JPH1090713A

JPH1090713A - 液晶表示方法および装置

Info

Publication number: JPH1090713A
Application number: JP9187024A
Authority: JP
Inventors: Moriyoshi Takahashi; 盛毅高橋
Original assignee: Advanced Display Inc
Current assignee: Advanced Display Inc
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: JP3309154B2

Abstract

(57)【要約】【課題】視野角依存性が小さい液晶表示方法および装
置を提供する。【解決手段】下側基板１および上側基板２と、該下側
基板および上側基板のうち少なくとも一方の基板表面上
に形成される少なくとも１つの電極対（下側電極４ａ、
４ｂ、上側電極５ａ、５ｂ）と、前記下側基板および上
側基板間に挟持されてなる複数の液晶分子３とからなる
液晶パネル、第１の偏光板６および第２の偏光板７、駆
動部ならびにバックライトからなる液晶表示装置におい
て、液晶パネルに形成される画素は少なくとも１つの電
極対を含んでなり、該少なくとも１つの電極対ごとに形
成される横方向電界を制御して、前記複数の液晶分子の
長軸方向を前記下側基板の表面に対して常に平行に保ち
つつ黒表示、白表示および黒表示と白表示とのあいだの
中間調の表示を前記画素において行う。

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（ＬＣ
Ｄ）およびその表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のツイステッドネマティック液晶方
式を用いて制御される液晶表示装置は、液晶パネルと、
該液晶パネルを介して対向する第１の偏光板および第２
の偏光板と、駆動部と、前記第１の偏光板を介して前記
液晶パネルの表面上に設けられるバックライトとからな
る。なお、前記液晶パネルには画素が形成されている。
また、前記液晶パネルは、互いに平行に対向する２つの
基板と、該２つの基板のうち一方の基板表面上に形成さ
れる電極と、前記２つの基板のうち他方の基板表面上に
おいて、前記画素に１つ形成される電極と、前記２つの
基板間に挟持される液晶層とからなる。該液晶層は複数
の液晶分子を含んでなる。なお、前記駆動部は、前記複
数の電極に選択的に電気信号を入力する、すなわち選択
的に所望の電圧を印加するために前記２つの基板の外部
に設けられる。

【０００３】つぎに、図７を用いて従来の液晶表示装置
について説明する。図７は、従来の液晶表示装置の一部
分を示す斜視説明図である。図７は、ツイステッドネマ
ティック液晶方式を用いて制御される液晶表示装置の液
晶パネルのうち、一画素分の液晶パネルの構造を示して
おり、従来の液晶表示装置の動作原理を説明するための
概略説明図である。前記ツイステッドネマティック液晶
方式とは、一方の基板から他方の基板に向けて液晶分子
が螺旋状にねじれた状態に配設されているネマティック
型液晶を用いて行われる液晶表示方法である。

【０００４】図７において、１は前記２つの基板のうち
一方の基板である下側の基板（以下、単に「下側基板」
という）、２は前記２つの基板のうち他方の基板である
上側の基板（以下、単に「上側基板」という）、３は下
側基板１と上側基板２とのあいだに挟持される液晶層に
含まれる液晶分子、６は第１の偏光板、７は第２の偏光
板、１４は下側基板１と液晶分子３とのあいだに形成さ
れる電極（以下、「下側電極」という）、１５は上側基
板２と液晶分子３とのあいだに形成される電極（以下、
「上側電極」という）を示す。前記下側電極１４と液晶
分子３とのあいだには配向膜（以下、「下側配向膜」と
いう）８が配設されており、前記上側電極１５と液晶分
子３とのあいだには配向膜（以下、「上側配向膜」とい
う）９が配設されている。なお、図７においては、液晶
分子を明確に示すために、下側基板１および上側基板２
の厚さに対して液晶分子の大きさを約１００００００倍
程度拡大して液晶分子を図示している。また、第１の偏
光板６と下側基板１、下側電極１４と下側配向膜８、上
側配向膜９と上側電極１５および上側基板２と第２の偏
光板７はそれぞれ離間されて図示されているが、実際
は、それぞれ互いに密着している。

【０００５】前記下側電極１４および上側電極１５は、
光を透過しうる透明電極からなる。前記液晶分子３の配
向は、前記下側電極１４および上側電極１５に電圧が印
加されていないとき、前記下側配向膜８および上側配向
膜９により制御される。

【０００６】前記下側電極１４および上側電極１５に電
気信号を入力することによって、下側電極１４と上側電
極１５とのあいだに、下側基板１および上側基板２の表
面に対して垂直な方向に縦方向電界が形成される。

【０００７】前記縦方向電界が形成されたとき、前記下
側電極１４および上側電極１５間に存在する液晶分子３
の配向は、前記下側電極１４および上側電極１５の表面
に対して垂直になる。前記下側配向膜８および上側配向
膜９により液晶分子３の配向が制御されている状態（以
下、「電圧無印加状態」ともいう）が図７の左側に示さ
れており、前記縦方向電界により液晶分子３の配向が制
御されている状態（以下、「電圧印加状態」ともいう）
が図７の右側に示されている。なお、液晶分子３の配向
状態を明確に示すために、図７の左側には、下側基板１
および上側基板２の表面に対して垂直な方向に沿って、
下側基板１から上側基板２に向けて螺旋状にねじれた一
組の液晶分子のみが示されている。

【０００８】図７においては、下側配向膜８および上側
配向膜９により、液晶分子３のそれぞれの配向が下側基
板１から上側基板２に向けて一定のピッチで変化し、最
終的に、一組の液晶分子の配向状態が下側基板１から上
側基板２に向けて螺旋状に９０°ねじれた状態となって
いる。したがって、ツイスト角が９０°となる。前記ツ
イスト角とは、下側基板１４の最も近くに存在する液晶
分子３の長軸方向と、上側基板１５の最も近くに存在す
る液晶分子３の長軸方向とによって形成される角度であ
る。なお、本明細書において、ツイスト角が９０°とな
っている状態とは、このばあい、上側基板２側から液晶
分子３を見たとき、下側基板１４の最も近くに存在する
液晶分子３の長軸方向に対して上側基板１５の最も近く
に存在する液晶分子３の長軸方向が反時計回りに９０°
変化している状態を表す。

【０００９】本実施の形態においては、液晶分子のねじ
れた状態が安定するように、下側基板１４および上側基
板１５のあいだに挟持される液晶層中にカイラル剤（図
示せず）が添加されている。一方、下側基板１４および
上側基板１５のあいだに前記縦方向電界が形成されてい
るとき、液晶分子３の長軸方向は下側電極１４および上
側電極１５の表面に対して垂直になる。なお、前記カイ
ラル剤とは、ネマティック型液晶にねじれを誘起する物
質である。該物質の性質によって、液晶分子３の配向状
態が、前述のように反時計回りにねじれた状態、または
時計回りにねじれた状態を実現できる。

【００１０】図７においては、たとえば第１の偏光板６
は、第１の偏光板６の偏光軸が図７においてＢで示され
る方向に対して平行になるように配設されており、第２
の偏光板７は、第２の偏光板７の偏光軸が図７において
Ｄで示される方向に対して平行になるように配設されて
いるとする。すなわち、第１の偏光板６の偏光軸が第２
の偏光板７の偏光軸に対して直交するように、第１の偏
光板６および第２の偏光板７が配設されている。一般的
に、伝搬方向に対して垂直に振動する光の振動方向が、
一つの方向に偏った状態を偏光状態といい、該偏光状態
は偏光板などによって実現することができる。さらに、
ある偏光板によって実現することができるある偏光状態
における光の振動方向、すなわち偏光板の偏光方向を前
記偏光軸という。また、図７に示される矢印Ａは、前記
バックライトから前記液晶パネルに供給される光の進む
方向を示す。

【００１１】たとえば、図７の左側に示されている電圧
無印加状態の液晶パネルに、前記バックライトから複数
の偏光面を有する光を入射したばあい、第１の偏光板６
によりＢで示される方向に対して平行な偏光面を有す光
のみが第１の偏光板６を透過する。第１の偏光板６を介
して液晶パネルに入射された光の偏光面は、螺旋状に９
０°ねじれた状態となっている液晶分子３にしたがって
９０°旋光する。すなわち、液晶パネルに入射された光
の偏光面が図７においてＣ₁で示される方向に対して平
行になり、液晶パネルに入射された光は第２の偏光板７
を透過しうる。

【００１２】一方、図７の右側に示されている電圧印加
状態の液晶パネルに、前記バックライトから複数の偏光
面を有する光を入射したばあい、第１の偏光板６により
Ｂで示される方向に対して平行な偏光面を有す光のみが
第１の偏光板６を透過する。電圧印加状態の液晶パネル
においては、ほとんどすべての液晶分子３の長軸方向が
下側基板１および上側基板２の表面に対して垂直となっ
ているため、第１の偏光板６を介して液晶パネルに入射
された光の偏光面は変化しない。すなわち、液晶パネル
に入射された光の偏光面が図７においてＣ₂で示される
方向に対して平行になり、液晶パネルに入射された光は
第２の偏光板７によって遮断される。

【００１３】したがって、電圧無印加状態のとき画素は
白表示となり、電圧印加状態のとき画素は黒表示とな
る。なお、図７に実線を用いて記載された矢印Ｅ₁は、
液晶パネルから放射された光が第２の偏光板７を透過し
ている状態を示しており、図７に破線を用いて記載され
た矢印Ｅ₂は、液晶パネルから放射された光が第２の偏
光板７で遮断されている状態を示している。

【００１４】電圧無印加状態のとき画素が白表示とな
り、電圧印加状態のとき画素が黒表示となるモードをノ
ーマリーホワイトモードと呼び、これに対して、電圧無
印加状態のとき画素が黒表示となり、電圧印加状態のと
き画素が白表示となるモードをノーマリーブラックモー
ドと呼ぶ。該ノーマリーブラックモードは、第１の偏光
板の偏光軸に対して第２の偏光板の偏光軸が平行になる
ように、第１の偏光板および第２の偏光板を配設するこ
とにより実現される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図８は、液晶分子と、
液晶パネルに入射される光の進行方向とを示す概略説明
図である。図８の左側には電圧無印加状態の液晶パネル
が示され、図８の右側には電圧印加状態の液晶パネルが
示されている。

【００１６】図８には、液晶パネルのうち、下側基板１
と、上側基板２と、液晶分子３とが示されており、Ｆ₁
またはＦ₂で示される矢印はそれぞれ液晶パネルに入射
される光の進行方向を示す。図８において、Ｇ₁で示さ
れる矢印は、液晶分子３の長軸方向に対して平行な方向
を示し、Ｇ₂で示される矢印は、液晶分子３の短軸方向
に対して平行な方向を示す。図８の左側に示されるよう
に電圧無印加状態のとき、４つの液晶分子３の配向は下
側基板１から上側基板２に向けて螺旋状に９０°ねじれ
ているが、４つの液晶分子３の長軸方向は下側基板１お
よび上側基板２の表面に対して平行である。一方、図８
の右側に示されるように電圧印加状態のとき、下側基板
１および上側基板２の表面に対して液晶分子３の長軸方
向が変化する。かかる変化は、下側電極１４と上側電極
１５とのあいだに形成される縦方向電界を用いて液晶分
子３の配向が制御されることにより生じる。下側基板１
の表面に対して液晶分子３の長軸方向がなす角度θ
_LCは、下側電極１４と上側電極１５とのあいだに形成さ
れる縦方向電界の強度を変化させることによって制御し
うる。前記角度θ_LCの大きさを約０°から約９０°まで
制御できる。

【００１７】一般的に、液晶分子の長軸方向に対して平
行に光を入射したばあいと、液晶分子の短軸方向に対し
て平行に光を入射したばあいとでは、液晶分子も光学的
な特性が異なる。前記液晶分子の長軸方向に対して平行
に光を入射したばあいの液晶分子の屈折率をｎ‖と表
し、前記液晶分子の短軸方向に対して平行に光を入射し
たばあい、すなわち液晶分子の長軸方向に対して垂直に
光を入射したばあいの液晶分子の屈折率をｎ⊥と表す。
また、同様にして前記液晶分子の長軸方向に対して平行
に電界を印加したばあいの液晶分子の誘電率をε‖と表
し、前記液晶分子の短軸方向に対して平行に電圧を印加
したばあい、すなわち液晶分子の長軸方向に対して垂直
に電界を印加したばあいの液晶分子の誘電率をε⊥と表
わす。たとえば、前記角度θ_LCが０°に近い状態になっ
ている液晶分子に、下側基板１の表面に対して垂直に光
を入射したばあい（図８において矢印Ｆ₁で示される方
向に光を入射したばあい）、液晶分子の屈折率はほぼｎ
⊥に等しくなる（屈折率ｎ‖の影響は少ない）。一方、
入射光の進行方向が下側基板１の表面に対して角度θ_i
（以下、単に「入射光角度θ_i」という）を形成するよ
うに光を入射したばあい（図８において矢印Ｆ₂で示さ
れる方向に光を入射したばあい）、光は液晶分子の長軸
方向の屈折率ｎ‖の影響を受ける。かかる影響の程度は
入射光角度θ_iに依存する。したがって、液晶パネルの
透過率が視野角に依存する割合（以下、「視野角依存
性」という）が大きくなる。その結果、視野角の変化に
したがいコントラスト比（黒表示時の輝度に対する白表
示時の輝度の比率（以下、「輝度のオンオフ比」ともい
う）が変動したり、階調の反転が生じたりし、液晶表示
装置の表示性能において問題が生じる。なお、前記視野
角とは、液晶パネルをのぞきこむヒトの視線と、液晶パ
ネルの表面とのなす角度である。

【００１８】本発明の液晶表示方法および装置は、入射
光角度θ_iが変化したばあいに光が液晶分子の長軸方向
の屈折率ｎ‖から受ける影響をより小さくして、視野角
の変化にともなうコントラスト比（輝度のオンオフ比）
の変動や、階調の反転を軽減して、視野角依存性を小さ
くすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述のような問題を解決
するために、本発明の液晶表示方法および装置において
は、液晶パネル内部に、上側基板および下側基板の表面
に対して平行に横方向電界を形成し、液晶分子の長軸方
向を上側基板および下側基板の表面に対して常に平行に
保ちながら、さらにツイステッドネマティック液晶方式
における光の偏光面の旋光の原理を用いて、黒表示、白
表示および黒表示と白表示とのあいだの中間調の表示を
画素において行う。

【００２０】図１は、本発明にかかわる液晶分子と、液
晶パネルに入射される光の進行方向とを示す概略説明図
である。図１の左側には電圧無印加状態の液晶パネルが
示され、図１の右側には電圧印加状態の液晶パネルが示
されている。図１において、図８と同一の部分について
は同じ符号が用いられている。

【００２１】図１に示されるように、液晶パネルが電圧
無印加状態であっても、液晶パネルが電圧印加状態であ
っても、液晶分子３の長軸方向は下側基板１および上側
基板２の表面に対して常に平行である。したがって、下
側電極１の表面に対して液晶分子３の長軸方向がなす角
度θ_LC（図示せず）は常にほぼ０°であるため、入射光
が下側基板１の表面に対して垂直に入射されていないば
あい（図１において矢印Ｆ₂で示される方向に光を入射
したばあい）でも、液晶パネルに入射された光が、液晶
分子３の長軸方向の屈折率ｎ‖から受ける影響は小さ
い。したがって、視野角依存性が小さくなる。

【００２２】本発明の液晶表示方法は、互いに平行に対
向する２つの基板と、該２つの基板のうち少なくとも一
方の基板表面上に形成される少なくとも１つの電極対
と、該少なくとも１つの電極対に印加される所望の電圧
によって前記少なくとも１つの電極対ごとに形成され
る、前記２つの基板の表面に対して平行な横方向電界に
より駆動され、かつ、前記２つの基板間に挟持されてな
る複数の液晶分子とからなる液晶パネル、該液晶パネル
を介して互いに対向して配設される第１の偏光板および
第２の偏光板、前記少なくとも１つの電極対に選択的に
所望の電圧を印加するための駆動部、ならびに前記第１
の偏光板を介して前記液晶パネルの表面上に設けられる
バックライトからなる液晶表示装置において、前記液晶
パネルに画素が形成されており、該画素は少なくとも１
つの電極対を含んでおり、該少なくとも１つの電極対ご
とに形成される横方向電界を制御して、前記複数の液晶
分子の長軸方向を前記２つの基板の表面に対して常に平
行に保ちつつ黒表示、白表示および黒表示と白表示との
あいだの中間調の表示を前記画素において行うことを特
徴とする。

【００２３】（１）前記２つの基板のうち一方の基板の
最も近くに存在する液晶分子の長軸方向が前記他方の基
板の最も近くに存在する液晶分子の長軸方向に対して所
望の大きさのツイスト角度を有する状態、（２）前記２
つの基板のうち一方の基板の最も近くに存在する液晶分
子の長軸方向が前記他方の基板の最も近くに存在する液
晶分子の長軸方向に対して平行な状態、および（３）前
記２つの状態のあいだの中間的な状態のうち１つの状態
を実現し、さらに前記第１の偏光板を用いて、前記バッ
クライトから供給された、複数の偏光面を有する入射光
のうち所望の偏光面を有する光のみを前記液晶パネルに
入射し、前記液晶パネルから出射された光のうち所望の
偏光面を有する光のみが前記第２の偏光板を透過するよ
うに前記第２の偏光板を配設することにより、黒表示、
白表示および黒表示と白表示とのあいだの中間調の表示
を前記画素において行うことが、視野角の変化にともな
うコントラスト比（輝度のオンオフ比）の変動や、階調
の反転を軽減でき、視野角依存性を小さくできるため好
ましい。

【００２４】前記画素の少なくとも一方の基板におい
て、少なくとも２つの横方向電界が形成されるように、
前記画素に複数の電極対が形成されており、前記複数の
電極対に印加される所望の電圧を制御することにより、
前記少なくとも２つの横方向電界のうちの第１の横方向
電界によって、前記２つの基板のうち一方の基板の最も
近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向が他方の基板
の最も近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向に対し
て所望の大きさのツイスト角を有するように前記複数の
液晶分子の長軸方向を制御するとともに、前記複数の横
方向電圧のうちの第２の横方向電界によって、前記２つ
の基板のうち一方の基板の最も近くに存在する液晶分子
の長軸方向が前記他方の基板の最も近くに存在する液晶
分子の長軸方向に対して平行になるように前記複数の液
晶分子の長軸方向を制御することが、配向膜を用いずに
ツイスト角を有するように前記複数の液晶分子の長軸方
向を制御することができるため好ましい。

【００２５】高コントラスト比の表示が実現できるとい
う点からは、前記２つの基板のうち一方の基板の最も近
くに存在する複数の液晶分子の長軸方向が、他方の基板
の最も近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向に対し
て９０°〜３６０°のツイスト角を有するのが好まし
い。９０°または２７０°のツイスト角を有するのがと
くに好ましい。

【００２６】前記画素に含まれる電極対に電圧が印加さ
れていないとき、前記液晶分子の長軸方向の配向を、前
記液晶分子と前記２つの基板との境界部分に設けられた
配向膜を用いて制御することが、電極対の数を減らすこ
とができるため好ましい。

【００２７】前記画素に含まれる電極対に電圧が印加さ
れ、該電極対に横方向電界が形成されたときに、前記液
晶分子の長軸方向が前記電圧の方向に対して平行に配向
する性質を有する液晶分子を用いることが、高コントラ
スト比の表示を実現することができるため好ましい。

【００２８】前記画素に含まれる電極対に電圧が印加さ
れ、該電極対に横方向電界が形成されたときに、前記液
晶分子の長軸方向が前記電圧の方向に対して垂直に配向
する性質を有する液晶分子を用いることが、高コントラ
スト比の表示を実現することができるため好ましい。

【００２９】前記第１の偏光板の偏光軸が、第２の偏光
板の偏光軸に対して平行であることが、高コントラスト
比の表示を実現することができるため好ましい。

【００３０】前記第１の偏光板の偏光軸が、第２の偏光
板の偏光軸に対して垂直であることが、高コントラスト
比の表示を実現することができるため好ましい。

【００３１】前記画素が、液晶パネルにマトリックス状
に複数形成されてなることが、所望のパターンを液晶パ
ネルに表示することができるため好ましい。

【００３２】本発明の液晶表示装置は、互いに平行に対
向する２つの基板と、該２つの基板のうち少なくとも一
方の基板表面上に形成される少なくとも１つの電極対
と、該少なくとも１つの電極対に印加される所望の電圧
によって前記少なくとも１つの電極対ごとに形成され
る、前記２つの基板の表面に対して平行な横方向電界に
より駆動され、かつ、前記２つの基板間に挟持されてな
る複数の液晶分子とからなる液晶パネル、該液晶パネル
を介して互いに対向して配設される第１の偏光板および
第２の偏光板、前記少なくとも１つの電極対に選択的に
所望の電圧を印加するための駆動部、ならびに前記第１
の偏光板を介して前記液晶パネルの表面上に設けられる
バックライトからなる液晶表示装置において、前記液晶
パネルに画素が形成されており、該画素は少なくとも１
つの電極対を含んでおり、該少なくとも１つの電極対ご
とに形成される横方向電界が制御されて、前記複数の液
晶分子の長軸方向が前記２つの基板の表面に対して常に
平行に保たれつつ黒表示、白表示および黒表示と白表示
とのあいだの中間調の表示が前記画素において行われる
ことを特徴とする。

【００３３】（１）前記２つの基板のうち一方の基板の
最も近くに存在する液晶分子の長軸方向が前記他方の基
板の最も近くに存在する液晶分子の長軸方向に対して所
望の大きさのツイスト角度を有する状態、（２）前記２
つの基板のうち一方の基板の最も近くに存在する液晶分
子の長軸方向が前記他方の基板の最も近くに存在する液
晶分子の長軸方向に対して平行な状態、および（３）前
記２つの状態のあいだの中間的な状態のうち１つの状態
が実現されるように液晶分子が駆動され、さらに前記バ
ックライトから供給された、複数の偏光面を有する入射
光のうち所望の偏光面を有する光のみが前記液晶パネル
に入射されるように前記第１の偏光板が配設され、前記
液晶パネルから出射された光のうち所望の偏光面を有す
る光のみが前記第２の偏光板を透過するように前記第２
の偏光板が配設されることにより、黒表示、白表示およ
び黒表示と白表示とのあいだの中間調の表示が前記画素
において行われることが、視野角の変化にともなうコン
トラスト比（輝度のオンオフ比）の変動や、階調の反転
を軽減でき、視野角依存性を小さくできるため好まし
い。

【００３４】前記画素が、液晶パネルにマトリクス状に
複数形成されてなることが、所望のパターンを液晶パネ
ルに表示することができるため好ましい。

【００３５】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の液晶表示方法および装置の実施の形態について説明
する。

【００３６】本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、
該液晶パネルを介して互いに対向して配設される第１の
偏光板および第２の偏光板と、前記液晶パネルの少なく
とも１つの電極対に選択的に所望の電圧を印加するため
の駆動部と、前記第１の偏光板を介して前記液晶パネル
の表面上に設けられるバックライトとからなる。

【００３７】前記液晶パネルは、互いに平行に対向する
上側基板および下側基板と、該上側基板および下側基板
のうち少なくとも一方の基板表面上に形成される少なく
とも１つの電極対と、前記上側基板および下側基板のあ
いだに挟持される液晶層とからなる。前記液晶層は複数
の液晶分子を含んでなり、前記少なくとも１つの電極対
に印加される所望の電圧によって前記少なくとも１つの
電極対ごとに形成される、前記上側基板および下側基板
の表面に対して平行な横方向電界により駆動される。前
記少なくとも１つの電極対は、下側基板のうち上側基板
側の表面、および（または）上側基板の表面のうち下側
基板側の表面に形成される。

【００３８】前記液晶パネルには画素が形成されてい
る。該画素は、液晶パネルに１つ形成されていてもよ
く、また、マトリクス状に複数形成されていてもよい。
たとえばマトリクス状に画素が形成されているときは、
液晶パネルに所望のパターンを表示しうる。画素は少な
くとも１つの電極対を含んでいる。本発明の液晶表示装
置は、少なくとも１つの電極対ごとに形成される横方向
電界を制御して、前記複数の液晶分子の長軸方向を前記
上側基板および下側基板の表面に対して常に平行に保ち
つつ黒表示、白表示および黒表示と白表示とのあいだの
中間調の表示を前記画素において行う。

【００３９】実施の形態１．つぎに、図２を用いて本実
施の形態の液晶表示方法および装置について説明する。
図２は、本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す斜
視説明図である。図２は、ネマティック型液晶を用いて
制御される液晶表示装置の液晶パネルの画素の構造を示
しており、本実施の形態の液晶表示装置の動作原理を説
明するための概略説明図である。

【００４０】図２において、１は下側基板、２は上側基
板、３は液晶分子、４ａおよび４ｂは下側基板１の表面
上に形成される下側電極、５ａおよび５ｂは上側基板２
の表面上に形成される上側電極、６は第１の偏光板、７
は第２の偏光板を示す。なお、図２には示されていない
が、下側基板１および下側電極４ａ、４ｂと液晶層との
界面、ならびに上側基板２および上側電極５ａ、５ｂと
液晶層との界面にはそれぞれ配向膜が設けられている。
さらに、前記液晶層中にはカイラル剤（図示せず）が添
加されている。前記液晶層中にカイラル剤を添加する
と、液晶分子がエネルギ的に安定するように、ネマティ
ック型液晶の液晶分子の配向状態がねじれた状態とな
る。したがって、液晶分子３の配向状態が下側基板１か
ら上側基板２に向けて螺旋状にねじれた状態となる。前
記下側電極４ａ、４ｂは下側基板１の表面上に互いに平
行に対向するように形成される１つの電極対であり、前
記上側電極５ａ、５ｂは上側基板２の表面上に互いに平
行に対向するように形成される１つの電極対である。下
側電極４ａは上側電極５ａに対して平行に対向するよう
に形成されており、同様に下側電極４ｂは上側電極５ｂ
に対して平行に対向するように形成されている。前記駆
動部から電圧が供給されたとき、下側電極４ａ、４ｂ間
および上側電極５ａ、５ｂ間には、それぞれ下側基板１
および上側基板２の表面に対して平行な方向に横方向電
界が形成される。

【００４１】図２の左側には、前記配向膜により液晶分
子３の配向が制御されている状態（以下、「電圧無印加
状態」ともいう）の液晶パネルが示されており、図２の
右側には、前記横方向電界により液晶分子３の配向が制
御されている状態（以下、「電圧印加状態」ともいう）
の液晶パネルが示されている。なお、液晶分子３の配向
状態を明確に示すために、図２の左側には、１つの画素
にかかわる複数の液晶分子のうち、下側基板１および上
側基板２の表面に対して垂直な方向に沿って、下側基板
１から上側基板２に向けて螺旋状にねじれた一組の液晶
分子のみが示されている。なお、本実施の形態において
は、液晶分子として誘電率ε⊥が誘電率ε‖より大きい
（ε‖＜ε⊥）、すなわち負の誘電率異方性を有する液
晶分子を用いる。前記負の誘電率異方性を有する液晶分
子としては、たとえばＥＮ３４（商品名。チッソ社製の
液晶分子。）などが用いられうる。

【００４２】つぎに、電圧無印加状態の液晶パネルにつ
いて説明する。電圧無印加状態とき、液晶分子３の配向
状態は、前記配向膜による制御、およびカイラル剤の影
響によって、従来のツイステッドネマティック液晶方式
と同様に、下側基板１から上側基板２に向けて螺旋状に
９０°ねじれた状態になる。すなわち、下側基板１の最
も近くに存在する液晶分子３の長軸方向が上側基板２の
最も近くに存在する液晶分子３の長軸方向に対して９０
°のツイスト角を有する状態になる。また、第１の偏光
板６の偏光軸は第２の偏光板７の偏光軸に対して平行に
なるように、第１の偏光板６および第２の偏光板７が配
設されている。図２においてＢで示される方向は第１の
偏光板６の偏光軸に対して平行な方向を示しており、Ｄ
で示される方向は第２の偏光板７の偏光軸に対して平行
な方向を示している。また、図２に示される矢印Ａは前
記バックライトから前記液晶パネルに供給される光の進
む方向を示す。

【００４３】たとえば、前記バックライトから複数の偏
光面を有する光を、電圧無印加状態の液晶パネルに入射
したばあい、第１の偏光板６によりＢで示される方向に
対して平行な偏光面を有する光のみが第１の偏光板６を
透過する。第１の偏光板６を介して液晶パネルに入射さ
れた光の偏光面は、螺旋状に９０°ねじれた状態となっ
ている液晶分子３にしたがって９０°旋光する。すなわ
ち、液晶パネルに入射された光の偏光面が図２において
Ｃ₁で示される方向に対して平行になり、液晶パネルに
入射された光は第２の偏光板７によって遮断される。

【００４４】ツイスト角を９０°とするときには、液晶
パネルから出射された光の偏光面は、第２の偏光板７の
偏光軸に対して直交した状態になる。したがって、液晶
パネルから出射された光は第２の偏光板７によって確実
に遮断され、鮮明、すなわち高コントラストの黒表示を
実現することができる。

【００４５】つぎに、電圧印加状態の液晶パネルについ
て説明する。前記下側電極４ａ、４ｂ間および上側電極
５ａ、５ｂ間に横方向電界を形成すると、下側基板１お
よび上側基板２間のすべての液晶分子３は、液晶分子３
の長軸方向を下側基板１に対して平行に保ちつつ、液晶
分子３の長軸方向が横方向電界に対して直交する状態に
なる。すなわち、下側基板１の最も近くに存在する液晶
分子３の長軸方向が、上側基板２の最も近くに存在する
液晶分子３の長軸方向に対して平行な状態になる。

【００４６】たとえば、電圧印加状態の液晶パネルに、
前記バックライトから複数の偏光面を有する光を入射し
たばあい、第１の偏光板６によりＢで示される方向に対
して平行な偏光面を有する光のみが第１の偏光板６を透
過する。下側基板１および上側基板２間のすべての液晶
分子３が横方向電界に対して直交しているため、第１の
偏光板６を介して液晶パネルに入射された光に対して、
液晶層は複屈折層としてはたらき、液晶パネルの上側基
板２側の表面からは楕円偏光された光が出射され、最終
的に第２の偏光板７の偏光軸に平行な偏光面を有する光
が出射される。なお、図２においてＣ₂で示される楕円
は、液晶パネルの上側基板２側の表面から出射した光が
楕円偏光されていることを模式的に示している。

【００４７】したがって、電圧無印加状態のとき画素は
黒表示となり、電圧印加状態のとき画素は白表示とな
る。なお、図２に実線を用いて記載された矢印Ｅ₁は、
液晶パネルから出射された光が第１の偏光板６を透過し
ている状態を示しており、図２に破線を用いて記載され
た矢印Ｅ₂は、液晶パネルから出射された光が第１の偏
光板６で遮断されている状態を示している。

【００４８】本実施の形態の液晶表示装置は、前述のよ
うにして画素において黒表示または白表示を行うことが
でき、さらに、前記下側電極４ａ、４ｂ間および上側電
極５ａ、５ｂ間に印加される電圧を、黒表示および白表
示のときに印加された電圧に対して中間の大きさにする
ことにより、所望の中間調の表示を行うことができる。

【００４９】実施の形態２．前述の実施の形態１におい
ては、下側基板と上側基板とにそれぞれ１つの電極対を
形成し、下側基板および上側基板間に横方向電界を形成
している。しかし、下側基板および上側基板のうち、い
ずれか一方の基板上に電極対を形成し横方向電界を形成
し、液晶層全域の液晶分子の配向を制御してもよい。か
かるばあいにおいては、１つの電極対となる２つの電極
の間隔ｄ_ELに対する下側基板および上側基板間の距離ｄ
_LCをできるだけ小さくしたほうが、液晶分子の配向の制
御が容易に行える。たとえば２つの電極の間隔ｄ_ELが
０．００５ｍｍのとき、下側基板および上側基板間の距
離ｄ_LCは０．００４〜０．０１０ｍｍ程度であることが
好ましい。

【００５０】実施の形態３．前述の実施の形態１におい
ては、第１の偏光板の偏光軸は第２の偏光板の偏光軸に
対して平行なるように、第１の偏光板および第２の偏光
板が配設されている。しかし、第１の偏光板の偏光軸が
第２の偏光板の偏光軸に対して直交するように、第１の
偏光板および第２の偏光板を配設してもよい。

【００５１】かかるばあいにおいて、電圧無印加状態の
とき画素は白表示となり、電圧印加状態のとき画素は黒
表示となる。すなわち、本実施の形態の液晶表示装置は
ノーマリーホワイモードとなる。

【００５２】実施の形態４．つぎに、図３を用いて本実
施の形態の液晶表示方法および装置について説明する。
図３は、本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す
斜視説明図である。図３には、図２と同様に液晶パネル
の画素の構造が示されている。図３において、図２と同
一の部分は同じ符号を用いて示した。

【００５３】本実施の形態において、上側基板２の表面
には前述の実施の形態１と同様に１つの電極対が形成さ
れているが、下側基板１の表面には２つの電極対が形成
されている。下側基板１の表面に形成されている２つの
電極対のうち、一方の電極対は互いに平行に対向するよ
うに形成された電極（以下、「下側第１電極」という）
４ｃ、４ｄからなり、他方の電極対は互いに平行に対向
するように形成された電極４ｅ、４ｆ（以下、「下側第
２電極」という）からなる。上側基板２の表面に形成さ
れている電極対は、下側第２電極４ｅに対して平行に対
向するように形成された電極（以下、「上側第２電極」
という）５ｅと、下側第２電極４ｆに対して平行に対向
するように形成された電極（以下、「上側第２電極」と
いうが、図３には図示されていない）とからなる。ま
た、第１の偏光板６の偏光軸は第２の偏光板７の偏光軸
に対して垂直になるように、第１の偏光板６および第２
の偏光板７が配設されている。なお、本実施の形態にお
いては、液晶分子として誘電率ε⊥が誘電率ε‖より大
きい（ε‖＜ε⊥）、すなわち負の誘電率異方性を有す
る液晶分子を用いる。

【００５４】本実施の形態において、図３に示される画
素を白表示にするためには、下側第１電極４ｃおよび下
側第１電極４ｄ間と、上側第２電極５ｅおよび図示され
ていない上側第２電極間とにそれぞれ横方向電界（第１
の横方向電界）を形成し、液晶分子３の配向状態を下側
基板１から上側基板２に向けて螺旋状に９０°ねじれた
状態（図３の左側に示される液晶パネルの液晶分子３を
参照）にする。したがって、前述の実施の形態１におい
ては、配向膜を用いて液晶分子の配向状態を螺旋状にし
ているが、本実施の形態においては、下側基板１の表面
に形成された電極対と上側基板２の表面に形成された電
極対とを用いて液晶分子の配向状態を螺旋状にしてい
る。ここでは、螺旋状にねじれた液晶分子３の配向状態
を安定させるために、液晶層中にカイラル剤を添加して
もよい。

【００５５】なお、図３の左側に示される液晶パネルに
おいては、液晶パネルの上側に形成される２つの上側第
２電極間には横方向電界が形成されており、かつ、液晶
パネルの下側に形成される下側第１電極４ｃおよび下側
第１電極４ｄ間にも横方向電界が形成されていることを
示すために、図面の下に「上側：上側第２電極電圧印加
状態」および「下側：下側第１電極電圧印加状態」と記
載している。

【００５６】かかる状態の液晶パネルにバックライトか
ら複数の偏光面を有する光を入射したばあい、第１の偏
光板６によりＢで示される方向に対して平行な偏光面を
有す光のみが第１の偏光板６を透過する。第１の偏光板
６を介して液晶パネルに入射された光の偏光面は、螺旋
状に９０°ねじれた状態となっている液晶分子３にした
がって９０°旋光する。すなわち、液晶パネルに入射さ
れた光の偏光面が図３においてＣ₁で示される方向に対
して平行になり、液晶パネルに入射された光は第２の偏
光板７を透過する。したがって、図３に示される画素は
白表示になる。

【００５７】一方、図３に示される画素を黒表示にする
ためには、下側第２電極４ｅおよび下側第２電極４ｆ間
と、上側第２電極５ｅおよび図示されていない上側第２
電極間とにそれぞれ横方向電界（第２の横方向電界）を
形成する。前記横方向電界によって、下側基板１および
上側基板２間のすべての液晶分子３の長軸方向が均一に
所望の方向を向いた状態（図３の右側に示される表示パ
ネルの液晶分子３を参照）になる。本実施の形態におい
ても、液晶分子３の配向は横方向電界によって制御され
るため、液晶分子３の長軸方向は下側基板１の表面に対
して常に平行である。

【００５８】なお、図３の右側に示される液晶パネルに
おいては、液晶パネルの上側に形成される２つの上側第
２電極間には横方向電界が形成されており、かつ、液晶
パネルの下側に形成される下側第２電極４ｅおよび下側
第２電極４ｆ間にも横方向電界が形成されていることを
示すために、図面の下に「上側：上側第２電極電圧印加
状態」および「下側：下側第２電極電圧印加状態」と記
載している。

【００５９】かかる状態の液晶パネルにバックライトか
ら複数の偏光面を有する光を入射したばあい、第１の偏
光板６によりＢで示される方向に対して平行な偏光面を
有す光のみが第１の偏光板６を透過する。第１の偏光板
６を介して液晶パネルに入射された光の偏光面は液晶層
を通過する際も変化しない。その結果、液晶パネルから
出射された光の偏光面は、図３においてＣ₂で示される
方向に対して平行になり、第２の偏光板７で遮断され
る。したがって、図３に示される画素は黒表示になる。

【００６０】前述のようにして本実施の形態の液晶表示
装置は、画素において黒表示または白表示を行うことが
でき、さらに、前記下側第２電極間および上側第２電極
間に印加される電圧を、黒表示および白表示のときに印
加された電圧に対して中間の大きさにすることにより、
所望の中間調の表示を行うことができる。

【００６１】つぎに、各電極対のあいだで形成される横
方向電界、第１の偏光板の偏光軸、第２の偏光板の偏光
軸および液晶分子の長軸方向の関係を図４を用いてさら
に詳しく説明する。

【００６２】図４は、本発明の液晶表示装置の他の実施
の形態を示す説明図である。図４（ａ）には、図３に示
される上側基板から見た下側基板、２つの下側第１電
極、２つの下側第２電極および液晶分子が示されてい
る。なお、図４（ａ）に示される液晶分子は、図３に示
される複数の液晶分子のうち下側基板の最も近くに存在
する液晶分子であり、液晶分子３ａは２つの下側第１電
極間に形成された横方向電界を用いて長軸方向が制御さ
れた液晶分子を示し、液晶分子３ｂは２つの下側第２電
極間に形成された横方向電界を用いて長軸方向が制御さ
れた液晶分子を示す。また、図中Ｂで示される方向は第
１の偏光板の偏光軸に対して平行な方向である。さら
に、図４（ｂ）には、図３に示される第２の偏光板側か
ら見た上側基板、２つの上側第２電極および液晶分子が
示されている。なお、図４（ｂ）に示される液晶分子３
ｃは、図３に示される複数の液晶分子のうち、上側基板
の最も近くに存在する液晶分子である。また、図中Ｄで
示される方向は第２の偏光板の偏光軸に対して平行な方
向である。なお、図４においては、各電極対のあいだで
形成される横方向電界、第１の偏光板の偏光軸、第２の
偏光板の偏光軸および液晶分子の長軸方向の関係をより
明確に示すために、液晶分子は模式的に記載されてお
り、さらに電極対の大きさに対する液晶分子の大きさの
割合は一致していない。

【００６３】まず、図４（ａ）を用いて、下側基板１の
表面に形成される下側第２電極４ｅ、４ｆ間に電圧を印
加し、図中Ｈ₂で示される破線に対して平行な横方向電
界を下側第２電極４ｅ、４ｆ間に形成したばあいについ
て説明する。下側第２電極４ｅ、４ｆ間に横方向電界が
形成されると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３ｂ
は下側第２電極４ｅ、４ｆ間に形成された横方向電界に
ほぼ直交した状態になる。ここで、下側第２電極４ｅ、
４ｆ間に形成される横方向電界に対して平行な破線Ｈ₂
と液晶分子３ｂの長軸方向とがなす角度をφ_EL2と表
す。なお、φ_EL2の大きさは、下側第２電極４ｅ、４ｆ
間に印加する電圧の大きさを制御することにより変化さ
せうる。

【００６４】つぎに、図４（ａ）を用いて、下側基板１
の表面に形成される下側第１電極４ｃ、４ｄ間に電圧を
印加し、図中Ｈ₁で示される破線に対して平行な横方向
電界を下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成したばあいにつ
いて説明する。下側第１電極４ｃ、４ｄ間に横方向電界
が形成されると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３
ａは下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成された横方向電界
にほぼ直交した状態になる。ここで、下側第１電極４
ｃ、４ｄ間に形成される横方向電界に対して平行な破線
Ｈ₁と液晶分子３ａの長軸方向とがなす角度をφ_EL1と表
す。なお、φ_EL1の大きさは、下側第１電極４ｃ、４ｄ
間に印加する電圧の大きさを制御することにより変化さ
せうる。

【００６５】本実施の形態において、前記φ_EL2および
φ_EL1をかならずしも９０°にする必要はない。しか
し、液晶分子３ａの長軸方向と、液晶分子３ｂの長軸方
向とがなす角度をθ_twistとしたとき、高コントラスト
比の表示を実現するために、θ_twistを必ず９０°に設
定しておく必要がある。θ_twistを９０°に設定するに
は、図４に示されるＨ₁とＨ₂とが互いに直交するように
前記下側第１電極４ｃ、４ｄおよび前記下側第２電極４
ｅ、４ｆをそれぞれ配設し、さらに、下側第１電極４
ｃ、４ｄ間および前記下側第２電極４ｅ、４ｆ間にそれ
ぞれ形成される横方向電界の強度が同一になるように、
下側第１電極４ｃ、４ｄ間および前記下側第２電極４
ｅ、４ｆ間にそれぞれ印加する電圧の大きさを制御すれ
ばよい。

【００６６】さらに、高コントラスト比の表示を実現す
るために、下側第２電極４ｅ、４ｆ間に形成された横方
向電界にほぼ直交した状態になっている液晶分子３ｂの
長軸方向が、第１の偏光板の偏光軸に対して平行になる
ように、下側第２電極４ｅ、４ｆ間に印加される電圧の
大きさを制御する必要がある。

【００６７】また、前記Ｈ₁とＨ₂とが完全に直交してい
ないばあいにおいても、下側第１電極４ｃ、４ｄ間およ
び前記下側第２電極４ｅ、４ｆ間に形成される横方向電
界の強度をそれぞれ調整するために、下側第１電極４
ｃ、４ｄ間および前記下側第２電極４ｅ、４ｆ間に印加
する電圧の大きさをそれぞれ制御することによって、θ
twist を９０°に設定し、さらに、液晶分子３ｂの長軸
方向が、第１の偏光板に対して平行になるように設定す
ればよい。

【００６８】つぎに、図４（ｂ）を用いて、上側基板２
の表面に形成される上側第２電極５ｅ、５ｆ間に電圧を
印加し、図中Ｈ₃で示される破線に対して平行な横方向
電界を上側第２電極５ｅ、５ｆ間に形成したばあいにつ
いて説明する。上側第２電極５ｅ、５ｆ間に横方向電界
が形成されると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３
ｃは上側第２電極５ｅ、５ｆ間に形成された横方向電界
にほぼ直交した状態になる。ここで、上側第２電極５
ｅ、５ｆ間に形成される横方向電界に対して平行な破線
Ｈ₃と液晶分子３ｃの長軸方向とがなす角度をφ_EL3と表
す。なお、φ_EL3の大きさは、上側第２電極５ｅ、５ｆ
間に印加する電圧の大きくを制御することにより変化さ
せうる。

【００６９】本実施の形態において、前記φ_EL3をかな
らずしも９０°にする必要はない。しかし、高コントラ
スト比の表示を実現するために、図中Ｄで示される方向
に対して平行な第２の偏光板の偏光軸に対して、液晶分
子３ｃの長軸方向が直交するように上側第２電極５ｅ、
５ｆ間に印加される電圧の大きさを制御する必要があ
る。

【００７０】したがって、図４に示される上側第２電極
５ｅ、５ｆ間および下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成さ
れる２つの横方向電界を用いて、図３の左側に示される
画素を白表示にすることができ、図４に示される上側第
２電極５ｅ、５ｆ間および下側第２電極４ｅ、４ｆ間に
形成される２つの横方向電界を用いて、図３の右側に示
される画素を黒表示にすることができる。また、白表示
と黒表示とのあいだの中間調の表示は、２つの下側第１
電極間に印加される電圧の大きさを制御することにより
実現することができる。

【００７１】実施の形態５．前述の実施の形態４におい
ては、２つの横方向電界を用いて一組の液晶分子を螺旋
状にねじれた状態にした。したがって、実施の形態４に
おいては、実施の形態１において電圧無印加状態の一組
の液晶分子を螺旋状にねじれた状態にするために用いら
れている配向膜を、上側基板の表面および下側基板の表
面に配設する必要はない。これに対して、本実施の形態
においては、前述の実施の形態４において、２つの上側
第２電極間に形成される横方向電界を用いて長軸方向が
制御されていた液晶分子を、上側基板の表面に配設され
た配向膜を用いて制御し、さらに、前述の実施の形態４
において、２つの下側第２電極間に形成される横方向電
界を用いて長軸方向が制御されていた液晶分子を、下側
基板の表面に配設された配向膜を用いて制御する。

【００７２】つぎに、本実施の形態について図５を用い
てさらに詳しく説明する。図５は、本発明の液晶表示装
置の他の実施の形態を示す説明図である。図５には、液
晶パネルのうち、下側基板、上側基板、前記下側基板の
最も近くに存在する液晶分子、前記上側基板の最も近く
に存在する液晶分子および前記下側基板の表面に形成さ
れる１つの電極対が示されている。なお、図５におい
て、図４と同一の部分は同じ符号を用いて示した。

【００７３】図５（ａ）に示される下側基板１の表面に
は１つの電極対が形成される。該電極対は、図４（ａ）
に示される下側第１電極４ｃ、４ｄと同一の役割を果た
す電極対であり、図５（ａ）においても下側第１電極４
ｃ、４ｄと表す。図５（ａ）に示される液晶分子３ｄお
よび液晶分子３ｅは下側基板１の最も近くに存在する液
晶分子である。前記液晶分子３ｄは、液晶分子の長軸方
向を下側基板１および下側第１電極４ｃ、４ｄの表面に
配設された配向膜（図示せず）を用いて制御したときの
液晶分子であり、液晶分子３ｅは、液晶分子の長軸方向
を下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成された横方向電界を
用いて制御したときの液晶分子である。液晶分子３ｄの
長軸方向は、下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成された横
方向電界を用いて長軸方向が制御された液晶分子３ｅの
長軸方向に対して直交している。なお、図中Ｂで示され
る方向は、第１の偏光板の偏光軸に対して平行な方向で
あり、液晶分子３ｄの長軸方向に対して平行である。こ
こで、下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成される横方向電
界に対して平行な破線Ｈ₄と液晶分子３ｅの長軸方向と
がなす角度をφ_EL4と表す。本実施の形態において、前
記φ_EL4をかならずしも９０°にする必要はない。な
お、φ_EL4の大きさは、下側第１電極４ｃ、４ｄ間に印
加する電圧の大きさを制御することにより変化させう
る。

【００７４】図５（ｂ）に示される液晶分子３ｆは、上
側基板２の表面に配設された配向膜（図示せず）を用い
て長軸方向が制御された液晶分子である。液晶分子３ｆ
の長軸方向が、図５（ａ）に示される液晶分子３ｄの長
軸方向に対して平行となるよに、前記配向膜が上側基板
２の表面に配設される。

【００７５】したがって、前述の実施の形態４において
は、図４に示される上側第２電極５ｅ、５ｆ間および下
側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成される２つの横方向電界
を用いて液晶分子の長軸方向を制御し、図３の左側に示
される画素を白表示にしていたが、本実施の形態におい
ては、図５に示される下側第１電極４ｃ、４ｄ間に形成
される横方向電界および上側基板２の表面に配設される
配向膜を用いて液晶分子の長軸方向を制御し、画素を白
表示にすることができる。また、前述の実施の形態４に
おいては、図４に示される上側第２電極５ｅ、５ｆ間お
よび下側第２電極４ｅ、４ｆ間に形成される２つの横方
向電界を用いて液晶分子の長軸方向を制御し、図３の右
側に示される画素を黒表示にしていたが、本実施の形態
においては、図５に示される下側基板１および上側基板
２の表面に配設される配向膜を用いて液晶分子の長軸方
向を制御し、画素を黒表示にすることができる。また、
白表示と黒表示とのあいだの中間調の表示は、２つの下
側第１電極間に印加される電圧の大きさを制御すること
により実現することができる。

【００７６】実施の形態６．前述の実施の形態４におい
ては、第１の偏光板の偏光軸が第２の偏光板の偏光軸に
対して垂直になるように、第１の偏光板および第２の偏
光板を配設している。しかし、第１の偏光板の偏光軸が
第２の偏光板の偏光軸に対して平行になるように、第１
の偏光板および第２の偏光板を配設してもよい。

【００７７】つぎに、図６を用いて、第１の偏光板の偏
光軸が第２の偏光板の偏光軸に対して平行になるよう
に、第１の偏光板および第２の偏光板が配設されている
液晶表示装置について説明する。図６は、本発明の液晶
表示装置の他の実施の形態を示す説明図である。図６に
は、液晶パネルのうち、下側基板、上側基板、前記下側
基板の最も近くに存在する液晶分子、前記上側基板の最
も近くに存在する液晶分子、前記下側基板の表面に形成
される２つの電極対および前記上側基板の表面に形成さ
れる１つの電極対が示されている。なお、図６におい
て、図４と同一の部分は同じ符号を用いて示した。

【００７８】第１の偏光板の偏光軸が第２の偏光板の偏
光軸に対して平行になるように、第１の偏光板および第
２の偏光板が配設されたばあい、図６に示される上側第
２電極５ｅ、５ｆ間および下側第１電極４ｃ、４ｄ間に
形成される２つの横方向電界を用いて、画素を黒表示に
することができ、図６に示される上側第２電極５ｅ、５
ｆ間および下側第２電極４ｅ、４ｆ間に形成される２つ
の横方向電界を用いて、画素を白表示にすることができ
る。また、白表示と黒表示とのあいだの中間調の表示
は、２つの下側第１電極間に印加される電圧の大きさを
制御することにより実現することができる。

【００７９】実施の形態７．前述の実施の形態１〜６に
おいては、ツイスト角を９０°としていたが、ツイスト
角は９０°〜３６０°であればよく、ツイスト角をたと
えば２７０°にしてもよい。ツイスト角を２７０°とす
るときも、ツイスト角を９０°とするときと同様に、液
晶パネルから出射される光の偏光面は、第２の偏光板の
偏光軸に対して確実に平行または直交する。したがっ
て、鮮明、すなわち高コントラストの白表示または黒表
示が実現できる。また、ツイスト角をたとえば１８０°
〜２００°としてもよい。

【００８０】ツイスト角の大きさを制御するためには、
カイラル剤の濃度を大きくして、一組の液晶分子のうち
のある液晶分子の長軸方向と、かかる液晶分子に隣接す
る液晶分子の長軸方向とがなす角度の大きさを制御すれ
ばよい。

【００８１】実施の形態８．前述の実施の形態１〜６に
おいては、一画素に形成される電極対の数を、１つまた
は２つとしているが、３つ以上の電極対を一画素に形成
してもよい。

【００８２】また、前述の実施の形態１〜６において、
１つの電極対を２つの電極で構成しているが、１つの電
極対を３つ以上の電極で構成してもよく、１つの電極対
を構成する電極の数を増加させることにより、一画素内
の液晶分子を効果的に制御できるようになる。

【００８３】実施の形態９．前述の実施の形態１〜６に
おいては、液晶分子として誘電率ε⊥が誘電率ε‖より
大きい（ε‖＜ε⊥）、すなわち負の誘電率異方性を有
する液晶分子を用いているが、液晶分子として誘電率ε
⊥が誘電率ε‖より小さい（ε‖＞ε⊥）、すなわち正
の誘電率異方性を有する液晶分子を用いてもよい。前記
正の誘電率異方性を有する液晶分子としては、たとえば
ＺＬＩ−４７９２（商品名。メルク社製の液晶分子。）
などが用いられうる。

【００８４】つぎに、負の光学異方性を有する液晶分子
の代わりに前記正の光学異方性を有する液晶分子を用い
て、たとえば前述の実施の形態１を実施したばあいにつ
いて説明する。一般的に、正の光学異方性を有する液晶
分子は横方向電界に対して平行になる。したがって、図
２に示される第１の偏光板および第２の偏光板の偏光軸
に対する液晶分子の長軸方向を図２に示されるように設
定するためには、図２に示される下側電極４ａ、４ｂの
代わりに、該下側電極４ａ、４ｂに直交する電極対を下
側基板の表面に形成し、さらに図２に示される上側電極
５ａ、５ｂの代わりに、該下側電極５ａ、５ｂに直交す
る電極対を上側基板の表面に形成すればよい。

【００８５】前述の実施の形態１〜９のうち、実施の形
態４が配向膜を配設する必要がない点で最も好ましい。
また、下側基板および上側基板としては、ガラス基板、
石英基板または亜アルカリガラスを用いることが好まし
く、たとえば製造工程において行われる熱処理および薬
品処理などに対して充分な耐久性を有するなど、プロセ
ス適応性がよい点で、厚さ１ｍｍ程度の亜アルカリガラ
スを用いることが最も好ましい。電極対は、アルミニウ
ム（Ａｌ）の膜、クロム（Ｃｒ）の膜、またはＡｌおよ
びＣｒの膜からなることが好ましく、大面積にわたって
均一な膜を形成することが可能な点で、スパッタ法で形
成された厚さ０．０００１ｍｍ程度、幅０．０１ｍｍ程
度のＣｒの膜からなることが最も好ましい。第１の偏光
板および第２の偏光板としては、ヨウ素系偏光板または
染料系偏光板を用いることが好ましく、光を所望の偏光
状態にしうる度合、すなわち偏光度が高い点でヨウ素系
偏光板を用いることが最も好ましい。配向膜としては、
ポリイミドまたは酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を用いるこ
とが好ましく、配設する際に膜厚および配設する位置な
どを容易に制御できる点でポリイミドを用いることが最
も好ましい。バックライトとしては、冷陰極蛍光管また
は熱陰極蛍光管を用いた直下型バックライト、もしくは
冷陰極蛍光管または熱陰極蛍光管を用いたエッジライト
方式のバックライトを用いることが好ましく、低消費電
力化の点で冷陰極蛍光管を用いたエッジライト方式のバ
ックライトを用いることが最も好ましい。

【００８６】また、本発明の液晶表示方法および装置に
おいて、駆動部として、ＬＳＩを搭載したＴＣＰ（tape
carrier package）またはＬＳＩを周辺ガラス基板上に
実装したＣＯＧ（chip on glass）を用いてもよい。

【００８７】また、本発明の液晶表示方法および装置に
おいて、下側基板および（または）上側基板などに形成
される少なくとも１つの電極対に選択的に所望の大きさ
の電圧を印加するために、たとえばスイッチング素子を
介して駆動部から前記少なくとも１つの電極対に電気信
号を入力してもよい。前記スイッチング素子としては、
たとえば薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードを用い
ることが好ましく、スイッチング特性が優れている点で
薄膜トランジスタを用いることが最も好ましい。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、横方向電界を用いて液
晶分子の配向状態を制御することができるため、液晶分
子の長軸方向を下側基板および上側基板の表面に対して
常に平行に保ちつつ黒表示、白表示および黒表示と白表
示とのあいだの中間調の表示を行うことができる。した
がって、視野角の変化にともなうコントラスト比（輝度
のオンオフ比）の変動や、階調の反転を軽減することが
でき、視野角依存性を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる液晶分子と、液晶パネルに入
射される光の進行方向とを示す概略説明図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す斜
視説明図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す
斜視説明図である。

【図４】本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す
説明図である。

【図５】本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す
説明図である。

【図６】本発明の液晶表示装置の他の実施の形態を示す
説明図である。

【図７】従来の液晶表示装置の一部分を示す斜視説明図
である。

【図８】液晶分子と、液晶パネルに入射される光の進行
方向とを示す概略説明図である。

【符号の説明】

１下側基板２上側基板３液晶分子４ａ、４ｂ下側電極５ａ、５ｂ上側電極６第１の偏光板７第２の偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行に対向する２つの基板と、該
２つの基板のうち少なくとも一方の基板表面上に形成さ
れる少なくとも１つの電極対と、該少なくとも１つの電
極対に印加される所望の電圧によって前記少なくとも１
つの電極対ごとに形成される、前記２つの基板の表面に
対して平行な横方向電界により駆動され、かつ、前記２
つの基板間に挟持されてなる複数の液晶分子とからなる
液晶パネル、該液晶パネルを介して互いに対向して配設される第１の
偏光板および第２の偏光板、前記少なくとも１つの電極対に選択的に所望の電圧を印
加するための駆動部、ならびに前記第１の偏光板を介し
て前記液晶パネルの表面上に設けられるバックライトか
らなる液晶表示装置において、前記液晶パネルに画素が
形成されており、該画素は少なくとも１つの電極対を含
んでおり、該少なくとも１つの電極対ごとに形成される
横方向電界を制御して、前記複数の液晶分子の長軸方向
を前記２つの基板の表面に対して常に平行に保ちつつ黒
表示、白表示および黒表示と白表示とのあいだの中間調
の表示を前記画素において行うことを特徴とする液晶表
示方法。
【請求項２】（１）前記２つの基板のうち一方の基板
の最も近くに存在する液晶分子の長軸方向が前記他方の
基板の最も近くに存在する液晶分子の長軸方向に対して
所望の大きさのツイスト角度を有する状態、（２）前記
２つの基板のうち一方の基板の最も近くに存在する液晶
分子の長軸方向が前記他方の基板の最も近くに存在する
液晶分子の長軸方向に対して平行な状態、および（３）
前記２つの状態のあいだの中間的な状態のうち１つの状
態を実現し、さらに前記第１の偏光板を用いて、前記バ
ックライトから供給された、複数の偏光面を有する入射
光のうち所望の偏光面を有する光のみを前記液晶パネル
に入射し、前記液晶パネルから出射された光のうち所望
の偏光面を有する光のみが前記第２の偏光板を透過する
ように前記第２の偏光板を配設することにより、黒表
示、白表示および黒表示と白表示とのあいだの中間調の
表示を前記画素において行う請求項１記載の液晶表示方
法。
【請求項３】前記画素の少なくとも一方の基板表面に
おいて、少なくとも２つの横方向電界が形成されるよう
に、前記画素に前記複数の電極対が形成されており、前
記複数の電極対に印加される所望の電圧を制御すること
により、前記２つの基板のうち一方の基板の最も近くに
存在する複数の液晶分子の長軸方向が他方の基板の最も
近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向に対して所望
の大きさのツイスト角を有するように前記複数の液晶分
子の長軸方向を制御する請求項２記載の液晶表示方法。
【請求項４】前記２つの基板のうち一方の基板の最も
近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向が、他方の基
板の最も近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向に対
して９０°〜３６０°のツイスト角を有する請求項２記
載の液晶表示方法。
【請求項５】前記２つの基板のうち一方の基板の最も
近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向が、他方の基
板の最も近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向に対
して９０°のツイスト角を有する請求項４記載の液晶表
示方法。
【請求項６】前記２つの基板のうち一方の基板の最も
近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向が、他方の基
板の最も近くに存在する複数の液晶分子の長軸方向に対
して２７０°のツイスト角を有する請求項４記載の液晶
表示方法。
【請求項７】前記画素に含まれる電極対に電圧が印加
されていないとき、前記液晶分子の長軸方向の配向を、
前記液晶分子と前記２つの基板との境界部分に設けられ
た配向膜を用いて制御する請求項２記載の液晶表示方
法。
【請求項８】前記画素に含まれる電極対に電圧が印加
され、該電極対に横方向電界が形成されたときに、前記
液晶分子の長軸方向が前記電圧の方向に対して平行に配
向する性質を有する液晶分子を用いる請求項２記載の液
晶表示方法。
【請求項９】前記画素に含まれる電極対に電圧が印加
され、該電極対に横方向電界が形成されたときに、前記
液晶分子の長軸方向が前記電圧の方向に対して垂直に配
向する性質を有する液晶分子を用いる請求項２記載の液
晶表示方法。
【請求項１０】前記第１の偏光板の偏光軸が、第２の
偏光板の偏光軸に対して平行である請求項２記載の液晶
表示方法。
【請求項１１】前記第１の偏光板の偏光軸が、第２の
偏光板の偏光軸に対して垂直である請求項２記載の液晶
表示方法。
【請求項１２】前記画素が、液晶パネルにマトリクス
状に複数形成されてなる請求項１記載の液晶表示方法。
【請求項１３】互いに平行に対向する２つの基板と、
該２つの基板のうち少なくとも一方の基板表面上に形成
される少なくとも１つの電極対と、該少なくとも１つの
電極対に印加される所望の電圧によって前記少なくとも
１つの電極対ごとに形成される、前記２つの基板の表面
に対して平行な横方向電界により駆動され、かつ、前記
２つの基板間に挟持されてなる複数の液晶分子とからな
る液晶パネル、該液晶パネルを介して互いに対向して配設される第１の
偏光板および第２の偏光板、前記少なくとも１つの電極対に選択的に所望の電圧を印
加するための駆動部、ならびに前記第１の偏光板を介し
て前記液晶パネルの表面上に設けられるバックライトか
らなる液晶表示装置において、前記液晶パネルに画素が
形成されており、該画素は少なくとも１つの電極対を含
んでおり、該少なくとも１つの電極対ごとに形成される
横方向電界が制御されて、前記複数の液晶分子の長軸方
向が前記２つの基板の表面に対して常に平行に保たれつ
つ黒表示、白表示および黒表示と白表示とのあいだの中
間調の表示が前記画素において行われることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項１４】（１）前記２つの基板のうち一方の基
板の最も近くに存在する液晶分子の長軸方向が前記他方
の基板の最も近くに存在する液晶分子の長軸方向に対し
て所望の大きさのツイスト角度を有する状態、（２）前
記２つの基板のうち一方の基板の最も近くに存在する液
晶分子の長軸方向が前記他方の基板の最も近くに存在す
る液晶分子の長軸方向に対して平行な状態、および
（３）前記２つの状態のあいだの中間的な状態のうち１
つの状態が実現されるように液晶分子が駆動され、さら
に前記バックライトから供給された、複数の偏光面を有
する入射光のうち所望の偏光面を有する光のみが前記液
晶パネルに入射されるように前記第１の偏光板が配設さ
れ、前記液晶パネルから出射された光のうち所望の偏光
面を有する光のみが前記第２の偏光板を透過するように
前記第２の偏光板が配設されることにより、黒表示、白
表示および黒表示と白表示とのあいだの中間調の表示が
前記画素において行われる請求項１３記載の液晶表示装
置。
【請求項１５】前記画素が、液晶パネルにマトリクス
状に複数形成されてなる請求項１３記載の液晶表示装
置。