JP2001174820A

JP2001174820A - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2001174820A
Application number: JP36124499A
Authority: JP
Inventors: Eiji Chino; 英治千野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】低電圧駆動と広視野角を可能にする、高速応
答が可能な横電界モードの液晶表示装置、及びそれを備
える電子機器を提供する。【解決手段】基板１１、１２間に液晶層１６が挟持さ
れ、基板１１上に走査電極１３、絶縁層１４、信号電極
１５が形成される。信号電極１５の表面上には信号電極
１５の幅方向に向けて三角柱を倒した形状の縦断面三角
型の凸部１５ａが連続して繰り返し形成されてなる凹凸
部１５Ａが形成されている。信号電極１５の表面上にお
いて一画素を表示するための領域を複数の領域に分割
し、隣接する領域には異なる方向又は異なる形状に凹凸
部を形成するとより望ましい。電極１３、電極１５間に
所定の電圧パルスを印加すると液晶層１６は２つの安定
した配向状態に移行でき、初期状態と双安定状態のいず
れか一方の安定状態との間でスイッチングを行い、表示
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置及びそれを
備える電子機器に関し、特にネマティック液晶を挟持す
る対向する２枚の基板のうち、一方の基板上に走査電極
と信号電極とを形成する横電界モードの液晶装置及びそ
れを備える電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置においては、液晶層
を挟持する対向する２枚の基板の内表面上に透明電極を
形成し、この相対向する透明電極によって、液晶層に基
板に対し垂直な方向に電界を印加し、液晶層の配向を変
化させることにより表示を行う液晶表示装置が一般的で
あり、代表的なものとしてＴＮ（Twisted Nematic）モ
ード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなどが
ある。

【０００３】一方、近年、液晶層に基板に対しほぼ横方
向に電界を印加する横電界モードにより表示を行う液晶
表示装置が特公昭６３−２１９０７号などにより開示さ
れ、ＴＮモード、ＳＴＮモードなどに比較して高速応答
可能な液晶表示装置として知られている。横電界モード
の液晶表示装置において、電極は液晶を挟持する対向す
る２枚の基板のうち、下側の基板の内表面上にのみ形成
される。また、電極が下側の基板にのみ形成されるた
め、ＴＮモード、ＳＴＮモードなどのように透明である
必要はない。

【０００４】従来の横電界モードの液晶表示装置１００
の概略断面図を図７(a)に示し、この液晶表示装置の構
造を説明する。図７(a)において、基板１０１と対向基
板１０２とがシール材１０７を介して所定の間隔で貼着
され、基板１０１、対向基板１０２間に液晶層１０６が
挟持されている。基板１０１上には走査電極１０３が形
成され、走査電極１０３を形成した基板１０１上には絶
縁層１０４が形成され、絶縁層１０４上には信号電極１
０５が形成される。走査電極１０３及び信号電極１０５
を上方から見たときの平面図を図７(b)に示す。走査電
極１０３及び信号電極１０５は図７(b)に示すように、
櫛歯状に形成されている。

【０００５】また、図示では省略しているが、信号電極
１０５を形成した基板１０１、及び対向基板１０２上に
は液晶を配向するための配向膜が形成されている。

【０００６】配向膜に垂直配向処理を施した場合、図８
(a)に示すように、初期状態において、液晶層１０６の
液晶分子１０６ａは基板１０１、１０２に対し、垂直方
向に配向する。この液晶表示装置１００において、走査
電極１０３、信号電極１０５間に電圧を印加すると、図
８(b)に示すように基板１０１、１０２に対しほぼ横方
向に電界が印加され、電界の影響を受けた液晶分子１０
６ａは電界と同一の方向に配向を変化させる。図８
(a)、(b)に示す液晶層１０６の配向状態を光学的に識別
することにより表示が可能となる。また、電界により液
晶分子１０６ａの配向が変化する範囲が表示可能領域Ｄ
となり、印加する電圧が大きくなるほど、表示可能領域
Ｄは大きくなる。また、信号電極１０５と液晶層１０６
との間に、表示可能領域Ｄに対応するように、カラーフ
ィルター層を構成する着色層を形成することによりカラ
ー表示も可能である。

【０００７】液晶層内のすべての液晶分子の配向を変化
させるＴＮモード、ＳＴＮモード等に比較して、横電界
モードの液晶表示装置１００においては、図８(a)、(b)
に示すように配向が変化する液晶分子１０６ａの数が少
ないので、高速応答することが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の液晶表示装置１
００において、印加する電圧が大きくなるほど、表示可
能領域Ｄは大きくなるが、７〜８［Ｖ］を印加したとこ
ろで、それ以上電圧を印加しても表示可能領域Ｄは変化
しなくなる。したがって、通常の横電界モードの液晶表
示装置１００において、広範囲な表示可能領域Ｄを得る
ためには７〜８［Ｖ］程度の高電圧を印加する必要があ
る。そのため、より低電圧で駆動できる横電界モードの
液晶表示装置が求められている。

【０００９】また、一般の液晶表示装置２００において
は、図９(a)に示すように画面に対し垂直方向Ｈから観
察する場合には良好に表示されるが、垂直方向Ｈから角
度αの方向から観察する場合には、αが大きくなるに従
って、階調誤差が大きくなり、コントラストが低下する
という問題がある。

【００１０】例として、電圧を印加した時のＳＴＮモー
ドの液晶表示装置３００を模式的に図９(b)に示し、こ
の問題を説明する。液晶表示装置３００において、基板
３０１、対向基板３０２間に液晶層３０３が挟持され、
基板３０１、３０２上には透明電極等が形成されている
が、図示は省略している。

【００１１】一般の液晶表示装置において、視角特性は
液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）と、セル厚（ｄ）に依
存することが知られているが、液晶表示装置３００に電
圧を印加した後、液晶層３０３内の液晶分子３０３ａ
は、例えば図９(b)に示すように配向しているため、観
察する方向(A)〜(C)によって、実行的な屈折率異方性
（Δｎ）は異なった値を示す。そのため、観察する方向
によって、視野特性が変化し、上記のコントラスト低下
の問題が生じる。表示が良好に観察される範囲のαは視
野角とよばれ、より広視野角で良好な表示が観察される
液晶表示装置が求められている。

【００１２】そこで、本発明は上記問題点を解決し、低
電圧駆動と広視野角を可能にする、高速応答が可能な横
電界モードの液晶表示装置、及びそれを備える電子機器
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者が上記課題を解
決すべく検討を行った結果、上記の横電界モードの液晶
表示装置１００に、表示モードとして、ネマティック液
晶層を用い、２つの安定した配向状態（双安定状態）を
有するＺＢＤ（Zenithal bistable device）モードを適
用すると、低電圧で駆動でき、高速応答が可能になり、
メモリー性も有する優れた表示品質の液晶表示装置を得
られることを見出した。

【００１４】ここで、ＺＢＤモードについて説明する。
ＺＢＤモードは、ネマティック液晶層を挟持する対向す
る２枚の基板の内表面上に透明電極を形成し、液晶層に
基板に対し垂直方向に電界を印加する液晶表示装置にお
いて、見出された。

【００１５】一般に、液晶層の配向は液晶層の界面にお
いて接触する配向膜や電極表面の形状により制御できる
ことが知られているが、ＺＢＤモードでは液晶層を挟持
する２枚の基板の少なくとも一方の表面上に形成される
透明電極表面上にフォトリソグラフィー法などにより所
定の傾斜面部を有する多数の凹凸部を形成するように処
理を行うことにより、液晶層に所定の電圧パルスをかけ
たときに高ティルト、低ティルトの２つの安定した配向
状態（双安定状態）を有することを利用し、この双安定
状態間、若しくは電圧を印加する前の初期状態と電圧印
加後に双安定状態から選択される一方の安定状態との間
でスイッチングを行うことを特徴としている。

【００１６】例として、図１０に単純マトリックスタイ
プのＺＢＤモードの液晶表示装置４００の構造を示す概
略断面図を示す。図１０において、基板４０１と対向基
板４０２とがシール材４０６を介して所定の間隔で貼着
され、基板４０１、対向基板４０２間にネマティック液
晶層４０３が挟持されている。基板４０１、対向基板４
０２の内表面上にはストライプ状の透明電極４０４、４
０５が形成されている。透明電極４０４上には、透明電
極４０４の幅方向（図示左右方向）に向けて、三角柱を
倒した形状の縦断面非対称の三角型の凸部４０４ａが連
続して繰り返し形成されてなる凹凸部４０４Ａが形成さ
れている。凸部４０４ａの高さｈ_A10は１×１０^-6ｍ以
上、傾斜角θ_A10、θ_A20の少なくとも一方は４５〜６０
度に設定され、通常の配向膜の配向処理よりもはるかに
大きいプレティルト角が形成される。

【００１７】液晶層４０３に所定の電圧パルスを印加す
ると、液晶層４０３は図１１(a)に示す高ティルト安定
状態、図１１(b)に示す低ティルト安定状態の２つの安
定した状態（双安定状態）に移行することができる。

【００１８】所定の電圧パルスを印加後に、液晶層４０
３が図１１(a)に示す高ティルト安定状態あるいは図１
１(b)に示す低ティルト安定状態に移行するために必要
なエネルギーは、透明電極４０４上に形成される凸部４
０４ａの形状、すなわち凸部４０４ａの高さｈ_A10や傾
斜角θ_A10、θ_A20などに依存し、高ティルト安定状態に
移行するために必要なエネルギーと低ティルト安定状態
に移行するために必要なエネルギーとが等しいときに双
安定状態を得ることができる。

【００１９】また、透明電極４０４上に形成される凸部
４０４ａの縦断面の形状は図１０に示すような非対称の
三角型に限らず、対称な三角型でもよいが、その場合に
は双安定状態を得るために傾斜角θ_A10、θ_A20を非対称
な三角型の場合より大きく設定する必要がある。また、
凹凸部４０４Ａは三角柱を倒した形状の縦断面三角型の
凸部が連続して繰り返し形成されてなるものに限らず、
所定の傾斜面部を有する凸部が連続して繰り返し形成さ
れてなるような所定の凹凸部であればよい。

【００２０】また、図１１(a)、(b)に示す高ティルト安
定状態、低ティルト安定状態の２つの配向状態は安定で
あり、メモリー性、すなわち一定時間その配向状態を維
持できる性質を有する。メモリー性を有することによ
り、時間が経過しても次の信号が来るまで画像に変化が
生じないため表示品質の優れたものとなる。

【００２１】図１２(a)、(b)にＺＢＤモードを利用した
スイッチングの例を示す。図１２(a)、(b)において、４
０３ａは液晶分子を示す。透明電極４０５の表面上には
配向膜が形成されるなどして垂直配向処理が施されてい
る。電圧パルスを印加する前の初期状態において、液晶
層４０３は図１２(a)に示すように、垂直配向状態にな
っているが、所定の電圧パルスＶ１０を印加すると図１
２(b)に示すように、凹凸部４０４Ａ付近の液晶分子４
０３ａは凸部４０４ａの傾斜面部に対し平行になるよう
に配向状態を変化させ、図１１(a)で示した高ティルト
安定状態に移行する。また、図１２(b)に示す配向状態
に、電圧パルスＶ１０の逆電圧パルスＶ２０を印加する
と液晶層４０３は再び、図１２(a)に示す垂直配向状態
に移行する。このように所定の電圧パルスＶ１０又は逆
電圧パルスＶ２０を印加することにより、液晶層４０３
の配向状態を図１２(a)、(b)に示す２つの配向状態に変
化させ、これら２つの配向状態を光学的に識別すること
により、表示が可能となる。

【００２２】液晶表示装置４００に電圧パルスＶ１０と
逆電圧パルスＶ２０を交互に印加したときの光学的な応
答の例を図１３に示す。図１３に示すデータは、屈折率
率異方性Δｎが０．２２５のネマティック液晶を用い
た、セルギャップが２．３×１０^-6ｍの液晶パネルでの
計測例であり、応答は光の透過率の変動を示している。
電圧パルスＶ１０と逆電圧パルスＶ２０を交互に印加す
ることによりスイッチングが可能であり、またτon＝２
０ｍｓ、τoff＝１ｍｓであったので、高速に応答して
いることが示唆される。また、この図から図１２(b)に
示す配向状態が所定時間維持されている、すなわちメモ
リー性を有することも示唆される。

【００２３】本発明者はＺＢＤモードにおいて図１２
(b)に示す配向状態が、横電界モードにおいて図８(b)に
示す配向状態に類似していることに着目し、横電界モー
ドにＺＢＤモードを適用すると、所定の電圧パルスを印
加後に液晶層が配向状態を移行する速度が高速化され、
また、液晶層の配向状態は低電圧でも移行することを見
出した。すなわち、横電界モードにＺＢＤモードを適用
することにより、例えば３〜４［Ｖ］の低電圧で駆動で
き、ＺＢＤモードを適用しない横電界モードのみの場合
に比較して、さらに高速応答が可能になり、メモリー性
も有する優れた液晶表示装置を得られることを見出し
た。

【００２４】そこで、上記課題を解決するために本発明
が講じた第一の手段は、ネマティック液晶層を挟持する
対向する２枚の基板のうち、一方の基板上に走査電極と
信号電極とが形成されてなる液晶装置において、走査電
極と信号電極のうち少なくとも一方の電極表面上に所定
の傾斜面部を有する多数の凹凸部を形成したことを特徴
とし、所定の電圧パルスを印加後に前記液晶層が初期状
態とは異なる２つの安定した配向状態を有し、極性の異
なる電圧パルスを印加することにより、前記初期状態
と、前記２つの安定した配向状態のうちいずれか一方の
配向状態との間でスイッチングを行うことを特徴とす
る。

【００２５】また、前記凹凸部は、前記電極表面上の所
定方向に向けて、三角柱を倒した形状の縦断面非対称の
三角型の凸部を連続して繰り返し形成したものであるこ
とが望ましい。このとき、凸部の高さは０．１〜１０×
１０^-6ｍ、凸部の少なくとも一方の傾斜面部の傾斜角は
１５〜７５度に設定されていることが望ましい。

【００２６】また、前記凹凸部は、前記電極表面上の所
定方向に向けて、三角柱を倒した形状の縦断面対称の三
角型の凸部を連続して繰り返し形成したものであっても
よい。このとき、凸部の高さは０．１〜１０×１０
^-6ｍ、凸部の傾斜面部の傾斜角は１５〜７５度に設定さ
れていることが望ましい。

【００２７】次に、本発明者は、ＺＢＤモードにおい
て、走査電極と信号電極に電流を流したときに、走査電
極と信号電極のうち一方の電極表面上において、該電極
１本ともう一方の電極１本との間で電界が発生する領域
を複数の領域に分割し、該電極表面上の各領域内に、所
定の方向に向けて、三角柱を倒した形状の縦断面三角型
の凸部が連続して繰り返し形成されてなる凹凸部を形成
し、かつ隣接する領域には異なる方向又は異なる形状に
凹凸部を形成することにより広視野角を実現できること
を見出した。

【００２８】ＴＮモード、ＳＴＮモードなどの液晶表示
装置においては、広視野角を得るための方法としてマル
チドメイン法という方法が知られている。一画素内に複
数の液晶ドメインを形成すると、画素の光学特性（視角
特性）はそれぞれの液晶ドメインの合成されたものとな
り、このドメインの方向がそれぞれ異なれば光学特性
（視覚特性）の異方性は解消される。ＳＴＮモードなど
の液晶表示装置では上下方向の視角異方性が顕著である
ため、上下の視角依存性が反対の２つの液晶ドメインを
形成することにより、上下方向の視角特性の異方性を解
消できる。

【００２９】具体例として、ＳＴＮモードの液晶表示装
置３００について説明する。図１４に液晶表示装置３０
０の一画素分を拡大して示す。図１４において、基板３
０１、対向基板３０２間には液晶層３０３が挟持され、
基板３０１、対向基板３０２上には透明電極が形成され
ているが、図示は省略している。また、図１４におい
て、３０３ａは液晶分子を示している。透明電極を形成
した基板３０１、対向基板３０２上には配向膜３０４が
形成されている。基板３０１上に形成された配向膜３０
４を図示左右の２つの領域３０４ａ、３０４ｂに分割
し、上下方向（図示左右方向）の視角依存性が反対の配
向処理を施す。その結果、液晶層３０３内において、上
下の視角依存性が反対の液晶ドメイン３０３Ａ、３０３
Ｂが形成される。上下の視角依存性が反対の液晶ドメイ
ンが形成されることにより、上下方向の視覚特性の異方
性を解消することができる。

【００３０】本発明者はこのマルチドメイン法を本発明
に適用することにより、すなわち一画素を表示するため
の電極表面上を複数の領域に分割し、それぞれの領域内
において、隣接する領域とは異なる方向または異なる形
状に凹凸部を形成することにより一画素内に複数の液晶
ドメインを形成し、その結果、視角異方性を解消し、広
視野角を得ることができることを見出した。

【００３１】そこで、上記課題を解決するために本発明
が講じた第二の手段は、先に記載の請求項において、前
記走査電極と前記信号電極に電流を流したときに、前記
走査電極と前記信号電極のうち一方の電極表面上におい
て、該電極１本ともう一方の電極１本との間で電界が発
生する領域を複数の領域に分割し、該電極表面上の各領
域内に、所定の方向に向けて、三角柱を倒した形状の縦
断面三角型の凸部が連続して繰り返し形成されてなる前
記凹凸部を形成し、かつ隣接する領域には異なる方向又
は異なる形状に前記凹凸部を形成したことを特徴とす
る。また、以上の手段により得られる液晶装置を備える
ことにより、低電圧駆動と高速応答が可能で、広視野角
を有する表示品質に優れた各種の電子機器を構成するこ
とができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。

【００３３】第１実施形態図１(a)には本発明に係る第１実施形態の横電界モード
の単純マトリックスタイプの液晶表示装置１０の概略断
面図を示し、図１(b)には液晶表示装置１０の一部分の
斜視図を示す。図１(a)、図１(b)において同じ構成要素
には同じ符号を付している。

【００３４】図１(a)、図１(b)に示すように、ガラス等
からなる基板１１と対向基板１２とがシール材１７を介
して所定の間隔で貼着され、基板１１、対向基板１２間
にネマティック液晶層１６が挟持されている。基板１１
上にはストライプ状に走査電極１３が形成され、走査電
極１３を形成した基板１１上には絶縁層１４が形成さ
れ、絶縁層１４上にストライプ状に信号電極１５が形成
される。図面上では簡略化のために１本の走査電極１
３、１本又は２本の信号電極１５のみを示しているが、
実際の液晶表示装置として必要な画素数に合わせた数
（例えば、数１０本〜数１０００本）の走査電極１３、
信号電極１５を形成するものとする。

【００３５】信号電極１５の表面上にはフォトリソグラ
フィー法などにより、表面処理を行い、信号電極１５の
幅方向（図示左右方向）に向けて、三角柱を倒した形状
の縦断面非対称の三角型の凸部１５ａが連続して繰り返
し形成されてなる凹凸部１５Ａが形成されている。凸部
１５ａの高さｈ_A1は０．１〜１０×１０^-6ｍ、傾斜角θ
_A1、θ_A2の少なくとも一方は１５〜７５度に設定され、
通常の配向膜の配向処理よりもはるかに大きいプレティ
ルト角が形成される。また、対向基板１２上には配向膜
が形成されるなどして所定の配向処理が施される。

【００３６】信号電極１５上に凹凸部１５Ａを形成する
ことにより、走査電極１３、信号電極１５間に所定の電
圧パルスを印加した後、液晶層１６は図１１(a)、(b)に
示した高ティルト安定状態、低ティルト安定状態の２つ
の安定な配向状態に移行することができ、ＺＢＤモード
による表示が可能となる。

【００３７】対向基板１２上に垂直配向処理を施した場
合、図２(a)に示すように、初期状態において、液晶層
１６の液晶分子１６ａは基板１１、対向基板１２に対
し、垂直方向に配向する。

【００３８】この液晶表示装置１０において、走査電極
１３、信号電極１５間に所定の電圧パルスＶ１を印加す
ると、横電界モードにより、基板１１、対向基板１２に
対しほぼ横方向に電界が印加され、電界の影響を受けた
液晶分子１６ａは電界と同一の方向に配向状態を変化さ
せる。一方、走査電極１３、信号電極１５間に所定の電
圧パルスＶ１を印加すると、凹凸部１５Ａに起因するＺ
ＢＤモードにより、液晶層１６は図１１(a)に示す高テ
ィルト安定状態に移行し、凹凸部１５Ａ付近の液晶分子
１６ａは凸部１５ａの傾斜面部に平行になるように配向
状態を変化させる。

【００３９】前者の横電界モードによる液晶層１６の配
向状態の変化と、後者のＺＢＤモードによる液晶層１６
の配向状態の変化は同様の変化であり、これらの配向状
態の変化が合成され、液晶層１６は図２(b)に示す配向
状態に移行する。この液晶層１６の配向状態の移行は、
横電界モードのみの場合、すなわち信号電極１５上に凹
凸部１５Ａを形成しない場合に比較して加速され、低電
圧でも容易に進行する。

【００４０】また、図２(b)に示す配向状態に電圧パル
スＶ１の逆電圧パルスＶ２を印加することにより、図２
(a)に示す垂直配向状態に戻すことが可能である。図２
(a)、(b)に示す液晶層１６の配向状態を光学的に識別す
ることができるため、表示が可能となる。また、図２
(a)、(b)に示す液晶層１６の配向状態は安定であるの
で、メモリー性、すなわち一定時間その配向状態を維持
できる性質を有する。メモリー性を有することにより、
時間が経過しても次の信号が来るまで画像に変化が生じ
ないため表示品質の優れたものとなる。

【００４１】液晶表示装置１０においては、図２(a)、
(b)で示したように、液晶分子１６ａが配向を変化する
範囲、すなわち走査電極１３と信号電極１５間で電界が
発生する領域が表示可能領域となり、１本の走査電極１
３と１本の信号電極１５との間で電界が発生する領域が
表示の最小単位である画素となる。

【００４２】図３(a)に走査電極１３、信号電極１５を
上方から見た時の平面図を示すと、画素は符号１８で表
される。図３(b)に示すように、個々の画素１８に対応
するように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）などの着色
層１９を形成したカラーフィルター層を、信号電極１５
と液晶層１６との間に形成することにより、カラー表示
も可能となる。

【００４３】本実施形態において、信号電極１５の表面
上に形成した凸部１５ａの縦断面の形状は非対称の三角
型であるが、本発明はこれに限らず対称の三角型でもよ
い。ただし、その場合には双安定状態を得るために凸部
１５ａの高さｈ_A1を０．１〜１０×１０^-6ｍ、傾斜角θ
_A1、θ_A2を１５〜７５度と、縦断面が非対称の三角型の
場合よりも傾斜面部の勾配を大きく設定する必要があ
る。また、凹凸部１５Ａは三角柱を倒した形状の縦断面
三角型の凸部が連続して繰り返し形成されてなるものに
限らず、所定の傾斜面部を有する凸部が連続して繰り返
し形成されてなるような所定の凹凸部であればよい。ま
た、本実施形態において、凹凸部は信号電極１５の表面
上にのみ形成したが、走査電極１３、信号電極１５のい
ずれか一方あるいは両方の表面上に形成すればよい。

【００４４】本発明はこのように、横電界モードにおい
て少なくとも一方の電極表面上に所定の傾斜面部を有す
る多数の凹凸部を形成することにより、低電圧駆動と高
速応答が可能で、メモリー性を有する優れた表示品質の
液晶表示装置を提供することができる。

【００４５】第２実施形態図４(a)には本発明に係る第２実施形態の横電界モード
の単純マトリックスタイプの液晶表示装置２０の概略断
面図を示す。

【００４６】図４(a)において、ガラス等からなる基板
１１と対向基板１２とがシール材１７を介して所定の間
隔で貼着され、基板１１、対向基板１２間にネマティッ
ク液晶層１６が挟持されている。基板１１上にはストラ
イプ状に走査電極１３が形成され、走査電極１３を形成
した基板１１上には絶縁層１４が形成され、絶縁層１４
上にストライプ状に信号電極２５が形成される。対向基
板１２上には配向膜が形成されるなどして配向処理が施
される。図面上では簡略化のために１本の走査電極１
３、２本の信号電極２５のみを示しているが、実際の液
晶表示装置として必要な画素数に合わせた数（例えば、
数１０本〜数１０００本）の走査電極１３、信号電極２
５を形成するものとする。

【００４７】液晶表示装置２０において、走査電極１３
と信号電極２５に電流を流したときに、１本の走査電極
１３と１本の信号電極２５との間に電界が発生する領域
が表示の最小単位である画素となる。

【００４８】図４(b)に、信号電極２５において、一画
素を表示するための領域を拡大して示す。図４(b)に示
すように信号電極２５の表面上において、一画素を表示
するための領域を４つの領域Ａ１〜Ｄ１に分割し、それ
ぞれの領域内において、フォトリソグラフィー法などに
より、三角柱を倒した形状の縦断面非対称の三角型の凸
部２５ａが連続して繰り返し形成されてなる凹凸部２５
Ａ〜２５Ｄが形成されている。凸部２５ａの高さｈ_A2は
０．１〜１０×１０^-6ｍ、傾斜角θ_A3、θ_A4の少なくと
も一方は１５〜７５度に設定され、通常の配向膜の配向
処理よりもはるかに大きいプレティルト角が形成され
る。ここで、Ａ１とＤ１、Ｂ１とＣ１には同一方向に凹
凸部を形成するが、凹凸部２５Ａ（２５Ｄ）と２５Ｂ
（２５Ｃ）の方向は互いに垂直の関係になるように凹凸
部２５Ａ〜２５Ｄを形成する。

【００４９】液晶表示装置２０は横電界モードにＺＢＤ
モードを適用したものであるので、第１実施形態で説明
したように、低電圧で駆動でき、高速応答可能なメモリ
ー性を有する優れた液晶表示装置である。さらに、信号
電極２５の表面上において、一画素を表示するための領
域を４つの領域に分割し、図４(b)に示すように凹凸部
２５Ａ〜２５Ｄを形成することにより、一画素内の液晶
層１６に４つの液晶ドメインを発現することができるの
で、視角異方性を解消し、広視野角を実現することがで
きる。

【００５０】本実施形態において、信号電極２５の表面
上において一画素を表示するための領域を４つの領域に
分割しているが、本発明はこれに限らず、信号電極２５
の表面上において一画素を表示するための領域を２以上
の複数の領域に分割し、隣接する領域には異なる方向に
凹凸部を形成すればよい。

【００５１】また、本実施形態において、信号電極２５
の表面上に形成した凸部２５ａの縦断面の形状は非対称
の三角型であるが、本発明はこれに限らず対称の三角型
でもよい。ただし、その場合には双安定状態を得るため
に高さｈ_A2を０．１〜１０×１０^-6ｍ、傾斜角θ_A3、θ
_A4を１５〜７５度と、縦断面が非対称の場合よりも傾斜
面部の勾配を大きく設定する必要がある。また、凹凸部
２５Ａ〜２５Ｄは三角柱を倒した形状の縦断面三角型の
凸部が連続して繰り返し形成されてなるものに限らず、
所定の傾斜面部を有する凸部が連続して繰り返し形成さ
れてなるような所定の凹凸部であればよい。また、本実
施形態において、凹凸部は信号電極２５の表面上にのみ
形成したが、走査電極１３、信号電極２５のいずれか一
方または両方の表面上に形成すればよい。

【００５２】本発明はこのように、横電界モードにおい
て少なくとも一方の電極表面上において一画素を表示す
るための領域を複数の領域に分割し、隣接する領域には
異なる方向に所定の凹凸部を形成することにより、一画
素内の液晶層に複数の液晶ドメインを発現することがで
きるので、視角異方性を解消し、広視野角を有する表示
品質の優れた液晶表示装置を提供することができる。

【００５３】第３実施形態図５(a)には本発明に係る第３実施形態の横電界モード
の単純マトリックスタイプの液晶表示装置３０の概略断
面図を示す。

【００５４】図５(a)において、ガラス等からなる基板
１１、対向基板１２間にネマティック液晶層１６が挟持
されている。基板１１上にはストライプ状に走査電極１
３が形成され、走査電極１３を形成した基板１１上には
絶縁層１４が形成され、絶縁層１４上にストライプ状に
信号電極３５が形成される。対向基板１２上には配向膜
が形成されるなどして配向処理が施される。図面上では
簡略化のために１本の走査電極１３、２本の信号電極３
５のみを示しているが、実際の液晶表示装置として必要
な画素数に合わせた数（例えば、数１０本〜数１０００
本）の走査電極１３、信号電極３５を形成するものとす
る。

【００５５】液晶表示装置３０において、走査電極１３
と信号電極３５に電流を流したときに、１本の走査電極
１３と１本の信号電極３５との間に電界が発生する領域
が表示の最小単位である画素となる。

【００５６】図５(b)に、信号電極３５において、一画
素を表示するための領域を拡大して示す。図５(b)に示
すように信号電極３５の表面上において一画素を表示す
るための領域を４つの領域Ａ２〜Ｄ２に分割し、Ａ２、
Ｄ２にはフォトリソグラフィー法などにより、三角柱を
倒した形状の縦断面非対称の三角型の凸部３５ａが連続
して繰り返し形成されてなる凹凸部３５Ａ、３５Ｄが形
成され、Ｂ２、Ｃ２には三角柱を倒した形状の縦断面非
対称の三角型の凸部３５ｂが連続して繰り返し形成され
てなる凹凸部３５Ｂ、３５Ｃが形成されている。ここ
で、凸部３５ａを左右反転すると３５ｂになるように構
成する。凸部３５ａ、３５ｂの高さｈ_A3は０．１〜１０
×１０^-6ｍ、傾斜角θ_A5、θ_A6の少なくとも一方は１５
〜７５度に設定され、通常の配向膜の配向処理よりもは
るかに大きいプレティルト角が形成される。

【００５７】液晶表示装置３０は横電界モードにＺＢＤ
モードを適用したものであるので、第１実施形態で説明
したように、低電圧で駆動でき、高速応答可能なメモリ
ー性を有する優れた液晶表示装置である。さらに、信号
電極３５の表面上において一画素を表示するための領域
を４つの領域に分割し、図５(b)に示すように凹凸部３
５Ａ〜３５Ｄを形成することにより、一画素内の液晶層
１６に４つの液晶ドメインを発現することができるの
で、視角異方性を解消し、広視野角を実現することがで
きる。

【００５８】また、本実施形態において、信号電極３５
の表面上を４つの領域に分割しているが、本発明はこれ
に限らず、信号電極３５の表面上において一画素を表示
するための領域を２以上の複数の領域に分割し、隣接す
る領域には異なる形状の凸部が連続して繰り返し形成さ
れてなる凹凸部を形成すればよい。

【００５９】また、凹凸部３５Ａ〜３５Ｄは三角柱を倒
した形状の縦断面非対称の三角型の凸部が連続して繰り
返し形成されてなるものに限らず、所定の傾斜面部を有
する凸部が連続して繰り返し形成されてなるような所定
の凹凸部であればよい。また、本実施形態において、凹
凸部は信号電極３５の表面上にのみ形成したが、走査電
極１３、信号電極３５のいずれか一方または両方の表面
上に形成すればよい。

【００６０】本発明はこのように、横電界モードにおい
て少なくとも一方の電極表面上において一画素を表示す
るための領域を複数の領域に分割し、隣接する領域には
異なる形状の所定の凹凸部を形成することにより、一画
素内の液晶層に複数の液晶ドメインを発現することがで
きるので、視角異方性を解消し、広視野角を有する表示
品質の優れた液晶表示装置を提供することができる。

【００６１】次に、前記の第１〜第３実施形態の液晶表
示装置１０、２０、３０のいずれかを備えた電子機器の
具体例について説明する。

【００６２】図６(a)は携帯電話の一例を示した斜視図
である。図６(a)において、４０は携帯電話本体を示
し、４１は前記の液晶表示装置１０、２０、３０のいず
れかを備えた液晶表示部を示している。

【００６３】図６(b)はワープロ、パソコンなどの携帯
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６(b)
において、５０は情報処理装置、５１はキーボードなど
の入力部、５３は情報処理本体、５２は前記の液晶表示
装置１０、２０、３０のいずれかを備えた液晶表示部を
示している。

【００６４】図６(c)は腕時計型電子機器の一例を示し
た斜視図である。図６(c)において、６０は時計本体を
示し、６１は前記の液晶表示装置１０、２０、３０のい
ずれかを備えた液晶表示部を示している。

【００６５】図６(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器
は、前記の液晶表示装置１０、２０、３０のいずれかを
備えたものであるので、低電圧駆動と高速応答が可能
で、メモリー性を有する優れた表示品質のものとなる。
また、特に前記の液晶表示装置２０又は３０のいずれか
を備えた場合にはさらに広視野角を有する表示品質の優
れたものとなる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、横
電界モードにおいて、少なくとも一方の電極表面上に所
定の傾斜面部を有する多数の凹凸部を形成することによ
り、低電圧駆動と高速応答が可能で、メモリー性を有す
る優れた表示品質の液晶表示装置、及びそれを備える電
子機器を提供することができる。

【００６７】また、本発明によれば、横電界モードにお
いて、一方の電極表面上において、一画素を表示するた
めの領域を複数の領域に分割し、隣接する領域には異な
る方向又は異なる形状に凹凸部を形成することにより、
一画素内の液晶層に複数の液晶ドメインを発現すること
ができるので、視角異方性を解消し、広視野角を有する
優れた表示品質の液晶表示装置、及びそれを備える電子
機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a)は本発明に係る第１実施形態の液晶
表示装置の構造を示す概略断面図、図１(b)は本発明に
係る第１実施形態の液晶表示装置の一部分の構造を示す
斜視図である。

【図２】図２(a)、(b)は本発明に係る第１実施形態の
液晶表示装置におけるスイッチングの例を示す概略図で
ある。

【図３】図３(a)は本発明に係る第１実施形態の液晶
表示装置の表示可能領域を示す平面図、図３(b)は本発
明に係る第１実施形態の液晶表示装置においてカラー表
示を行う時の構造を示す平面図である。

【図４】図４(a)は本発明に係る第２実施形態の液晶
表示装置の構造を示す概略断面図、図４(b)は本発明に
係る第２実施形態の液晶表示装置の一画素内の信号電極
の表面を拡大して示す図である。

【図５】図５(a)は本発明に係る第３実施形態の液晶
表示装置の構造を示す概略断面図、図５(b)は本発明に
係る第３実施形態の液晶表示装置の一画素内の信号電極
の表面を拡大して示す図である。

【図６】図６(a)は上記実施形態を備えた携帯電話の
一例を示す図、図６(b)は上記実施形態を備えた携帯型
情報処理装置の一例を示す図、図６(c)は上記実施形態
を備えた腕時計型電子機器の一例を示す図である。

【図７】図７(a)は従来の横電界モードの液晶表示装
置の構造を示す概略断面図、図７(b)は従来の横電界モ
ードの液晶表示装置の電極の構造を示す概略平面図であ
る。

【図８】図８(a)、(b)は従来の横電界モードの液晶表
示装置における液晶層の配向状態の変化を示す概略図で
ある。

【図９】図９(a)、(b)は一般の液晶表示装置における
視野角の問題を説明する図である。

【図１０】図１０は単純マトリックスタイプのＺＢＤ
モードの液晶表示装置の構造を示す概略断面図である。

【図１１】図１１(a)、(b)はＺＢＤモードにおける双
安定状態を示す図である。

【図１２】図１２はＺＢＤモードにおけるスイッチン
グの例を示す図である。

【図１３】図１３はＺＢＤモードにおける光学的応答
の例を示す図である。

【図１４】図１４はマルチドメイン法を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１０、２０、３０液晶表示装置１１基板１２対向基板１３走査電極１４絶縁層１５、２５、３５信号電極１５ａ、２５ａ、３５ａ、３５ｂ凸部１５Ａ凹凸部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ凹凸部３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ凹凸部１６液晶層１７シール材１８画素１９着色層ｈ_A1、ｈ_A2、ｈ_A3 凸部の高さ θ_A1、θ_A2、θ_A3、θ_A4、θ_A5、θ_A6 凸部の傾斜角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ネマティック液晶層を挟持する対向する
２枚の基板のうち、一方の基板上に走査電極と信号電極
とが形成されてなる液晶装置において、走査電極と信号
電極のうち少なくとも一方の電極表面上に所定の傾斜面
部を有する多数の凹凸部を形成したことを特徴とし、所
定の電圧パルスを印加後に前記液晶層が初期状態とは異
なる２つの安定した配向状態を有し、極性の異なる電圧
パルスを印加することにより、前記初期状態と、前記２
つの安定した配向状態のうちいずれか一方の配向状態と
の間でスイッチングを行うことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】請求項１記載の液晶装置において、前記
凹凸部は、前記電極表面上の所定方向に向けて、三角柱
を倒した形状の縦断面非対称の三角型の凸部を連続して
繰り返し形成したものであることを特徴とする液晶装
置。
【請求項３】請求項２記載の液晶装置において、前記
凸部の高さは０．１〜１０×１０^-6ｍ、前記凸部の少な
くとも一方の傾斜面部の傾斜角は１５〜７５度に設定さ
れていることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１記載の液晶装置において、前記
凹凸部は、前記電極表面上の所定方向に向けて、三角柱
を倒した形状の縦断面対称の三角型の凸部を連続して繰
り返し形成したものであることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】請求項４記載の液晶装置において、前記
凸部の高さは０．１〜１０×１０^-6ｍ、前記凸部の傾斜
面部の傾斜角は１５〜７５度に設定されていることを特
徴とする液晶装置。
【請求項６】請求項１記載の液晶装置において、前記
走査電極と前記信号電極に電流を流したときに、前記走
査電極と前記信号電極のうち一方の電極表面上におい
て、該電極１本ともう一方の電極１本との間で電界が発
生する領域を複数の領域に分割し、該電極表面上の各領
域内に、所定の方向に向けて、三角柱を倒した形状の縦
断面三角型の凸部が連続して繰り返し形成されてなる前
記凹凸部を形成し、かつ隣接する領域には異なる方向又
は異なる形状に前記凹凸部を形成したことを特徴とする
液晶装置。
【請求項７】請求項１から請求項６までのいずれか１
項に記載された液晶装置を備えることを特徴とする電子
機器。