JP2010122572A - 表示装置、表示装置の駆動方法、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を複雑化することなく高精細な表示を維持しながらも、表示モードの切り替えが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】液晶層ＬＣの一方側に画素電極７と共通電極１１が配置された構成であり、さらに液晶層ＬＣの他方側にもう一つの共通電極２３を付け加えた構成である。すなわち、複数の画素電極７を覆う絶縁膜９上に、櫛歯状の第１共通電極１１が設けられている。そして液晶層ＬＣを介して第１共通電極１１に対向する位置には、第１共通電極１１と独立して電位制御される第２共通電極２３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置、表示装置の駆動方法、および電子機器に関し、特には表示モードの切り替えが可能な表示装置とその駆動方法、およびこの表示装置を用いた電子機器に関する。

近年、表示装置を備えた電子機器は、小型軽量化による携帯性の向上が図られている。このような携帯性に優れた電子機器に対しては、通常は広視野角モードでの表示を行なう一方、公共の場においては狭視野角モードでの表示を行なうことで、近くにいる第３者からの視角を遮ることが望まれている。そこで、表示状態においての視野角モードの切り替えが可能な表示装置が提案されている。

例えば、映像表示手段となる液晶層と、表示切替手段となる液晶層と、反射型偏光板からなる第１偏光手段と、表示切替手段となる液晶層と、第２偏光手段とをこの順に積層配置した構成が提案されている。これにより、表示品位を保つと共に、モード切替によって特定の方向からは表示画像を隠すことができる表示装置が実現されるとしている（以上、下記特許文献１参照）。

また、横電界を利用したＩＰＳ（In-Plane-Switching）モードの表示装置において、複数の画像駆動領域と視野角調整領域とをサブピクセル内に配置し、視野角調整領域における電極の制御によって視野角モードを切り替える構成が提案されている（以上、下記特許文献２参照）。

国際公開ＷＯ２００６／０３０７０２号公報 特開２００８−９３５９号公報

しかしながら、表示切替手段となる液晶層と表示切替手段となる液晶層とを積層した構成の表示装置は、部品点数が多く装置構成が複雑であり、装置の薄型化が妨げられる。また画像駆動領域とは別に視野角調整領域を設けた構成の表示装置では、視野角調整領域を設けた分だけ画素開口が狭められ、高精細な表示が妨げられる。

そこで本発明は、装置構成を複雑化することなく高精細な表示を維持しながらも、表示モードの切り替えが可能な表示装置を提供すること、またこの表示装置の駆動方法を提供すること、さらにはこの表示装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の表示装置は、液晶層の一方側に画素電極と共通電極が配置された構成であり、さらに液晶層の他方側にもう一つの共通電極を付け加えた構成である。すなわち、複数の画素電極を覆う絶縁膜上に、櫛歯状の第１共通電極が設けられている。そして液晶層を介して第１共通電極に対向する位置には、当該第１共通電極とは独立して電位制御される第２共通電極が設けられている。また本発明は、このような表示装置を有する電子機器でもある。

このような構成の表示装置では、液晶層の一方側に設けられた画素電極および第１共通電極に電位差を与えることにより、これらの電極間に電極面に平行な横方向の電界（横電界）が生じ、この横電界のオン−オフによって液晶層が制御された表示が行われる。一方、液晶層を介して第１共通電極に対向配置された第２共通電への電圧印加により、電極面に対して垂直な縦方向の電界が発生し、上述した横電界にプラスされる。これにより、表示を行なうための横電界に対して、縦電界を影響させることで表示モードを切り替えた表示が行われる。

そして本発明の表示装置の駆動方法は、このような構成の表示装置の駆動方法であり、画素電極と前記第１共通電極との間に生じる電界によって液晶層を制御した表示を行う。また第２共通電極の電位によって、この表示における表示モードの切り替えを行なう。

このような駆動方法では、表示装置の構成でも説明したように、表示モードの切り替えは、表示を行なうための横電界に対して縦電界を影響させることによってなされる。このため、電極面に対して水平な横電界での表示を行なうことにより、横電界モードに特有の広視野角での表示が行われる。一方、横電界に対して縦電界を影響させることにより、視野角正面方向からのコントラストと比較して視野角斜め方向のコントラストが低い狭視野角での表示が行われる。

以上説明したように本発明によれば、単一の液晶層のみを用いた単純な装置構成でありながらも、表示に際しての表示モードの切り替えが可能な表示装置を得ることができる。またこの表示装置においての表示モードの切り替えは、液晶層を介して第１共通電極と対向配置された第２共通電極の電位によってなされる。このため、画素開口が確保されて高精細な表示を得ることが可能である。

以下、本発明の各実施の形態を以下の順序で説明する。
１．第１実施形態（第２共通電極がベタ膜である例）
２．第２実施形態（第２共通電極が櫛歯状である例）
３．第３実施形態（第１共通電極をマルチドメイン構成とした例）

≪１．第１実施形態≫
＜表示装置の構成＞
図１（ａ）は、第１実施形態の表示装置における電極および液晶層のみを示した要部概略斜視図である。また図１（ｂ）は第１実施形態の表示装置の２画素分の断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面に対応している。

これらの図に示す第１実施形態の表示装置１ａは、横電界モードの一つであるフリンジフィールドスイッチング（Fringe field switching（ＦＦＳ））モードを適用した液晶表示装置であり、次のように構成されている。

すなわち、表示装置１ａは、光透過性を有する第１基板３を備えている。この第１基板３上の各画素には、ここでの図示を省略した画素回路が配列形成され、さらに画素回路を覆う状態で層間絶縁膜５が設けられている。この層間絶縁膜５は、例えば表面平坦に形成されていることとする。

このような層間絶縁膜５上には、各画素に対応する島状にパターニングされた画素電極７がマトリックス状に配列形成さている。これらの画素電極７は、透明導電膜からなるもので、層間絶縁膜５に形成された接続孔を介して、画素回路を構成する薄膜トランジスタのソース／ドレインの一方に接続されている。

これらの画素電極７が設けられた層間絶縁膜５上には、これらの画素電極７を覆う状態で絶縁膜９が設けられており、この絶縁膜９上に第１共通電極１１が設けられている。第１共通電極１１は、複数の櫛歯電極１１ａを間隔を設けて配列してなるいわゆる櫛歯状電極であり、各画素電極７に対して複数の櫛歯電極１１ａが配列された構成となっている。ここでは、例えば画素電極７の長辺方向に沿って、櫛歯電極１１ａが延設されていることとする。

また各櫛歯電極１１ａは、画素電極７−７間においてブリッジ電極１１ｂで連結されることにより、強度が保たれた構成となっている。このため、第１共通電極１１は、櫛歯電極１１ａを備えたいわゆる櫛歯状電極ではあるが、櫛歯電極１１ａ間のスリットは閉じた開口として構成されている。

このような第１共通電極１１は、各画素電極７に対する共通の電極として連続形成され、同一電圧が印加されるように構成されている。そして、画素電極７と第１共通電極１１との間に電位差を与えると、櫛歯電極１１ａの延設方向に垂直で、かつ画素電極７と第１共通電極１１との電極面に対して平行な、いわゆる横電界が発生する。そしてこの横電極のスイッチングにより、以降に説明する液晶層が制御されて表示が行われる構成となっている。

以上のような第１共通電極１１が設けられた絶縁膜９上には、第１共通電極１１を覆う状態で配向膜１３が設けられている。この配向膜１３の配向軸（例えばラビング処理方向）は、第１共通電極１１における櫛歯電極１１ａの延設方向に略平行に設定されていることとする。尚、次に説明する液晶分子の回転方向を揃えるために、配向膜１３の配向軸は、櫛歯電極１１ａの延設方向に対して有る程度の傾きを有していることが好ましい。

以上により、第１基板３の上方が構成されている。

一方、以上のような第１基板３における配向膜１３の形成面側には、第２基板２１が対向配置されている。この第２基板２１は光透過性材料からなる。そして、第２基板２１における配向膜１３に向かう面上に、第２共通電極２３が設けられているところが特徴的である。ここでは、この第２共通電極２３は、各画素電極７に対する共通の電極としてベタ膜状に構成されていることとする。

また、この第２共通電極２３は、第１共通電極１１とは別個に独立して電位制御されることが重要であり、画素電極７と第１共通電極１１との駆動電圧の間で、段階的に電位制御される。そして画素電極７と第１共通電極１１との電位制御による表示に際し、第２共通電極２３の電位制御を行うことにより、表示モードが切り替わる構成となっている。

尚、第２基板２１と第２共通電極２３との間には、ここでの図示は省略したが、必要に応じて各色カラーフィルタが画素毎にパターン形成され、また画素間に対応してブラックマトリックスが設けられていることとする。

そしてこの第２共通電極２３を覆う状態で、配向膜２５が設けられている。この配向膜２５の配向軸（例えばラビング処理方向）は、第１基板３側の配向膜１３に対して反平行に設定されていることとする。

以上により、第２基板２１の上方が構成されている。

以上のような第１基板３と第２基板２１とにおける配向膜１３−２５間には、ここでの図示を省略したスペーサ（図示省略）が挟持され、その隙間に液晶層ＬＣが封止された状態となっている。液晶層ＬＣは、正の誘電異方性を有する液晶分子ｍを用いて構成されている。この場合においての液晶層ＬＣの層厚（すなわちセルギャップｇ）は、例えば、画素電極７−第１共通電極９間に電位差を生じさせた状態において、液晶層ＬＣがλ／２の位相差を有する様に設定されていることとする。

また第１基板３の外側には入射側偏光板２７が配置され、第２基板２１の外側には出射側偏光板２９が配置されている。このうち入射側偏光板２７は、配向膜１３，２５の配向軸に対して透過軸を垂直（または平行）にして配置される。一方、出射側偏光板２９は、配向膜１３，２５の配向軸に対して透過軸を平行（または垂直）にして、入射側偏光板２７に対してクロスニコルに配置される。尚、これらの偏光板２７,２９は、互いの透過軸がクロスニコルに保たれれば、どちらの透過軸が配向膜１３，２５の配向軸方向に対して垂直であっても平行であっても良い。

そしてさらに、入射側偏光板２７の外側にはここでの図示を省略したバックライトが配置されて表示装置１ａが構成されている。

図２には、表示装置１ａの回路構成図を示す。この図に示すように、表示装置１ａには、表示領域Ａとその周辺領域Ｂとが設定されている。表示領域Ａには、複数の走査線３１と複数の信号線３２とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。各画素ａには、例えばスイッチング素子としての薄膜トランジスタＴｒが設けられている。薄膜トランジスタＴｒは、ゲートが走査線３１に接続され、ソース／ドレインの一方が信号線３２に接続され、ソース／ドレインの他方が画素電極７に接続されている。そして、この画素電極７と第１共通電極１１との間に保持容量Ｃｓが形成され、第１共通電極１１には共通電位Ｖｃｏｍ１が印加される構成となっている。

一方、周辺領域Ｂには、走査線３１を走査駆動する走査線駆動回路３４、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線３２に供給する信号線駆動回路３５、さらに必要に応じた駆動回路が配置されている。

以上により、薄膜トランジスタＴｒを介して信号線３２から書き込まれた映像信号が、画素電極７と第１共通電極１１との間の保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電圧が画素電極７に供給されて液晶層の制御による表示がなされる構成である。尚、この図には、本第１実施形態に特徴的である第２共通電極（２３）の図示はないが、この第２共通電極（２３）は、第１共通電極１１に印加される共通電位Ｖｃｏｍ１とは別に、段階的に切り替えられた電位が供給される構成となっている。

以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域Ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路を追加しても良い。

＜表示装置の駆動方法＞
次に、上記構成の表示装置１ａの駆動方法を、上記図１と共に必要に応じて他の図を参照しつつ説明する。

１．基本動作
図３（ａ）は表示装置１ａにおいての黒表示を説明する平面図であり、図３（ｂ）は表示装置１ａにおいての白表示を説明する平面図である。

先ず、図３（ａ）の黒表示の場合、画素電極７の電位Ｖａを、第１共通電極１１の電位Ｖｃｏｍ１（例えば＝０Ｖ）と同電位である電位Ｖａ（Ｂ）（例えば＝０Ｖ）にする。これにより、液晶層ＬＣを構成する液晶分子ｍの長軸は、配向膜１３，２５の配向軸方向ｘと平行に配向する。この際、配向膜１３，２５の配向軸方向ｘに対して、透過軸を垂直（または平行）にして配置された入射側偏光板２７を通過して入射した光は、液晶層ＬＣをそのまま通過する。しかしながら、入射側偏光板２７に対してクロスニコルに配置された出射側偏光板２９で遮られるため、黒表示となる。つまり、この表示装置１ａは、ノーマリーブラックで駆動されるのである。

一方、図３（ｂ）の白表示の場合、画素電極７の電位Ｖａを、第１共通電極１１の電位Ｖｃｏｍ１（例えば＝０Ｖ）と異なる電位Ｖａ（Ｗ）（例えば＝４Ｖ）とする。これにより、櫛歯電極１１ａの延設方向に垂直で、かつ画素電極７と第１共通電極１１との電極面に対して略平行ないわゆる横電界が発生し、この横電界に沿った方向に液晶分子ｍの長軸が回転して配向し、液晶層ＬＣがλ／２の位相差を有する状態となる。この際、配向膜１３，２５の配向軸方向ｘに対して、透過軸を垂直（または平行）にして配置された入射側偏光板２７を通過して入射した光は、λ／２の液晶層ＬＣを通過することで９０°回転して出射側偏光板２９に達し、ここを通過して白表示となる。

以上は、第１実施形態の駆動方法において行なわれる基本動作であり、第１共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ１に対して、画素電極７の電位ＶａをＶａ（Ｂ）（＝Ｖｃｏｍ１：黒表示）と電位Ｖａ（Ｗ）（白表示）との間で切り替えることで表示が行われる。この基本動作は、従来の表示動作と同様である。

そして本発明の駆動方法は、このような基本動作に、本発明に特徴的な第２共通電極２３の電位の制御を加えることにより、表示モードの切り替えを行なう方法である。ここで切り替えられる表示モードは視野角特性である。このような表示モードの切り替えを行う駆動方法を、先の図３と共に、図４および図５の１画素分の断面図を用いて以下に説明する。尚、図４，５においては、電界の発生方向を矢印で示している。

２．広視野角モード
先ず広視野角モードでの表示動作を、図３および図４を用いて説明する。図４（ａ）は黒表示を説明する断面図であり、平面図は図３（ａ）に対応している。また、図４（ｂ）は白表示を説明する断面図であり、平面図は図３（ｂ）に対応している。

広視野角モードでの表示に際して、画素電極７および第１共通電極１１には基本動作と同様の電位制御を行なう。これに対して、第２共通電極２３には、黒表示および白表示の両方において、第１共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ１とは異なる共通電位Ｖｃｏｍ２を印加する。この共通電位Ｖｃｏｍ２は、白表示の際の画素電極７の電位Ｖａ（Ｗ）（例えば＝４Ｖ）と、第１共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ１（例えば＝０Ｖ）との間で、これらの画素電極７−第１共通電極１１の駆動による黒表示および白表示に影響のない値に設定される。つまり、第２共通電極２３に電位を印加することにより、画素電極７および第１共通電極１１と、第２共通電極２３との間には電極面に対して垂直方向の縦電界が発生する。

これにより、液晶分子ｍの方位角方向は、黒表示の際には図３（ａ）、白表示の際には図３（ｂ）に示した基本動作の通りに液晶分子ｍの配向が制御される。

これに対して、液晶分子ｍの電極面に対する角度（極角）は、黒表示の際に図４（ａ）に示すように、弱い縦電界の影響によって角度θ１で斜めに傾く。この角度θ１が十分に小さく保たれる程度に、発生する縦電界が弱いものとなるように、第２共通電極２３の電位Ｖｃｏｍ２（例えば＝１Ｖ）を設定する。これにより、黒表示においては、縦電界による液晶分子ｍの極角方向の傾き（角度θ１）に影響されず、広い視野角範囲で透過率の低い黒表示が行われる。

一方、液晶分子ｍの電極面に対する角度（極角）は、図４（ｂ）に示す白表示の際にも、弱い縦電界の影響によって傾く。しかしながら白表示に際しての液晶分子の傾きは、横電界にも影響されるため黒表示の際の傾き（角度θ１）よりもさらに小さい。したがって、白表示に対しては、第２共通電極２３の電位が影響を及ぼすことはなく、広い視野角範囲で透過率の高い白表示が行われる。

したがって、広い視野角でコントラストが十分に高い、広視野角モードの表示が行われる。

また、広視野角モードにおいても第２共通電極２３に対して電位を印加することにより、第２共通電極２３がフローティング状態ではなくなるため、隣接する画素間での表示に影響が及ぼされることを防止している。

３．狭視野角モード
狭視野角モードでの表示動作を、図３および図５を用いて説明する。図５（ａ）は黒表示を説明する断面図であり、平面図は図３（ａ）に対応している。また、図５（ｂ）は白表示を説明する断面図であり、平面図は図３（ｂ）に対応している。

狭視野角モードでの表示に際して、画素電極７および第１共通電極１１には基本動作と同様の電位制御を行なう。これに対して、第２共通電極２３には、黒表示および白表示の両方において、第１共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ１および高視野角モードにおける第２共通電極２３の共通電位Ｖｃｏｍ２とは異なる共通電位Ｖｃｏｍ２’を印加する。この共通電位Ｖｃｏｍ２’は、白表示の際の画素電極７の電位Ｖａ（Ｗ）（＝４Ｖ）と、第１共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ１（＝０Ｖ）との間で設定されることは広視野角モードと同様である。そして、広視野角モードに際しての黒表示よりも、画素電極７（および第１共通電極１１）との電位差が大きくなるように、第２共通電極２３の共通電位Ｖｃｏｍ２’を設定する。このような共通電位Ｖｃｏｍ２’を第２共通電極２３に印加することにより、画素電極７および第１共通電極１１と、第２共通電極２３との間には、広視野角モードの場合よりも強い縦電界が発生する。ただし、第２共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ２’は、画素電極７および第１共通電極１１の駆動による黒表示および白表示が、正面方向の視野角に対しては影響のない範囲で設定されることとする。

これにより、液晶分子ｍの方位角方向は、黒表示の際には図３（ａ）、白表示の際には図３（ｂ）に示したと同様に液晶分子ｍの配向が制御されることは、広視野角モードと同じである。

これに対して、液晶分子ｍの電極面に対する角度（極角）は、黒表示の際に図５（ａ）に示すように、縦電界の影響によって角度θ２で斜めに傾く。この角度θ２は、広視野角モードの場合よりも大きな角度θ２（＞θ１）となる。ここでは、このような黒表示に際しての液晶分子ｍの極角（角度θ２）が、正面方向からの視野には影響しない程度の範囲に第２共通電極２７の共通電位Ｖｃｏｍ２’（例えば＝１．３Ｖ）を設定する。

これにより黒表示においては、正面方向からの視野に対しては、縦電界による液晶分子ｍの極角方向の傾き（角度θ２）に影響されず、透過率の低い黒表示が行われる。しかしながら、正面から外れた斜め方向からの視野に対しては、液晶分子ｍの極角方向の傾き（角度θ２）の影響によって透過率が上がり、コントラストの低い表示が行なわれることになる。

一方、液晶分子ｍの電極面に対する角度（極角）は、図５（ｂ）に示す白表示の際にも、縦電界の影響によって傾くことになる。この傾きは、横電界にも影響されるため黒表示の際の傾き（角度θ２）よりは小さい。

これにより白表示に際しても、正面方向からの視野に対しては、縦電界による液晶分子ｍの極角方向の傾きに影響されず、透過率の高い白表示が行われる。したがって、正面方向からの視野に対しては、黒表示と合わせてコントラストが十分に高い表示が行われる。しかしながら、正面から外れた斜め方向からの視野に対しては、液晶分子ｍの極角方向の傾きの影響によって透過率が低下し、黒表示における透過率の向上と合わせてコントラストの低い表示が行われることになる。

したがって、正面からはコントラストの高い表示が可能でありながらも、斜め方向のコントラストが低く押さえられた狭視野角モードの表示が行われる。

４．第２共通電極の電位設定
以上のような広視野角モードと狭視野角モードの表示モードの切り替えを行なうための、第２共通電極２３の共通電位Ｖｃｏｍ２，ＶｃｏｍＶ２’は、例えば図６に示す実測値から以下のようにして設定される。図６は、第２共通電極の電位に対する、視野角正面方向においての透過率とコントラストとを示すグラフである。図６（ａ）には黒表示の際の透過率を示している。図６（ｂ）は白表示の透過率を示している。また図６（ｃ）はコントラストを示している。

先ず、広視野角モードとするための第２共通電極の共通電位Ｖｃｏｍ２は、画素電極７と第１共通電極１１の駆動による黒表示および白表示に影響のない値に設定される。このため、黒表示においても透過率が低く、白表示においての透過率が高く、コントラストが良好な共通電位Ｖｃｏｍ２＝１Ｖが選択される。

そして、狭視野角モードとするための第２共通電極の共通電位Ｖｃｏｍ２’は、広視野角モードに際しての黒表示よりも、画素電極７（および第１共通電極１１）との電位差が大きくなる範囲に設定される。ただし、画素電極７および第１共通電極１１の駆動による黒表示および白表示が、正面方向の視野角に対しては影響のない範囲で設定されることとする。このため、共通電位Ｖｃｏｍ２＝１Ｖより大きな範囲で、例えば共通電位Ｖｃｏｍ２’＝１．３Ｖが選択される。共通電位Ｖｃｏｍ２’＝１．３Ｖであれば、正面方向からのコントラストは５０程度に落ちるが、良好なコントラスト範囲に保たれる。

以上のような第２共通電極に印加する共通電位Ｖｃｏｍ２，Ｖｃｏｍ２’は、シミュレーションによって設定することができる。このシミュレーションにおいては、次のような因子が例示される。１）第１共通電極１１における櫛歯電極１１ａの配置間隔。２）画素電極７および第１共通電極−第２共通電極２３間の絶縁膜および液晶層ＬＣの誘電率。３）画素電極７の駆動電位Ｖａ（Ｂ），Ｖａ（Ｗ）。４）第１共通電極１１の共通電位Ｖｃｏｍ１。

以上説明したように第１実施形態によれば、単一の液晶層ＬＣのみを用いた単純な装置構成でありながらも、インセルに設けた第２共通電極２３の電位制御によって表示に際しての表示モードの切り替えが可能である。さらに、第２共通電極２３は、液晶層ＬＣを介して第１共通電極１１と対向配置されているため、表示モードを切り替えるために画素配列と並列に表示モード切り替えのための要素を設ける必要はない。したがって、画素開口が確保されて高精細な表示を得ることが可能である。

図７には、上述したように設計された第１実施形態の表示装置１ａの視野角特性のシミュレーション結果を示す。図７（１）は、比較例であり、第２共通電極を設けていない構成の視野角特性である。図７（２）は、第１実施形態の表示装置１ａにおける広視野角モードの視野角特性である。図７（３）は、第１実施形態の表示装置１ａにおける狭視野角モードの視野角特性である。

これらの図に示すように、図７（２）の第１実施形態の表示装置１ａにおける広視野角モードの表示は、図７（１）の比較例と同程度に黒表示、白表示、およびコントラストが広い視野角で良好である。図７（３）の第１実施形態の表示装置１ａにおける狭視野角モードの表示は、正面方向の視野角ではコントラストが良好に保たれるものの、特に図面上左右の方位角方向の視野角ではコントラストが低下する。これは、（ａ）黒表示において、左右の法角方向の極角３０°よりも斜め方向はは、黒表示でありながら透過状態となるためであり、コントラストは1に近くなる。

図８には、上述したように設計された第１実施形態の表示装置１ａの視野角特性の実測結果を示す。図８（１）は、比較例であり、第２共通電極を設けていない構成の視野角特性である。図８（２）は、第１実施形態の表示装置１ａにおける広視野角モードの視野角特性である。図８（３）は、第１実施形態の表示装置１ａにおける狭視野角モードの視野角特性である。

これらの図に示すように、図８（２）の第１実施形態の表示装置１ａにおける広視野角モードの表示は、図８（１）の比較例と同程度に黒表示、白表示、およびコントラストが広い視野角で良好であることが確認された。図８（３）の第１実施形態の表示装置１ａにおける狭視野角モードの表示は、正面方向の視野角ではコントラストが良好に保たれるものの、特に図面上左右の方位角方向の視野角ではコントラストを低下することが確認された。

また、第１実施形態の表示装置１ａでは、画素電極７の液晶層ＬＣ側に第１共通電極１１を配置した構成としたことにより、広視野角モードにおいての第２共通電極２３の電位の影響を低く抑えることが可能である。図９（１）には、広視野角モード白表示においての、画素電極７および第１共通電極１１−第２共通電極２３間の電位のシミュレーション結果を示す。尚、図９（２）には、比較として画素電極７と第１共通電極１１の積層順を反転した構成のシミュレーション結果を示す。

これらの図に示されるように、図９（１）の本第１実施形態の表示装置１ａの構成では、画素電極７−第２共通電極２３間の間隔が広いこと、さらには第１共通電極１１のシールド効果とを得ることができる。これにより、表示のための画素電極７−第１共通電極１１間の電位差による横電界への、画素電極７−第２共通電極２３間の電位差による縦電界の影響が小さく抑えられていることが確認される。

したがって、広視野角モードにおいても第２共通電極２３に対して電位を印加することにより、隣接する画素間での表示に影響が及ぼされることを防止ししながらも、縦電界の影響を抑えた広視野角表示が達成されるのである。

さらに、従来の横電界モードの表示を行なう画素電極７および第１共通電極１１の対向側に、第２共通電極２３を設けたことにより、第２基板２１側に電荷が残留することが防止される。これにより、液晶の焼き付き不良を防止することが可能である。

また、画素電極７−第１共通電極１１間に電位差が発生しない黒表示に際しても、縦電界が発生するため、配向膜１３，２５による液晶分子ｍの配向規制力に、縦電界による配向規制力も加わり、配向規制力が強められる。これにより、面押しにじみ不良も改善する。

尚、第２共通電極に印加する共通電位Ｖｃｏｍ２，Ｖｃｏｍ２’は、広視野角モードと狭視野角モードとの２段階の設定に限定されず、さらに他段階に設定されても良い。この場合、例えば共通電位Ｖｃｏｍ２，Ｖｃｏｍ２’との間に中間電位を設定する。これにより、広視野角モードと狭視野角モードとの中間の視野角特性を有する多段階の視野角で、表示モードの切り替が可能になる。

≪２．第２実施形態≫
＜表示装置の構成＞
図１０（ａ）は、第２実施形態の表示装置における電極および液晶層のみを示した要部概略斜視図である。また図１０（ｂ）は第２実施形態の表示装置の２画素分の断面図である。これらの図に示す第２実施形態の表示装置１ｂも、第１実施形態の表示装置と同様のフリンジフィールドスイッチング（Fringe field switching（ＦＦＳ））モードを適用した液晶表示装置である。

この表示装置１ｂが、第１実施形態の表示装置と異なるところは、第２共通電極２３’の構成にあり、他の構成は同様であることする。

第２共通電極２３’は、第１共通電極１１と同様の櫛歯状電極として構成されており、間隔を設けて配列形成された複数の櫛歯電極２３ａ’間を、ブリッジ電極２３ｂ’で連結してなる。そして第２共通電極２３’の櫛歯電極２３ａ’が第１共通電極１１の櫛歯電極１１ａと対向し、第２共通電極２３’のブリッジ電極２３ｂ’が第１共通電極１１のブリッジ電極１１ｂと対向する状態で配置されている。

＜表示装置の駆動方法＞
上記構成の表示装置１ｂの駆動方法は、第１実施形態の表示装置の駆動方法と同様であり、第１実施形態における駆動方法の説明において、第２共通電極２３を第２共通電極２３'と読み換えれば良い。

以上説明した第２実施形態であっても、第１実施形態と同様の効果の全てを得ることができる。すなわち、単一の液晶層ＬＣのみを用いた単純な装置構成でありながらも、インセルに設けた第２共通電極２３’の電位制御によって表示に際しての表示モードの切り替えが可能である。さらに、第２共通電極２３’は、液晶層ＬＣを介して第１共通電極１１と対向配置されているため、表示モードを切り替えるために画素配列と並列に表示モード切り替えのための要素を設ける必要はない。したがって、画素開口が確保されて高精細な表示を得ることが可能である。

また第１実施形態の効果に加えて、画素電極７に対向する位置に第２共通電極２３’の電極部分が配置されていない構成となる。このため、液晶層に横電界と縦電界を効果的に印加することができ、広視野角モードと狭視野角モードの制御が容易となる。

≪３．第３実施形態≫
＜表示装置の構成＞
図１１は、第３実施形態の表示装置における電極および液晶層のみを示した要部概略斜視図である。また図１２は、表示装置の基本動作を説明する図であり、１画素分の要部平面図である。これらの図に示す第３実施形態の表示装置１ｃは、第１実施形態の表示装置と同様のフリンジフィールドスイッチング（Fringe field switching（ＦＦＳ））モードを適用した液晶表示装置であり、さらにマルチドメイン構造を適用した例である。

この表示装置１ｃが、第１実施形態の表示装置と異なるところは、第１共通電極１１’の構成にあり、他の構成は同様であることする。

第１共通電極１１’は、第１実施形態で説明したと同様の櫛歯状電極であるが、間隔を設けて配列形成された複数の櫛歯電極１１ａ’が、画素電極７上における延設方向の中間部で屈曲した形状であるところが特徴的である。このような各櫛歯電極１１ａ'は、ここでの図示を省略した配向膜の配向軸ｘに対して、略同一の角度θｘでなす２方向に屈曲されていることとする。この角度θｘは、例えば５°程度であることとする。尚、このような櫛歯電極１１ａ’間が、画素電極７−７間においてブリッジ電極１１ｂによって連結されていることは、第１実施形態と同様である。

＜表示装置の駆動方法＞
上記構成の表示装置１ｃの駆動方法は、第１実施形態の表示装置の駆動方法と同様であり、第１実施形態における駆動方法の説明において、第１共通電極１１を第１共通電極１１’と読み換えれば良い。

以上説明した第３実施形態であっても、第１実施形態と同様の効果の全てを得ることができる。すなわち、単一の液晶層ＬＣのみを用いた単純な装置構成でありながらも、インセルに設けた第２共通電極２３の電位制御によって表示に際しての表示モードの切り替えが可能である。さらに、第２共通電極２３は、液晶層ＬＣを介して第１共通電極１１’と対向配置されているため、表示モードを切り替えるために画素配列と並列に表示モード切り替えのための要素を設ける必要はない。したがって、画素開口が確保されて高精細な表示を得ることが可能である。

また第１共通電極１１’の櫛歯電極１１ａ’を画素電極７の中央で屈曲させた構成である。このため、各画素電極７の上部が、櫛歯電極１１ａ’が異なる方向に延設された２つの領域に分割される。これにより、第１実施形態の効果に加えて、１つの画素電極７上を分割した２つの領域において、液晶分子ｍが異なる回転方向に駆動され、中間調、もしくは白表示時の視野角特性（カラーシフト）を改善することができる。

尚、このような第３実施形態は、第２実施形態と組み合わせることもできる。この場合、第２共通電極も、第１共通電極１１’と対応するように、櫛歯電極が画素電極７上における延設方向の中間部で屈曲した櫛歯状電極とすれば良い。これにより、さらに第２実施形態の効果も得ることが可能である。

＜適用例＞
以上説明した本発明に係る表示装置は、図１３〜図１７に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。

図１３は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。

図１４は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１５は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１６は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１７は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

第１実施形態の表示装置の構成を説明する図である。 表示装置の回路構成図である。 横電界モードによる黒表示と白表示の基本動作を説明する図である。 第１実施形態における広視野角モードでの表示の特徴を説明する図である。 第１実施形態における狭視野角モードでの表示の特徴を説明する図である。 第２共通電極の電位に対する、視野角正面方向においての透過率とコントラストとを示すグラフである。 第１実施形態の表示装置の視野角特性のシミュレーション結果を示す図である。 第１実施形態の表示装置の視野角特性の実測結果を示す図である。 広視野角モード白表示においての、画素電極および第１共通電極−第２共通電極間の電位のシミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態の表示装置の構成を説明する図である。 第３実施形態の表示装置の構成を説明する図である。 第３実施形態の表示装置の基本動作を説明するための図である。 本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。 本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。 本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ…表示装置、７…画素電極、９…絶縁膜、１１，１１’…第１共通電極、１１ａ，１１ａ’…櫛歯電極、２３，２３’…第２共通電極、ＬＣ…液晶層、ｍ…液晶分子

Claims (14)

1. 複数の画素電極と、
   前記複数の画素電極を覆う絶縁膜上に設けられた櫛歯状の第１共通電極と、
   液晶層を介して前記第１共通電極に対向配置され、当該第１共通電極と独立して電位制御される第２共通電極とを備えた
   表示装置。
2. 前記画素電極と前記第１共通電極との間に生じる電界によって前記液晶層を制御した表示が行われると共に、
   前記第２共通電極の電位によって表示モードが切り替わる
   請求項１記載の表示装置。
3. 前記画素電極と前記第１共通電極との間に生じる電界によって前記液晶層を制御した表示が行われると共に、
   前記第２共通電極の電位によって、前記表示においての前記液晶層を構成する液晶分子の配向状態が切り替えられる
   請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記液晶層は、誘電異方性が正の液晶分子を用いて構成されており、
   前記画素電極と前記第１共通電極との間に生じる当該第１共通電極の電極面と平行な電界によって前記液晶層を制御した表示が行われる
   請求項１〜３の何れか１項に記載の表示装置。
5. 前記第２共通電極の電位は、白表示における前記第１共通電極の電位と前記画素電極の電位との間で制御される
   請求項１〜４の何れかに記載の表示装置。
6. 黒表示における前記第１共通電極と前記第２共通電極との電位差が大きくなるように当該第２共通電極の電位を制御することで視野角特性を狭くする
   請求項１〜５の何れかに記載の表示装置。
7. 前記第２共通電極は、前記第１共通電極と対応する櫛歯状に成形されている
   請求項１〜６の何れかに記載の表示装置。
8. 前記第１共通電極は、当該第１共通電極を構成する複数の櫛歯電極が、画素電極上における延設方向の略中央で２方向に屈曲している
   請求項１〜７の何れかに記載の表示装置。
9. 複数の画素電極を覆う絶縁膜上に設けられた櫛歯状の第１共通電極と、液晶層を介して当該第１共通電極に対向配置された第２共通電極とを備えた表示装置の駆動に際し、
   前記画素電極と前記第１共通電極との間に生じる電界によって前記液晶層を制御した表示を行うと共に、
   前記第２共通電極の電位によって前記表示においての表示モードの切り替えを行なう
   表示装置の駆動方法。
10. 前記表示モードの切り替えを行なう際には、前記第２共通電極の電位によって前記液晶層を構成する液晶分子の配向状態を制御する
    請求項９に記載の表示装置の駆動方法。
11. 前記液晶層は、誘電異方性が正の液晶分子を用いて構成されており、
    前記表示を行なう際には、前記画素電極と前記第１共通電極との間に生じる当該第１共通電極の電極面と平行な電界によって前記液晶層を制御する
    請求項９または１０に記載の表示装置の駆動方法。
12. 前記表示モードの切り替えを行う際には、白表示における前記第１共通電極の電位と前記画素電極の電位との間で前記第２共通電極の電位を制御する
    請求項９〜１１の何れかに記載の表示装置の駆動方法。
13. 前記表示モードの切り替えを行う際には、黒表示における前記第１共通電極と前記第２共通電極との電位差が大きくなるように当該第２共通電極の電位を制御することで視野角特性を狭くする
    請求項９〜１２の何れかに記載の表示装置の駆動方法。
14. 複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極を覆う絶縁膜上に設けられた櫛歯状の第１共通電極と、
    液晶層を介して前記第１共通電極に対向配置され、当該第１共通電極と独立して電位制御される第２共通電極とを備えた
    表示装置を有する電子機器。

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