相互に平行に咬合して設けられており、共通電極５１と、画素電極５２に囲まれたコラム３が形成されている。また、液晶分子の初期配向方向５７はコラム３において一定である。

本実施形態における共通電極５１と画素電極５２との間の画素領域は、共通電極５１及び画素電極５２の延伸方向が液晶分子の初期配向方向５７と平行な主要部１と、液晶分子の初期配向方向５７と平行ではない特異部５とからなる。特異部５は、共通電極５１及び画素電極５２の中間部に設けられ、これらの電極の形状は相互に平行な「く」の字形状である。また、特異部５はコラム３全体の一部であって、例えば１０％以下が好ましい。

このような構成により、コラム３の大部分を占める主要部１は液晶分子の初期配向方向５７に平行に延伸し、コラム３の中間部に形成された特異部５は相互に平行を保ったまま「く」の字型に屈曲している。

本実施形態の動作について説明する。共通電極５１及び画素電極５２間に電圧を印加し、電界を発生させると、コラム３の大部分を占める主要部１においては、横電界５６は液晶分子の初期配向方向５７に対して垂直となるが、コラム３の中間に形成された特異部５においては垂直とはならない。このため、特異部５における液晶配向の変化に追従して、主要部１における液晶配向も変化する。また、この「く」の字の特異部５を境に、コラム３は液晶分子５５の回転方向が互いに異なるサブドメイン５３、５４に分割され、各サブドメイン内では液晶分子の回転方向は一様となる。

なお、図５では、「く」の字形状の特異部５を各電極に１箇所としたが、複数箇所設けてより多数のサブドメインに分割されるようにしてもよい。その場合、「く」の字とそれを左右反転させた逆「く」の字形状とを交互に配置する。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態は、第１及び第２の実施形態と基本的に同様の効果を奏する。更に、コラム３の形状をほぼ直線状に保ったままでマルチドメイン化することができるため、カラーフィルタの設計も容易である。また、コラム３の中間部の「く」の字形状の特異部５において、電極は初期配向方向５７と平行にならないが、コラム３の全長に占める割合は小さく、この部分での光漏れが起きてもほとんど影響しない。したがって、高いコントラストが得られる。

図６に、本実施形態における液晶配向のシミュレーション結果を示す。図６に示すように、共通電極位置５１ａの間の液晶分子の配向方向は、「く」の字形状の特異部の働きにより、２つのサブドメインに分割され、各サブドメイン内では液晶分子の回転方向が一様になっていることがわかる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。図７に示すように、画素には、櫛歯状の共通電極７１及び画素電極７２が相互に咬合して設けられており、共通電極７１と、画素電極７２に囲まれたコラム３が形成されている。また、液晶分子の初期配向方向７７はコラム３において一定である。

本実施形態における電極の構成は、第３の実施形態における電極の構成と類似しており、共通電極７１の有する１対の電極の内、図面左側の電極の中間部には「く」の字形状が形成されており、また、図面右側の電極の中間部には「く」の字を左右反転させた逆「く」の字形状が形成されている。また、これらの１対の電極間に配置される画素電極７２の中間部の形状は概ね菱形となっており、菱形の外周は対向する共通電極７１の「く」の字及び逆「く」の字と互いに平行な形状となっている。本実施形態における共通電極７１と画素電極７２との間の画素領域は、共通電極７１及び画素電極７２の延伸方向が液晶分子の初期配向方向７７と平行な主要部１と、液晶分子の初期配向方向７７と平行ではない特異部６とからなる。特異部６は、共通電極７１及び画素電極３２の中間部に設けられた「く」の字及び逆「く」の字の領域である。

このような構成により、電極中間部の「く」の字及び逆「く」の字形状の特異部６を境界にして、図面上下に液晶分子の配向方向が互いに逆となるサブドメイン７３、７４が形成される。更に、図面左右のコラム３でも液晶分子の回転方向を逆にすることができる。このため、斜め方向から観察した場合の補償効果がより大きくなるという効果を奏する。本実施形態のその他の動作及び効果は、第１乃至第３の実施形態の動作及び効果と基本的に同じである。

次に、本発明の第５の実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。図８に示すように、画素には、櫛歯状の共通電極８１及び画素電極８２が相互に平行に咬合して設けられており、共通電極８１と、画素電極８２に囲まれたコラム３が形成されている。また、液晶分子の初期配向方向８７もコラム３において一定である。

本実施形態においては、共通電極８１と画素電極８２との間の画素領域は、共通電極８１及び画素電極８２の延伸方向が液晶分子の初期配向方向８７と平行な主要部１と、液晶分子の初期配向方向８７と平行ではない特異部７ａ、７ｂ、７ｃとからなる。特異部７ａは、共通電極８１の基端部及び画素電極８２の先端部に設けられ、また、特異部７ｃは、共通電極８１の先端部及び画素電極８２の基端部に設けられている。また、特異部７ｂは、共通電極８１及び画素電極８２の中間部に設けられ、互いに平行な「く」の字の形状をなす。また、コラム３の両端に形成された特異部７ａ、７ｃの屈曲方向は同じ方向となるように電極の先端部及び基端部が傾斜している。特異部７ｂにより、コラム３はサブドメイン８３及び８４に分割され、横電界８６を印加すると、これらの領域における液晶分子８５の回転方向は互いに異なる。

上記の構成により、コラム３の形状をほぼ直線状に保ったままでマルチドメイン化することができ、カラーフィルタの設計も容易であるとともに、各サブドメイン内の液晶分子の回転方向をより安定化することができる。なお、本実施形態のその他の動作及び効果は、第１乃至第４の実施形態の動作及び効果と基本的に同じである。

なお、本発明の実施形態においては、上下方向に延伸する電極部の数を、共通電極に対しては２本、画素電極に対しては１本とし、共通電極の一対の電極部の間に画素電極が対向して配置される構成としたが、本発明の適用範囲はこれに限らず、１画素内に複数本の電極部を有する構成としてもよい。

以上、詳細に説明した第１乃至第５の実施形態においては、特異部の角度は従来技術におけるプレツイスト角程度、例えば１５度以上あればよい。角度が大きい方が液晶分子の回転方向を一様にする効果が大きく、また駆動電圧が若干下がることがシミュレーションからわかっている。

但し、前記角度が４５度を超えると、「く」の字形状の特異部が鋭角になり、通常のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）プロセスで形成することがより困難となる。また、角度が大きいほど特異部における光漏れが大きくなる。このため、コラムの全長に占める割合がわずかとはいえ、コントラストへの影響が懸念される。

以上のような観点から、特異部の角度は１５度乃至４５度にするのが好ましい。実際には、画素設計に合わせて角度は柔軟に決めればよい。例えば、コラム幅が狭い場合は、角度を大きくするのは難しいと考えられるため、１５度程度にすればよい。

また、特異部がコラムの全長に占める割合は、できるだけ小さいことが望ましい。但し、小さすぎると通常のＴＦＴプロセスで形成することがより困難であり、液晶分子の回転方向を一様にする効果も小さくなる。

以上のような観点から、特異部がコラムの全長に占める割合は、１０パーセント以下とするのがよい。画素設計に合わせて、構造は柔軟に決めればよい。例えば、小型品及び高精細品等のコラムの全長が小さい場合は、第１の実施の形態のようにコラムの一方の端部を屈曲させればよい。また、テレビ用等のコラムの全長が大きい場合は、複数の「く」の字形状の特異部を設けたマルチドメインにしてもよい。

本発明においては、共通電極及び画素電極の少なくとも一方が金属膜で形成されている場合にはメリットが大きくなる。理由は、段差を有する金属膜からなる電極に対し、初期配向方向が大部分で平行になるため、特にラビング法では光漏れ低減の観点から有利となるからである。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。 第１の実施形態における液晶配向のシミュレーション結果である。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。 第２の実施形態における液晶配向のシミュレーション結果である。 本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す概略平面図である。 第３の実施形態における液晶配向のシミュレーション結果である。 本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。 本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の画素を示す平面概略図である。 従来の液晶表示装置において、プレツイスト角が必要であることを説明するための概略平面図である。 従来の第１の液晶表示装置の画素を示す概略平面図である。 従来の第２の液晶表示装置の画素を示す概略平面図である。 特許文献１に記載の液晶表示装置を模式的に示す平面図である。 特許文献２に記載の横電界方式の液晶表示装置の構成を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１；主要部
２、４ａ、４ｂ、６、７ａ、７ｂ、７ｃ；特異部
３；コラム
１１、３１、５１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１；共通電極
１２、３２、５２、７２、８２、９２、１０２、１１２、１２２、１３２；画素電極
５３、７３、８３、１１３、１２３、１３３；サブドメイン
５４、７４、８４、１１４、１２４、１３４；サブドメイン
１５、３５、５５、７５、８５、９５、１０５、１１５、１２５、１３５；液晶分子
１６、３６、５６、７６、８６、９６、１０６、１１６、１２６、１３６；横電界
１７、３７、５７、７７、８７、９７、１０７；液晶分子の初期配向方向
１１７ａ、１１７ｂ、１２７、１３７；液晶分子の初期配向方向
１０８、１１８；プレツイスト角
１３９；直交電極部
１１ａ、３１ａ、５１ａ；共通電極位置

Claims (12)

1. 第１の基板と、この第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に設けられた液晶層と、前記第１の基板における前記第２の基板に対向する面に形成され相互間に前記第１の基板に平行な電界を発生させる画素電極及び共通電極と、を有し、前記画素電極と前記共通電極との間の画素領域として、液晶分子の初期配向方向に対し電界方向が直交する主要部と、この主要部より小さく電界方向が直交しない特異部とが形成されるように前記画素電極及び前記共通電極の形状が設定されていることを特徴とする横電界型液晶表示装置。
2. 前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の延伸方向が前記主要部におけるそれらの延伸方向に対して傾斜したものであることを特徴とする請求項１に記載の横電界型液晶表示装置。
3. 前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の延伸方向が前記主要部におけるそれらの延伸方向に対して１５乃至４５度傾斜したものであることを特徴とする請求項２に記載の横電界型液晶表示装置。
4. 前記特異部の面積は、前記主要部の面積の１０パーセント以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
5. 前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の一方の先端部に、且つ他方の基端部に設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の横電界型液晶表示装置。
6. 前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の夫々先端部及び基端部の２カ所であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の横電界型液晶表示装置。
7. 前記特異部における前記画素電極及び前記共通電極の前記傾斜の方向は、２カ所に設けられた前記特異部において互いに逆であることを特徴とする請求項６に記載の横電界型液晶表示装置。
8. 前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の中間部に設けられ、この中間部における前記画素電極及び前記共通電極の形状は「く」の字であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の横電界型液晶表示装置。
9. 前記特異部は、前記中間部であると供に、前記画素電極及び前記共通電極の夫々先端部及び基端部の２カ所でもあることを特徴とする請求項８に記載の横電界型液晶表示装置。
10. 前記特異部は、前記画素電極及び前記共通電極の中間部に設けられ、この中間部における前記画素電極及び前記共通電極の一方の形状は「く」の字及びこれを左右反転させた逆「く」の字であり、他方の形状は菱形であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の横電界型液晶表示装置。
11. 前記第１の基板は、複数の走査信号配線と、これらの走査信号配線にマトリクス状に交差する複数の映像信号配線と、前記走査信号配線及び前記映像信号配線により区画される各画素領域に形成された薄膜トランジスタと、複数の画素に亘って基準電位を与え前記走査信号配線に平行な複数の共通信号配線と、を有し、前記共通電極は前記共通信号配線に接続され、前記画素電極、前記走査信号配線、及び前記映像信号配線は、各画素に形成された前記薄膜トランジスタに接続されるアクティブマトリクス型であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の横電界型液晶表示装置。
12. 前記画素電極及び前記共通電極の少なくとも一方が金属膜から形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の横電界型液晶表示装置。
    
    
    

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