JP2015179100A - 液晶表示装置 - Google Patents

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洋典 岩田
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充弘 村田
耕平 田中
Kohei Tanaka
耕平 田中
章仁 陣田
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章仁 陣田
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Abstract

【課題】 縦電界と横電界とを利用する表示モードにおいて、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 互いに対向して設けられた第一基板及び第二基板と、該第一及び第二基板間に挟持された液晶層とを備え、該液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、該第一基板は、平板状の第一の電極と、第一の絶縁層と、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられた第二の電極とを備え、該第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、該第二基板は、平板状の第三の電極を備え、第一の電極と第三の電極との間の電位差をV、第一の電極と第二の電極との間の電位差をV、最も低い階調を示すときの第一の電極と第二の電極との間の電位差をV2_Bとすると、V、V及びV2_Bは、0<|V2_B|≦|V|<|V|を満たす液晶表示装置である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、誘電率異方性が負の液晶に対し、縦電界を印加することで黒表示とし、さらに横電界を印加することで白表示とする液晶表示装置に関するものである。
液晶表示(LCD:Liquid Crystal Display)装置は、複屈折性を有する液晶分子の配向を制御することにより光の透過/遮断(表示のオン/オフ)を制御する機器である。LCDの液晶配向モードとしては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板法線方向から見たときに90°捩れた状態で配向させるTN(Twisted Nematic)モード、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させる垂直配向(VA:Vertical Alignment)モード、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング(IPS:In-Plane Switching)モード及びフリンジ電界スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード等が挙げられる。
VAモードでは、負の誘電率異方性を有する液晶を用いて、基板面に対して垂直配向させた液晶分子を縦電界により横向きに傾けることで表示を行うが、液晶分子を異なる角度で見る場合に液晶分子の見かけ上の複屈折率が変化するため、視野角の狭さが問題となる。
VAモードの視野角を広げるために、ポリマーを用いたプレチルト角付与技術(PSA(Polymer Sustained Alignment:配向維持))により、配向分割を行う方法が知られている。配向分割の方法としては、光硬化性モノマーを含有する液晶層に電圧を印加し、液晶分子を画素電極に形成したスリットに沿って異なる複数の方位に配向させ、配向方位が安定した状態で紫外線を照射し、該光硬化性モノマーを硬化させることで、液晶分子の傾く方位を固定する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)
IPSモードでは、一対の櫛歯間に発生した横電界により、液晶分子が電界の向きに水平になろうとする働きを利用して表示を行う。FFSモードでは、共通電極と、該共通電極上に絶縁層を介して設けられた画素電極との間に発生した横電界(フリンジ電界)により、液晶分子が電界の向きに水平になろうとする働きを利用して表示を行う。IPSモード及びFFSモードによれば視野角は改善されるが、VAモード並みのコントラスト比を得ることは難しくなる。
また、近年、IPSモードやFFSモードのように横電界を利用して表示を行う液晶表示装置において、従来の横電界に加え縦電界を発生させることで、液晶の駆動を制御するという新たな試みもなされている(例えば、特許文献2及び3参照。)。
特開2007−286642号公報 特開2002−23178号公報 特開2000−356786号公報
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、縦電界と横電界とを利用する表示モードにおいて、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、初期配向が垂直配向であり、かつ、誘電率異方性が負の液晶を含有する液晶層を備える液晶表示装置において、一方の基板に、平板状の第一の電極と、絶縁層を介して該第一の電極と異なる層に設けられ、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有する第二の電極とを配置し、液晶層を挟んで対向する基板に、第三の電極を配置することで、計三種の電極を一つの液晶表示装置内に配置する構造に着目した。
そして、第一の電極と第三の電極との間に電圧を印加して該液晶層内に縦電界(液晶層の厚み方向に形成される電界)を形成しつつ、更に、第二の電極と第一の電極の間にも電圧を印加して横電界を形成することにより、液晶分子を基板面に対して水平に維持したままで、その方位を変化させることができることを見いだした。「液晶分子の方位」とは、基板を平面視した場合の液晶分子の長軸方向を表す。
また、本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、第一の電極と第三の電極との間に電圧を印加した状態で、第二の電極と第一の電極の間の電位差をある値に設定することで、液晶分子は該スリットの長手方向と平行な方位に配向し、黒表示(透過率が最も低くなるときの表示)が得られることを見いだした。そして、第二の電極と第一の電極との間の電位差をさらに大きくしていくと、液晶分子は、基板面に対して水平な状態を維持したまま回転するため、液晶分子は第二の電極に形成されたスリットの長手方向と角度を成し、階調表示、さらには白表示(透過率が最も高くなるときの表示)を得ることができることを見出した。
この方法によれば、VAモードやFFSモードとは異なる表示モードで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られることになる。さらに、本発明者らは、第一の電極と第三の電極との間の電位差よりも、第二の電極と第一の電極との間の電位差が大きくなったときに、縦電界が発生しなくなり、所望の配向を得ることができないことを見出し、第一の電極と第三の電極との間の電位差が、第二の電極と第一の電極との間の電位差よりも大きくなるような状態を保つことにより、本表示モードにおいて優れた視野角とコントラスト比を得ることができることを見出した。
こうして本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一側面は、互いに対向して設けられた第一基板及び第二基板と、該第一及び第二基板間に挟持された液晶層とを備え、該液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、該第一基板は、平板状の第一の電極と、第一の絶縁層と、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられた第二の電極とを備え、該第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、該第二基板は、平板状の第三の電極を備え、第一の電極と第三の電極との間の電位差をV、第一の電極と第二の電極との間の電位差をV、最も低い階調を示すときの第一の電極と第二の電極との間の電位差をV2_Bとすると、V、V及びV2_Bは、下記式(1)を満たす液晶表示装置である。
上記V2_B、V及びVの単位は、V(ボルト)である。
上記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する。該液晶分子は、電圧印加時には、電界の向きと直交する方向に倒れる特性を有する。
上記第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられる。このような構成とすることで、第二の電極と第一の電極との間に横電界(フリンジ電界)を形成することができる。
上記第一の電極及び上記第三の電極には、それぞれ異なる大きさの電位が供給される。これにより、第三の電極と上記第一の電極との間、第一の電極と上記第二の電極との間、及び、第三の電極と上記第二の電極との間に電位差が生じ、縦電界及び斜め電界が形成される。
上記Vは、|V|<|V|を満たす範囲で値が変化することにより、液晶分子を基板面に対して水平に配向させたまま回転させることができ、黒表示状態から白表示状態までの階調表示を作ることができる。
上記|V|は、0よりも大きい。これは、上記液晶表示装置では、黒表示時において、第一の電極と第二の電極との間に、いくらかの電位差を設けていることを意味する。VAモード、FFSモード等の一般的な液晶表示装置では、液晶層に電圧を印加するための一対の電極間の電位差を0Vのときを黒表示とするが、本発明では、上述のように縦電界と横電界とを利用する場合においては、第一の電極と第二の電極との間の電位差が0であるときに最も低い透過率を得ることができないという点に着目し、このような条件設定としている。
上記液晶表示装置が備える上記第一及び第二基板は、液晶層を挟持するための一対の基板であり、例えば、ガラス、樹脂等の絶縁基板を母体とし、絶縁基板上に配線、電極、カラーフィルタ等を作り込むことで形成される。また、垂直電界を維持するため、カラーフィルタ上には凹凸面を平坦化するオーバーコート層(誘電率ε=3〜4)を配置することが好ましい。
上記第一基板はアクティブ素子を備えるアクティブマトリクス基板であることが好適である。
上記液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、液晶表示装置に通常用いられるその他の構成要素を適宜適用することができる。
以下、上記液晶表示装置の好ましい形態について詳述する。なお、以下に記載される上記液晶表示装置の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせた形態も、上記液晶表示装置の好ましい形態である。
上記V2_Bは、下記式(2)を満たすことが好ましい。
(dLCは、液晶層の厚み、
εは、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
は、第一の絶縁層の厚み、
εは、第一の絶縁層の誘電率を表す。)
第一の絶縁層が、材料の異なる複数の構成部分から成る場合は、第一の絶縁層の誘電率εは、各構成部分の誘電率及び膜厚から算出される。例えば、第一の絶縁層が、第一の構成部分a及び第二の構成部分bから成る場合には、第一の絶縁層の誘電率εは、下記式(7)で表される。
(dは、第一の構成部分の厚み、
εは、第一の構成部分の誘電率、
は、第二の構成部分の厚み、
εは、第二の構成部分の誘電率を表す。
上記第二基板は、配向膜を有し、上記第三の電極と該配向膜との間に、第二の絶縁層を有し、上記V2_Bは、下記式(3)を満たすことが好ましい。
(dLCは、液晶層の厚み、
εは、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
は、第一の絶縁層の厚み、
は、第二の絶縁層の厚み、
εは、第一の絶縁層の誘電率、
εは、第二の絶縁層の誘電率を表す。)
第二の絶縁層が、材料の異なる複数の構成部分から成る場合は、上記第一の絶縁層と同様に、第二の絶縁層の誘電率εは、各構成部分の誘電率及び膜厚から算出される。
|V2_B|が上記式(2)又は(3)を満たすことで、後述するように、良好な黒表示を実現することができる。
上記第二の絶縁層を有することで、後述するように、第三の電極と配向膜との間に絶縁層を有さない液晶表示装置と比較して、|V|が小さくても高い透過率が得られ、低電圧で液晶表示装置を駆動させることができる。なお、第二基板が有する配向膜は、膜厚が無視できる程度に薄いため、上記第二の絶縁層には含まない。
上記第二の電極が有するスリットの幅は、2〜10μmであることが好ましい。また、上記第二の電極が有する櫛歯部の幅は、2〜10μmであることが好ましい。設計上の限界、及び、液晶層に対して充分な大きさの電圧を印加して透過率を確保する観点から、このような範囲が好適である。
上記第二の電極は、主軸部を有し、上記複数の櫛歯部は、該主軸部から、該主軸部の長手方向と垂直な方向に、かつ、該主軸部を中心として線対称となるように延伸されていることが好ましい。このような構造とすることで、中間調表示又は白表示を行う際に、液晶分子を異なる4方位に水平配向させることができ、視野角特性を向上させることができる。
上記第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、垂直配向膜を有することが好ましい。上記第三の電極と上記配向膜との間に、第二の絶縁層を有する場合は、上記第二基板が有する配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。垂直配向膜とは、電圧無印加時において、液晶分子を基板面に対して垂直に配向させる配向膜であり、配向処理が施されていてもよい。配向処理方法としては、ラビング法、光配向法等が挙げられる。垂直配向とは、基板面に対する液晶分子の平均初期傾斜角が、60°〜90°の場合をいい、好ましくは80°〜90°である。「傾斜角」は、液晶分子の長軸と基板面とがなす角度を0°〜90°の範囲で表したものであり、「平均傾斜角」を「チルト角」ともいう。また、電圧無印加時における液晶分子の各基板に対する傾斜角の平均を「平均初期傾斜角」といい、以下、単純に「プレチルト角」ともいう。
上記第一基板は、水平配向膜を有し、上記第二基板は、垂直配向膜を有すること、又は、上記第一基板は、垂直配向膜を有し、上記第二基板は、水平配向膜を有することが好ましい。上記第三の電極と上記配向膜との間に、第二の絶縁層を有する場合は、上記第一基板は、垂直配向膜を有し、上記第二基板が有する配向膜は、水平配向膜であること、又は、上記第一基板は、水平配向膜を有し、上記第二基板が有する配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。水平配向膜とは、電圧無印加時において、液晶分子を基板面に対して水平に配向させる配向膜であり、ラビング法、光配向法等の配向処理が施されていてもよい。水平配向とは、基板面に対する液晶分子の平均初期傾斜角が、0〜30°の場合をいい、好ましくは0〜10°である。
本発明によれば、縦電界と横電界とを利用する表示モードにおいて、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置を得ることができる。
実施形態1に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態1に係る液晶表示装置の1画素分の平面模式図。 実施形態1に係る液晶表示装置の黒表示時における断面模式図。 実施形態1に係る液晶表示装置の黒表示時における1画素分の平面模式図。 実施形態1に係る液晶表示装置の白表示時における断面模式図。 実施形態1に係る液晶表示装置の白表示時における1画素分の平面模式図。 実施例1に係る液晶表示装置のV−T特性を表したグラフ。 実施形態2に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施例2に係る液晶表示装置のV−T特性を表したグラフ。 実施例1に係る液晶表示装置の白表示時における断面画像。 実施例2に係る液晶表示装置の白表示時における断面画像。 実施例1及び実施例2に係る液晶表示装置のV−T特性を比較したグラフ。 実施形態3に係る液晶表示装置の1画素分の平面模式図。 実施形態4に係る液晶表示装置の1画素分の平面模式図。 実施形態5に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態6に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態7に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態7に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 図18に示す液晶表示装置のV−T特性を表したグラフ。 実施形態8に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態8に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 図21に示す液晶表示装置のV−T特性を表したグラフ。 比較形態1に係る液晶表示装置の白表示時における断面模式図。 比較形態1に係る液晶表示装置の白表示時における1画素分の平面模式図。 極角60°における水平方位のγ特性を表したグラフ。 極角60°における斜め方位のγ特性を表したグラフ。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図であり、図2は、実施形態1に係る液晶表示装置の1画素分の平面模式図である。図1は、図2のA−B線に沿った断面模式図でもある。実施形態1では、第一の電極及び第三の電極は、共通電極であり、第二の電極は、画素電極である。
実施形態1に係る液晶表示装置は、第一基板10と、第二基板20と、第一基板10及び第二基板20に挟持された液晶層30とを備える。液晶層30は、負の誘電率異方性を有する液晶分子31を含有している。第一基板10は、支持基板11、薄膜トランジスタ(TFT)、データ信号線、走査信号線、第一の共通電極(第一の電極)12、画素電極(第二の電極)14、第一の共通電極12と画素電極14とを電気的に隔離する絶縁層(第一の絶縁層)13、及び、垂直配向膜15を備える。第二基板20は、支持基板21、第二の共通電極(第三の電極)22、垂直配向膜25、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを備える。
複数のデータ信号線1は、液晶表示装置の縦方向に延伸され、複数の走査信号線2は、液晶表示装置の横方向に延伸され、データ信号線1と走査信号線2とが交差する付近にTFT6が配置される。TFT6は、データ信号線1、走査信号線2及びドレイン引き出し配線4のそれぞれの一部、並びに、半導体層3から構成され、スイッチング素子として機能する。画素電極14は、コンタクトホール5を介して、TFT6から伸びるドレイン引き出し配線4と接続されている。走査信号線2に供給される走査信号によりTFT6がオンの状態になると、半導体層3が導通し、データ信号線1を通じてデータ信号が画素電極14に供給される。
画素電極14は、データ信号線1と走査信号線2とで囲まれた領域ごとに設けられている。画素電極14は、主軸部14aと複数の櫛歯部14bとから構成される。主軸部14aは、画素の縦辺を二等分するように延伸されており、複数の櫛歯部14bは、主軸部14aから、該主軸部の長手方向と垂直な方向に延伸されている。また、各櫛歯部14bは、主軸部14aを中心として線対称となるように形成されている。隣り合う櫛歯部14bの間は、スリット14cである。実施形態1では、画素電極14は、スリット14cの一端が開放された櫛型構造を有するともいえる。また、実施形態1では、画素電極14に対向する櫛型電極は設けられておらず、画素電極14及び第一の共通電極12のみで、横電界(フリンジ電界)を形成することができる。
主軸部14a及び櫛歯部14bの幅は、2μm〜10μmであることが好ましく、スリット14cの幅は、2μm〜10μmであることが好ましい。スリット幅が2μm未満であると実質的な透過部分が少なくなるおそれがあり、10μmより広いとフリンジ電界が弱くなり、液晶分子のスイッチングが遅くなるおそれがある。偏光板は、図2中の二本の両矢印で示されるように、偏光軸がスリット14cの長手方向と平行又は直交するようにクロスニコルに配置されている。なお、本明細書における偏光軸の配置関係について「略平行」又は「略直交」とは、3°以内の誤差を含む。
第一の共通電極12は、第一基板10に平板状に形成されており、絶縁層13を介して上記画素電極14が形成されている。絶縁層13は、アクリル樹脂等の有機材料を含む有機膜(誘電率ε=3〜4)、シリコン窒化物等の無機材料を含む無機膜(誘電率ε=5〜7)等を使用することができる。絶縁層13の厚さは、例えば0.2〜2μmであり、好ましくは、0.3〜1.5μmである。第一の共通電極12には、例えば、0Vの共通電位が供給される。
第二の共通電極22は、第二基板20に平板状に形成されており、例えば、|4|〜|15|Vの電位が供給される。第二の共通電極22と第一の共通電極12との間の電位差をV、第一の共通電極12と画素電極14との間の電位差をVとすると、画素電極14に対しては、|V|が|V|より小さくなるように、例えば、|0.3|〜|10|Vの電位が供給される。
第一基板10及び第二基板20は、それぞれ、液晶層30と接する面に垂直配向膜15及び25を有する。垂直配向膜15及び25に対しては配向処理を行わなくてもよいが、垂直配向膜15及び25の両方又はいずれか一方に対して配向処理を行っておくことで、黒表示時の液晶分子の配向方位を規定することができる。配向処理を行うことで液晶分子31は、電圧無印加時において、両基板面又はいずれか一方の基板面に対して、所定のプレチルト角を有する。例えば、図2に示されるように画素電極14が画素の中央を横断する主軸部14aを有する場合には、配向処理は、スリットの長手方向と平行な方位に行われることで、液晶分子31を、画素電極14aの主軸部を対称軸として、画素の上下方向(スリットの長手方向と平行な方位)に配向させることができ、これにより、後述するように、広視野角を得ることが可能となる。
また、実施形態1においては、基板10及び20と液晶層30との境界に形成されるポリマーを用いたプレチルト角付与技術(PSA技術)を採用してもよい。この場合、配向処理を行わなくとも、電圧印加時において液晶分子31を画素電極のスリット14cの長手方向と平行な方位に配向させることができる。なお、配向処理を行った上で、このPSA技術を採用してもよく、これにより、アンカリング力を向上させ、液晶分子31の配向方位をより安定させることができる。このようなPSA技術は、液晶材料と光重合性モノマーを含有する液晶層30に電圧を印加し、液晶分子31を画素電極のスリット14cの長手方向に平行な方位に配向させた状態で、紫外線を照射し、該モノマーを重合させることで行うことができる。
以下に、実施形態1の液晶表示装置の駆動原理について説明する。
図1を用いて、電圧無印加時について説明する。電圧無印加時とは、第一の共通電極12、第二の共通電極22及び画素電極14のいずれにも電位が供給されていない状態であり、V及びVはともに0Vである。電圧無印加時において、液晶分子31は、第一基板10及び第二基板20の基板面に対して、垂直に配向している。
図3及び4を用いて、黒表示時について説明する。図3及び4は、実施形態1に係る液晶表示装置の黒表示時における模式図であり、図3が断面模式図であり、図4が1画素分の平面模式図である。図3において、両矢印は電界の向きを示す。
図3においては、第一の共通電極12に対して0V、第二の共通電極22に対して±7.5V、画素電極に対して±1Vの電位を供給する例(|V|=7.5、|V|=1)が示されている。図3に示すように、液晶層30内には、縦電界が形成されており、液晶分子31は負の誘電率異方性を有するため、電界の向きと直交する方向に倒れ、第一基板10及び第二基板20の基板面に対して水平に配向する。この状態を平面視すると、図4に示すように、液晶分子31は、画素電極14のスリット14cの長手方向に平行な方位に配向している。偏光板は、第一基板10と第二基板20の外面に貼り付けられ、これらは、偏光軸がスリット14cの長手方向と略平行又は略直交するように、かつ互いにクロスニコルに配置されているため、図3に示す状態においては、バックライトからの光は偏光板によって遮られる。
実施形態1においては、黒表示時に、画素電極に対して0Vよりも大きな電位が供給されている。画素電極14に供給する電位を0Vから徐々に大きく変化させていくと、画素電極14と第一の共通電極12との間の電位差が、ある値となるときに、第一基板10と液晶層30との境界付近において、画素電極の櫛歯部14b上とスリット14c上とで基板面に平行な等電位面ができ、液晶層30内に一様な縦電界が形成される。
液晶層30内に一様な縦電界が形成されたときのVをV2_0とすると、Vは、下記式(4)で表わされる。
(dLCは、液晶層の厚み、
εは、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
は、第一の絶縁層の厚み、
εは、第一の絶縁層の誘電率を表す。)
実施形態1の液晶表示装置において、黒表示を行うときの第一の共通電極12と画素電極14との間の電位差をV2_Bとすると、V2_Bは下記式(5)の範囲で設定されることが好ましい。
すなわち、V2_Bは下記式(2)の範囲で設定されることが好ましい。
図5及び6を用いて、白表示時について説明する。図5及び6は、実施形態1に係る液晶表示装置の白表示時における模式図であり、図5が断面模式図であり、図6が1画素分の平面模式図である。図5において、両矢印は電界の向きを示す。
図5においては、第一の共通電極12に対して0V、第二の共通電極22に対して±7.5V、画素電極に対して±4.5Vの電位を供給する例(|V|=7.5、|V|=4.5)が示されている。図5に示すように、液晶層30内には、縦電界とともに横電界(斜め電界)が形成されており、液晶分子31は、第一基板10及び第二基板20の基板面に対して水平な配向を維持したまま、それぞれ異なる方位に向かって回転する。この状態を平面視すると、図6に示すように、液晶分子31は、画素電極のスリット14cの長手方向に対して角度を有する方位を向いている。これによって、液晶分子31は、偏光板の偏光軸に対して角度を成すため、バックライトからの光は偏光板を透過し、階調表示又は白表示を実現することができる。
また、より具体的には、各液晶分子31は、画素電極14の主軸部14aを対称軸として線対称となるように、かつ、画素電極のスリット14cの開いた方に向かってそれぞれ配向する。また、各液晶分子31は、スリット14cの中央を対称軸として線対称となるように配向する。その結果、各液晶分子31は、1つの画素内で4つの異なる方位を向くことになり、視野角特性をさらに向上させることができる。これは、画素電極14が、画素の中央を横断する主軸部14aを有することに起因するものである。
階調表示時又は白表示時において、|V|が|V|より大きくなると、液晶層内に縦電界が発生せず、液晶分子31は第一基板10及び第二基板20の基板面に対して水平な状態を保てなくなるため、透過率が低下し、コントラスト比は低下する。そのため、|V|は|V|より小さくなければならない。
以上により、Vは、下記式(1)に示す範囲で変化することにより、良好な表示を行うことができる。
以下に、各部材の材料及び製造方法について説明する。
支持基板11、21の材料としては、ガラス、プラスチック等の透明な材料が好適に用いられる。
第一の共通電極12、第二の共通電極22及び画素電極14は、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電材料、又は、それらの合金を、スパッタリング法等により単層又は複数層で成膜して形成した後、フォトリソグラフィ法等を用いてパターニングして形成することができる。画素電極14のスリット14cもまた、このパターニングの際に同時に形成することができる。
このようにして作製された第一基板10及び第二基板20は、絶縁材料からなる柱状のスペーサを一方の基板に複数設けた後、シール材を用いて互いに貼り合わされる。第一基板10と第二基板20との間には液晶層30が形成されるが、滴下法を用いる場合には、基板の貼合せ前に液晶材料の滴下が行われ、真空注入法を用いる場合には、基板の貼合せ後に液晶材料が注入される。そして、各基板の液晶層30側と反対側の面上に、偏光板、位相差フィルム等を貼り付けることにより、液晶表示装置が完成する。更に、液晶表示装置に、ゲートドライバー、ソースドライバー、表示制御回路等を実装するとともに、バックライト等を組み合わせることによって、用途に応じた液晶表示装置が完成する。
実施形態1の液晶表示装置の構造は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて確認することができる。
液晶分子31の誘電率異方性は、液晶材料の分子構造を、例えば、ガスクロマトグラフィーにより分析することで確認することができる。
実施形態1の一例として、実際に実施例1の液晶表示装置を作製した。液晶材料の誘電率異方性(Δε)は−7.1であり、液晶のダイレクタ方向に垂直な方向の誘電率(ε⊥)は11.3であり、屈折率異方性(Δn)は0.11であり、絶縁層13の誘電率(ε)は6.9であった。また、液晶層30の厚み(dLC)は3.2μmであり、絶縁層13の厚み(d)は0.3μmであり、画素電極の櫛歯部14bの幅は6μmであり、スリット14cの幅は10μmであった。
また、第一の共通電極12に0V、第二の共通電極22に|7.5|Vの電位を供給した状態で、画素電極14に対し、異なる電位を供給し、それぞれの電位について透過率を測定した。
図7は、実施例1に係る液晶表示装置の、第一の共通電極と画素電極との間の電位差(V)と、透過率との関係(V−T特性)を表したグラフである。図7に示すように、実施例1では、最も低い透過率となるときの|V|(=|V2_0|)は1Vであり、また、|V|を|V2_0|(=1V)から|V|(=7.5V)に近づけていくと、透過率は上昇し、|V|=4.5Vのときに最大となった。このことから、実施例1においては、黒表示となるときの|V|(=|V2_B|)を1V、白表示となるときの|V|を4.5Vとした。なお、|V2_B|は、上記式(2)及び(5)より、図7の(A)で示される範囲内であればよい。以上の条件設定によれば、上記式(1)及び上記式(2)の関係を満たすことになり、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られることになる。
(実施形態2)
実施形態2は、第二の共通電極と配向膜との間に、第二の絶縁層を有する点以外は、実施形態1と同様である。図8は、実施形態2に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。
実施形態2に係る液晶表示装置は、図8に示すように、第二の絶縁層23を有する。第二の絶縁層23としては、アクリル樹脂等の有機材料を含む有機膜(誘電率ε=3〜4)、シリコン窒化物等の無機材料を含む無機膜(誘電率ε=5〜7)等を使用することができる。第二の絶縁層23の厚さは、例えば0.2〜2μmであり、好ましくは、0.3〜1.5μmである。駆動原理は、実施形態1と同様である。
実施形態2においては、黒表示時に、画素電極14に対して0Vよりも大きな電位が供給されている。第一の共通電極12に対して0V、第二の共通電極22に対して±7.5Vの電位を供給し(すなわち|V|=7.5とし)、画素電極14に供給する電位を0Vから徐々に大きく変化させていくと、画素電極14と第一の共通電極12との間の電位差が、ある値となるときに、第一基板10と液晶層30との境界付近において、画素電極の櫛歯部14b上とスリット14c上とで、基板面に平行な等電位面ができ、液晶層30内に一様な縦電界が形成される。
液晶層30内に一様な縦電界が形成されたときのVをV2_0とすると、Vは、下記式(6)で表される。
(dLCは、液晶層の厚み、
εは、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
は、第一の絶縁層の厚み、
は、第二の絶縁層の厚み、
εは、第一の絶縁層の誘電率、
εは、第二の絶縁層の誘電率を表す。)
実施形態2の液晶表示装置において、黒表示を行うときの第一の共通電極12と画素電極14との間の電位差をV2_Bとすると、V2_Bは、実施形態1と同様に、下記式(5)の範囲で設定されることが好ましい。
すなわち、V2_Bは下記式(3)の範囲で設定されることが好ましい。
実施形態1と同様、階調表示時又は白表示時において、|V|が|V|より大きくなると、液晶層30内に縦電界が発生せず、液晶分子31は第一基板10及び第二基板20の基板面に対して水平な状態を保てなくなるため、透過率が低下し、コントラスト比は低下する。そのため、|V|は|V|より小さくなければならない。
以上により、Vは、下記式(1)に示す範囲で変化することにより、良好な表示を行うことができる。
実施形態2の一例として、実際に実施例2の液晶表示装置を作製した。液晶材料の誘電率異方性(Δε)は−7.1であり、液晶のダイレクタ方向に垂直な方向の誘電率(ε⊥)は11.3であり、屈折率異方性(Δn)は0.11であり、第一の絶縁層13の誘電率(ε)は6.9であり、第二の絶縁層23の誘電率(ε)は3.8であった。また、液晶層30の厚み(dLC)は3.2μmであり、第一の絶縁層13の厚み(d)は0.3μmであり、第二の絶縁層23の厚み(d)は1μmであり、画素電極の櫛歯部14bの幅は6μmであり、スリット14cの幅は10μmであった。
また、第一の共通電極12に0V、第二の共通電極22に|7.5|Vの電位を供給した状態で、画素電極14に対し、異なる電位を供給し、それぞれの電位について透過率を測定した。
図9は、実施例2に係る液晶表示装置の、第一の共通電極と画素電極との間の電位差(V)と、透過率との関係(V−T特性)を表したグラフである。図9に示すように、実施例2では、最も低い透過率となるときの|V|(=|V2_0|)は0.5Vであり、また、|V|を|V2_0|(=0.5V)から|V|(=7.5V)に近づけていくと、透過率は上昇し、|V|=2.2Vのときに最大となった。このことから、実施例2においては、黒表示となるときの|V|(=|V2_B|)を0.5V、白表示となるときの|V|を2.2Vとした。なお、|V2_B|は、上記式(3)及び(5)より、図9の(B)で示される範囲内であればよい。以上の条件設定によれば、上記式(1)及び上記式(3)の関係を満たすことになり、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られることになる。
(評価試験1)
以下に、実施例1及び実施例2を比較検討した結果を示す。図10及び11は、それぞれ、実施例1及び2に係る液晶表示装置の白表示時における液晶の配向をシミュレートした断面画像である。図10及び11は、Shintech社製、配向シミュレータ「LCDMaster」を用いて作製した。また、図12は、図7及び図9をもとに、実施例1及び実施例2に係る液晶表示装置のV−T特性を比較して表したグラフである。
図10及び11において、第二基板と液晶層との間の界面(図10及び11の点線で囲んだ部分)同士を比較すると、図10では、基板面に平行な等電位面が形成されているのに対し、図11では、基板面に平行でない等電位面が複数存在することが分かった。また、図12に示すように、実施例2では、|V|が、実施例1において最大透過率を得た値より小さい値で最大透過率が得られ、実施例2の最大透過率の大きさは、実施例1の最大透過率の大きさよりも高かった。
実施例1に係る液晶表示装置は、第二の共通電極22と垂直配向膜25との間に、第二の絶縁層を有さないため、図10の点線で囲んだ部分では、電界分布が変化し難いと考えられる。一方、実施例2に係る液晶表示装置は、第二の共通電極22と垂直配向膜25との間に、第二の絶縁層23を有するため、図11の点線で囲んだ部分に、電界分布が変化した領域が形成され、液晶分子は動き易くなり、実施例1と比較して、透過率の上昇が急峻となり、かつ最大透過率がやや増加したと考えられる。
以上により、実施形態2によれば、実施形態1と比較して、|V|が小さくても高い透過率が得られるため、低電圧で液晶表示装置を駆動させることができることがわかる。
(実施形態3)
実施形態3は、走査信号線の配置が異なる点以外は実施形態1と同様である。図13は、実施形態3に係る液晶表示装置の1画素分の平面模式図である。
図13に示すように、実施形態3では、画素電極14は、主軸部14aが走査信号線2と重畳するように、かつ、画素ごとに設けられている。複数のデータ信号線1は、液晶表示装置の縦方向に延伸され、複数の走査信号線2は、画素の中央を横断するように液晶表示装置の横方向に延伸され、データ信号線1と走査信号線2とが交差する付近にTFT6が配置される。TFT6は、データ信号線1及び走査信号線2のそれぞれの一部、並びに、半導体層3から構成され、スイッチング素子として機能する。画素電極14は、コンタクトホール5を介して、走査信号線2と接続されている。走査信号線2に供給される走査信号によりTFT6がオンの状態になると、半導体層3が導通し、データ信号線1を通じてデータ信号が画素電極14に供給される。
実施形態3においても、上記式(1)及び上記式(2)の関係を満たす設計とすることで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。
(実施形態4)
実施形態4は、画素電極14の構造が異なる点以外は実施形態1と同様である。図14は、実施形態4に係る液晶表示装置の1画素分の平面模式図である。図14に示すように、実施形態4では、画素電極14は、櫛歯部14bとスリット14cとを有し、画素電極の櫛歯部分が中央で繋がっておらず、スリット14cは、画素電極の上下端で閉じられている。
実施形態4は、上記式(1)及び上記式(2)の関係を満たす設計とすることで、実施形態1と比較すると視野角特性はやや劣るものの、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。
(実施形態5)
実施形態5では、第一の電極が画素電極であり、第二の電極及び第三の電極が共通電極である点以外は実施形態1と同様である。図15は、実施形態5に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。
図15に示すように、実施形態5に係る液晶表示装置は、第一基板10と、第二基板20と、第一基板10及び第二基板20に挟持された液晶層30とを備える。液晶層30は、負の誘電率異方性を有する液晶分子31を含有している。第一基板10は、支持基板11、薄膜トランジスタ(TFT)、データ信号線、走査信号線、画素電極41(第一の電極)、第一の共通電極42(第二の電極)、画素電極41と第一の共通電極42とを電気的に隔離する絶縁層(第一の絶縁層)13、及び、垂直配向膜15を備える。第二基板20は、支持基板21、第二の共通電極22(第三の電極)、垂直配向膜25、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを備える。
実施形態5において、第一の共通電極42の構成は、実施形態1の画素電極12と同様である。画素電極41は、画素ごとに平板状に形成され、データ信号線を通じてデータ信号が供給される。第一の共通電極42及び第二の共通電極22に対しては、それぞれ異なる共通電位が供給される。
実施形態5においても、上記式(1)及び上記式(2)の関係を満たす設計とすることで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。
(実施形態6)
実施形態6では、第一の電極及び第二の電極が画素電極であり、第三の電極が共通電極である点以外は実施形態1と同様である。図16は、実施形態6に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。
図16に示すように、実施形態6に係る液晶表示装置は、第一基板10と、第二基板20と、第一基板10及び第二基板20に挟持された液晶層30とを備える。液晶層30は、負の誘電率異方性を有する液晶分子31を含有している。第一基板10は、支持基板11、薄膜トランジスタ(TFT)、データ信号線、走査信号線、第一の画素電極43(第一の電極)、第二の画素電極44(第二の電極)、第一の画素電極43と第二の画素電極44とを電気的に隔離する絶縁層(第一の絶縁層)13、及び、垂直配向膜15を備える。第二基板20は、支持基板21、共通電極45(第三の電極)、垂直配向膜25、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを備える。
実施形態6において、共通電極45の構成は、実施形態1の第二の共通電極22と同様であり、第二の画素電極44の構成は、実施形態1の画素電極12と同様である。第一の画素電極43は、画素ごとに平板状に形成される。第一の画素電極43と第二の画素電極44とは、それぞれ異なるTFTと接続され、データ信号線を通じてデータ信号が供給されてもよい。
実施形態6においても、上記式(1)及び上記式(2)の関係を満たす設計とすることで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。
(実施形態7)
実施形態7は、電圧無印加時において、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して水平配向し、第二基板近くの液晶分子が第二基板面に対して垂直配向する、いわゆるハイブリッド配向である点以外は、実施形態1及び2と同様である。図17及び18は、ともに実施形態7に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。図19は、図18に示す液晶表示装置のV−T特性を表したグラフである。図17に示す形態は、実施形態1と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に第二の絶縁層を有さず、図18に示す形態は、実施形態2と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に、第二の絶縁層を有する。
図17及び18において、第一基板10はともに、水平配向膜16を有し、第二基板20はともに、垂直配向膜25を有する。水平配向膜16及び垂直配向膜25に対しては、液晶分子31の配向方位が、画素電極14のスリット14cの長手方向と平行になるように配向処理がなされている。
このように黒表示時における液晶分子31が倒れる方位を制御することにより、実施形態1及び2と同様の駆動原理により表示の制御を行うことが可能となる。また、図17に示す形態では、上記式(1)及び(2)の条件も満たす設計がなされており、図18に示す形態では、上記式(1)及び(3)の条件も満たす設計がなされている。図19に示すように、図18に示す形態においても、良好な階調表示が得られた。実施形態7によれば、実施形態1及び2と同様の良好な表示を得ることができる。
(実施形態8)
実施形態8は、電圧無印加時において、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して垂直配向し、第二基板近くの液晶分子が第二基板面に対して水平配向する、いわゆるハイブリッド配向である点以外は、実施形態1及び2と同様である。図20及び21は、ともに実施形態8に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。図22は、図21に示す液晶表示装置のV−T特性を表したグラフである。図20に示す形態は、実施形態1と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に第二の絶縁層を有さず、図21に示す形態は、実施形態2と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に、第二の絶縁層を有する。
図20及び21において、第一基板10はともに、垂直配向膜15を有し、第二基板20はともに、水平配向膜26を有する。水平配向膜26及び垂直配向膜25に対しては、液晶分子31の配向方位が、画素電極14のスリット14cの長手方向と平行になるように配向処理がなされている。
このように黒表示時に液晶分子31が倒れる方位を制御することにより、実施形態1及び2と同様の駆動原理により表示の制御を行うことが可能となる。また、図20に示す形態では、上記式(1)及び(2)の条件も満たす設計がなされており、図21に示す形態では、上記式(1)及び(3)の条件も満たす設計がなされている。図22に示すように、図21に示す形態においても、良好な階調表示が得られた。実施形態8によれば、実施形態1及び2と同様の良好な表示を得ることができる。
図19及び22を比較すると、いわゆるハイブリット配向の場合、電圧無印加時において、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して垂直配向する形態の方が、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して水平配向する形態と比較して、より低電圧で駆動させることができ、より高い透過率が得られることが分かる。
(比較形態1)
比較形態1に係る液晶表示装置は、従来の垂直配向方式の液晶表示装置の一形態である。図23及び24は、比較形態1に係る液晶表示装置の白表示時における模式図であり、図23は断面模式図であり、図24は1画素分の平面模式図である。図23は、図24のC−D線に沿った断面模式図でもある。図23において、液晶層中の矢印は電界の向きを示す。
比較形態1に係る液晶表示装置は、図23に示すように、第一基板110と、第二基板120と、第一基板110及び第二基板120に挟持された液晶層130とを備える。液晶層130は、負の誘電率異方性を有する液晶分子131を含有している。第一基板110は、支持基板111、薄膜トランジスタ(TFT)、データ信号線、走査信号線、蓄積容量バスライン、絶縁層113、画素電極114、及び、垂直配向膜115を備える。比較形態1は、実施形態1と異なり、画素電極114の下層に共通電極を有さない。第二基板120は、支持基板121、平板状の共通電極122、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、及び、垂直配向膜125を備える。
画素電極114は、図24に示すように、データ信号線101と走査信号線102とで囲まれた領域ごとに設けられている。画素電極114は、接続電極114a、接続電極114b、及び、複数の櫛歯部114cから構成される。隣り合う櫛歯部114cの間は、スリット114dである。接続電極114aは、画素の横辺の二等分線に沿って、画素の長辺と平行に形成されている。接続電極114bは、画素の縦辺の二等分線に沿って、画素の短辺と平行に形成されている。上記蓄積容量バスライン108は、接続電極114bと同様、画素の縦辺の二等分線に沿って、画素の短辺と平行に形成され、接続電極114bと重畳するように形成されている。
接続電極114a及び114bは、画素を同一形状の4つの長方形に分割するように配置される。複数の櫛歯部114cは、接続電極114a又は接続電極114bの長手方向と45°の角度を成すように、45°、135°、225°、315°方位に延伸されている。
比較形態1の一例として、実際に比較例1の液晶表示装置を作製した。液晶材料の誘電率異方性(Δε)は−7.1であり、液晶のダイレクタ方向に垂直な方向の誘電率(ε⊥)は11.3であり、屈折率異方性(Δn)は0.11であった。また、液晶層31の厚み(dLC)は3.2μmであり、画素電極の櫛歯部114cの幅は3μmであり、スリット114dの幅は3μmであった。
また、比較例1では、液晶材料とPSA用のモノマーとを含有する液晶組成物(メルク社製)を第一基板110及び第二基板120の間に注入し、これを封止した。そして、画素電極114に|7.5|V、共通電極122に0Vの電位を供給し、液晶分子131が4つの異なる方向に配向方位を持つように、画素電極114のスリットの長手方向と平行な方位にそれぞれ配向させ、4方向の配向分割を行った。この状態で、紫外線を照射し、PSA用のモノマーを重合させ、基板面上にポリマーを形成し、液晶分子の方位を固定した。偏光板は、第一基板110と第二基板120の外面に貼り付けられ、これらは、偏光軸が接続電極114a又は接続電極114bの長手方向と平行又は直交するように、かつ互いにクロスニコルに配置した。
黒表示時においては、液晶分子のほとんどは、第一基板110及び第二基板120の基板面に対して垂直に配向するが、各基板近くの一部の液晶分子については、上述のポリマーを用いたプレチルト角付与技術により、各基板面に対して垂直な方向から若干斜め方向に、かつ、スリットの長手方向に平行な方位に傾く。なお、比較例1の液晶表示装置において、黒表示時は、共通電極122及び画素電極114の電位がともに0Vのときである。
図23に示すように、共通電極122に対して0Vの共通電位を供給し、画素電極114に対して、0〜|7.5|Vの電位を順に供給し、階調表示から白表示までを確認した。液晶層130内には、画素電極114から共通電極122に向かって、基板面に対して斜め方向に電界が形成される。液晶分子131は、負の誘電率異方性を有しており、該電界に対して垂直な方向に配向するため、液晶分子131の基板面に対する傾斜角が変化し、階調表示を経て白表示となる。白表示状態における液晶表示パネルを平面視すると、図24に示すように、液晶分子131は、画素電極114に形成されたスリット114dの長手方向に平行な方位に配向する。比較例1では、画素電極に形成されたスリット114dと、上述のポリマーを用いたプレチルト角付与技術により、液晶分子131の配向方位が固定される。
(評価試験2)
以下に、実施例1及び比較例1を比較検討した結果を示す。図25は、実施例1及び比較例1の液晶表示装置の、極角60°における水平方位(方位角:0−180°)のγ特性を表したグラフであり、図26は、実施例1及び比較例1の液晶表示装置の、極角60°における斜め方位(方位角:45−225°)のγ特性を表したグラフである。γ特性は、「EZContrast」を用いて測定を行った。
図25及び26において、縦軸は255階調を1としたときの輝度比(規格化輝度比)を表し、横軸は、階調の大きさを表す。図25及び26においては、比較のために、正面方向のγ特性の曲線(γ=2.2)についても掲載している。極角とは、基板面の法線方向を基準として、該法線方向から基板面方向に傾けたときの角度をいう。方位角とは、基板面を法線方向から見たときに、基板面内において、右方位を0°とし、左方位を180°としたときの角度をいう。方位角をθ、極角φとすると、正面方向の角度はθ=φ=0°である。正面階調(γ=2.2)のグラフに近づくほど、液晶表示装置を斜めから見た際の白浮きは低減され、視野角特性は良好であることを示す。
図25及び26に示すように、実施例1の液晶表示装置は、水平方位、斜め方位ともに、全ての階調において、正面方向(γ=2.2)のグラフと同様の曲線を描くため、視野角特性は良好であると考えられる。一方、比較例1は、水平方位、斜め方位ともに、中間調において、正面方向(γ=2.2)のグラフから大きく外れており、斜めから見た際に白浮きが観察されることが示されている。
以下に、実施形態1と比較形態1との視野角特性の違いについて検討する。
比較形態1は、液晶層に電圧を印加し、縦電界を形成することで、液晶分子を画素電極のスリットの長手方向に平行な方位に配向させる。液晶分子の配向方位は、スリットの幅によって決まるため、スリット幅が一定である場合には、液晶分子の配向方位も一定である。また、画素電極の下層に実施形態1の第一の共通電極に相当する電極を有さないため、液晶層内の電界分布を変化させることができない。したがって、比較形態1では、階調表示は、液晶分子の基板面に対するチルト角を変化させることのみで行うため、斜めから見た場合に、液晶分子の見かけ上の複屈折率が変化する。上述のようなPSA技術により配向分割を行い、4つの異なる方位に液晶分子を配向させても、図25及び26に示すように、視野角特性は充分ではない。
一方、実施形態1は、スリットを有する画素電極の下層に第一の共通電極を有するため、第一の共通電極と画素電極との間の電位を変化させることで、液晶層内の電界分布を変化させることができる。そのため、画素電極のスリット幅が一定であっても、液晶分子が配向する方位を制御することができる。実施形態1では、階調表示は、液晶層内の電界分布を変化させ、液晶分子を倒す方位を変化させることにより行うため、全ての階調において、液晶分子は基板面に対して水平に配向している。したがって、斜めから見た場合にも液晶分子の見かけ上の複屈折率の変化は少なく、良好な視野角特性を得ることができる。
1、101:データ信号線
2、102:走査信号線
3:半導体層
4:ドレイン引き出し配線
5:コンタクトホール
6、106:薄膜トランジスタ(TFT)
10、110:第一基板
11、21、111、121:支持基板
12:第一の共通電極(第一の電極)
13、113:絶縁層(第一の絶縁層)
14:画素電極(第二の電極)
14a:主軸部
14b、114c:櫛歯部
14c、114d:スリット
114a、114b:接続電極
15、25、115、125:垂直配向膜
16、26:水平配向膜
20、120:第二基板
22:第二の共通電極(第三の電極)
23:第二の絶縁層
30、130:液晶層
31、131:液晶分子
41:画素電極(第一の電極)
42:第一の共通電極(第二の電極)
43:第一の画素電極(第一の電極)
44:第二の画素電極(第二の電極)
45:共通電極(第三の電極)
108:蓄積容量バスライン
114:画素電極
122:共通電極

Claims (12)

  1. 互いに対向して設けられた第一基板及び第二基板と、
    該第一及び第二基板間に挟持された液晶層とを備え、
    該液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、
    該第一基板は、平板状の第一の電極と、第一の絶縁層と、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられた第二の電極とを備え、
    該第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、
    該第二基板は、平板状の第三の電極を備え、
    第一の電極と第三の電極との間の電位差をV、第一の電極と第二の電極との間の電位差をV、最も低い階調を示すときの第一の電極と第二の電極との間の電位差をV2_Bとすると、V、V及びV2_Bは、下記式(1)を満たす
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記V2_Bは、下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
    (dLCは、液晶層の厚み、
    εは、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
    は、第一の絶縁層の厚み、
    εは、第一の絶縁層の誘電率を表す。)
  3. 前記第二基板は、配向膜を有し、
    前記第三の電極と該配向膜との間に、第二の絶縁層を有し、上記V2_Bは、下記式(3)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
    (dLCは、液晶層の厚み、
    εは、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
    は、第一の絶縁層の厚み、
    は、第二の絶縁層の厚み、
    εは、第一の絶縁層の誘電率、
    εは、第二の絶縁層の誘電率を表す。)
  4. 前記第二の電極が有するスリットの幅は、2〜10μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記第二の電極が有する櫛歯部の幅は、2〜10μmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記第二の電極は、主軸部を有し、前記複数の櫛歯部は、該主軸部から、該主軸部の長手方向と垂直な方向に、かつ、該主軸部を中心として線対称となるように延伸されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 前記第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、垂直配向膜を有することを特徴とする請求項1、2、4〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記第一基板は、水平配向膜を有し、前記第二基板は、垂直配向膜を有することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第一基板は、垂直配向膜を有し、前記第二基板は、水平配向膜を有することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第二基板が有する配向膜は、垂直配向膜であることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。
  11. 前記第一基板は、水平配向膜を有することを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 前記第一基板は、垂直配向膜を有し、前記第二基板が有する配向膜は、水平配向膜であることを特徴とする請求項3〜6に記載の液晶表示装置。
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