JPH07318959A

JPH07318959A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07318959A
Application number: JP6108597A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kumakawa; 克彦熊川; Yoneji Takubo; 米治田窪
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】視野角特性を向上させ、階調反転現象が発生
する視野角領域を減少させる。【構成】液晶層７を挾む基板１及び基板２には、それ
ぞれ対をなす電極３，４及び電極５，６が形成されてい
る。電極３，４の間及び電極５，６の間に電圧を印加す
ると、基板１，２上の電極間隙に電界がそれぞれ発生す
る。この電界により、液晶層７における液晶分子の配向
方向が制御され、ねじれ構造を用いることなく表示が行
われ、階調表示を行った場合に階調が反転する視野角領
域が減少し、中間調表示時の視野角特性が大幅に向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高画質の液晶表示装置
に係り、特に視野角の広い液晶表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、パーソナル・コ
ンピュータやワードプロセッサなどの情報機器の表示端
末や、テレビやビデオ・モニターなどの映像機器に広く
応用されている。

【０００３】液晶の表示モードには多くの方式が提案さ
れているが、現在広く用いられているものの一つにツイ
ステッド・ネマティック型(ＴＮ型)がある。この方式の
液晶表示装置は、図13の斜視図に示すように、電極43が
形成された基板41と、電極44が形成され基板41に平行な
基板42との間に液晶層を配置し、基板41，42を２枚の偏
光板46，47で挟んだ構成を備えている。偏光板46，47に
示されている線は、それぞれ偏光軸の方向を表してい
る。液晶層の液晶分子45が初期配向方向にある場合に
は、即ち、電極43，44に電圧が印加されていない場合に
は、液晶分子45が図13の右側に示すようにねじれた配列
をとり、基板41上の液晶分子45の長軸と基板42上の液晶
分子45の長軸とが略直交している。

【０００４】電極43，44に対する電圧の非印加時には、
上記した液晶分子45のねじれ構造のため、偏光板46を通
った直線偏光はその偏光面を90゜回転させながら液晶層
内を伝播する。一方、電極43，44に十分高い電圧を印加
した場合には、液晶分子45は電界方向にその長軸を揃
え、図13の左側に示すように基板41，42に対して垂直に
配列してねじれ構造が失われるため、偏光面の回転は生
じなくなる。したがって、図13に示すように互いに偏光
軸が直交する２枚の偏光板46，47を配置した場合には、
電圧が印加されないときに明、印加されたときに暗の表
示が得られ、また、偏光軸が平行になるように２枚の偏
光板46，47を配置した場合には、図示の場合と明暗が逆
の表示が得られる。また、電極43，44に中間的な電圧を
印加し、液晶分子45が基板41，42に対してある程度立ち
上がった状態にすることにより、中間調表示を行える
(例えば、電子ディスプレイデバイス(オーム社)35〜37
ページ参照)。

【０００５】図14はＴＮ型の液晶表示装置の視野角特性
を調査するために行った実験の結果を示すもので、図14
において円周方向が方位角を示し、半径方向がたおれ角
を示している。図14においては、液晶表示装置の画像表
示面に対して方位角が−180゜から＋180゜の範囲及びた
おれ角が０゜から70゜の範囲で視野角を変化させ、ＴＮ
型の液晶表示装置で４階調表示を行った場合に、表示画
像においていずれかの階調の間で濃淡が識別できなくな
ったり、濃淡が逆転してしまう領域に斜線が施されてい
る。

【０００６】ＴＮ型の液晶表示装置に基づいてその視野
角特性を改善する試みとしては、例えば、ジャパン・デ
ィスプレイ’92(エス・アイ・ディー学会)の547〜550ペ
ージに示されるように、基板面と平行な電界を用いて液
晶分子のねじれ角を制御し、所望の表示輝度を得るラテ
ラルＴＮ型の液晶表示装置がある。図15はラテラルＴＮ
型の液晶表示装置の構成及び動作を示す斜視図である。

【０００７】ラテラルＴＮ型におけるＴＮ型との重要な
相違点は、液晶層に基板面と平行な方向の電界を印加す
るため、下側の基板52上に一対の平行な電極53，54が形
成されていることである。この基板52と上側の基板51と
間に液晶層を挾み、液晶層の液晶分子55が初期配向方向
にある場合、基板51上の液晶分子55の長軸と基板52上の
液晶分子55の長軸とを図15の右側に示すように略直交さ
せておくと、電圧が印加されない場合には、液晶分子55
はＴＮ型と同様に90゜ねじれた配列をとり、偏光板56を
通った直線偏光はその偏光面を90゜回転させながら液晶
層内を伝播する。一方、下側の基板52の電極53，54の間
に電圧を印加すると、基板52の表面付近の液晶分子55は
電界方向にその長軸を向けて配列しようとするため、印
加電圧の増大とともに液晶分子55のねじれ角は90゜から
０゜まで徐々に減少し、印加電圧が十分高い場合には、
図15の左側に示すような平行配列(ホモジニアス配列)と
なる。したがって、基板51，52の外側に２枚の偏光板5
6，57をそれぞれ配置すれば、ＴＮ型と同様の原理によ
り明暗の表示が行える。また、中間調表示は液晶分子55
のねじれ角の大小を電圧制御することにより行われる
が、液晶分子55が基板51，52に対して立ち上がることが
ないためＴＮ型に比べて分子配列の非対称性が少なく、
中間調での視野角が広くなる。

【０００８】図16に上記ラテラルＴＮ型の液晶表示装置
における４階調画像の濃淡が識別できないか、あるいは
逆転してしまう視野角領域を図14と同様に斜線を施した
領域によって示す。図16から明らかなように、ラテラル
ＴＮ型の液晶表示装置によればＴＮ型のものと比較して
視野角特性を大幅に改善できる。

【０００９】また、ラテラルＴＮ型の液晶表示装置にお
いては、電圧が印加されないときの配列をホモジニアス
配列として、電圧印加と共にねじれ角が増加する構成を
とることも可能であり、その場合の動作も上記したもの
とほぼ同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のＴＮ型の液晶表
示装置には、観察者の見る角度によって輝度，コントラ
ストや色度という光学特性が変化する、いわゆる視野角
特性の問題が存在する。特に中間調表示を行う場合に
は、ＴＮ型では液晶分子が基板に対してある程度立ち上
がった状態になるため分子配向の対称性が失われ、その
結果、視野角特性が大幅に低下し、観察方向によっては
階調が反転するといった階調反転現象も生じる。

【００１１】また、基板面と平行な電界により液晶分子
配列のねじれ角を制御するラテラルＴＮ型の液晶表示装
置は、前述のように液晶分子を一方の基板付近、つまり
電極対によって形成される電極間隙内でのみ動かすこと
により視野角特性を向上させるものであるが、この方式
においても一部の視野角領域では階調反転現象がまだ解
消されず、完全に良好な視野角特性は得られない。

【００１２】液晶表示装置が大画面化したり、複数の観
察者が液晶表示を見る場合には、この視野角特性が重要
な問題となるため、その改善が強く要望されている。

【００１３】本発明の目的は、このような従来の液晶表
示装置における課題を解決し、視野角特性が飛躍的に向
上した液晶表示装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挾む２枚の基
板の液晶層側の表面にそれぞれ対をなす電極を形成した
ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明の液晶表示装置では、液晶層を挾む２枚
の基板の液晶層側の表面にそれぞれ対をなす電極を形成
したことにより、両基板上の電極間隙において、それぞ
れ液晶分子の方向が電圧制御されるため、ねじれ構造を
用いることなく表示を行うことが可能になり、視野角特
性が大きく向上する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の実施例につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１７】(実施例１)図１は本発明の液晶表示装置の
第１実施例の構成を示す斜視図、図２は第１実施例の液
晶表示装置の動作を説明するための斜視図である。１及
び２は、それぞれ基板であり、基板１の表面には帯状の
電極３，４が、基板２の表面には帯状の電極５，６がそ
れぞれ対をなして形成されており、ここで、基板１上で
電極３と電極４とが平行に配置され、基板２上で電極５
と電極６とが平行に配置されている。電極３〜６にはア
ルミニウムやクロムなどの金属材料や、インジウムとす
ずの酸化物(ＩＴＯ)などの透明な導電物質を用いること
ができる。後者はやや抵抗が高くなるものの、電極３〜
６上の液晶分子10も周囲の液晶分子10の動きにつられて
動くことにより表示に寄与するため、より明るい表示が
得られるという利点がある。これらの２枚の基板は、電
極３〜６が形成された面を相対向させており、その間に
液晶層７を挾んでいる。電圧印加のない場合に液晶分子
10が所定の配列状態になるように、２枚の基板１，２の
内側の面は、例えば、ラビング法を用いて配向処理され
ている。また、２枚の基板１，２の外側の面には、偏光
を形成し、又は偏光を表示するための偏光板８及び偏光
板９が配置されている。

【００１８】対の電極３，４及び対の電極５，６に電圧
を印加しない場合には、図２の右側に示すように、液晶
分子10は所定の方向に平行配列(ホモジニアス配列)して
いる。このとき、偏光板８は、偏光軸が液晶分子10の長
軸Ｌと平行になるように配置されており、偏光板８を通
過した光は偏光状態を変えることなく偏光板９に到達す
る。偏光板９は、偏光軸が偏光板８の偏光軸と直交する
ように配置されており、このことにより、偏光状態が変
化しない光は偏光板９を通過することができず、偏光板
９での表示は暗状態となる。

【００１９】一方、上側の基板１の対の電極対３，４の
間に十分に高い電圧を印加すると、基板１の表面に沿っ
て電極３から電極４の向き(あるいは逆向き)に強い電界
が生じるため、基板１の表面付近の液晶分子10には長軸
Ｌが電界方向(矢印Ｅ１方向)に向くような力が作用す
る。これと同時に対の電極５，６の間にも十分強い電圧
を印加すると、下側の基板２の表面付近の液晶分子10に
も長軸Ｌが電界方向(矢印Ｅ２方向)に向くような力が作
用する。基板１，２の表面付近でそれぞれ液晶分子10を
電界方向に回転させる力を作用させることにより、電極
３，４と電極５，６とを平行に配置しておけば、図２の
左側に示すように液晶分子10は、長軸Ｌが電界方向と一
致する方向に回転して平行配列する。この場合は、偏光
板８を通過した光の偏光方向と液晶分子10の長軸Ｌがあ
る角度をなすため、光は液晶層７中を伝播する間にその
偏光状態が変化し、偏光板９に到達する光は楕円偏光と
なり、偏光板９の偏光軸方向の成分が偏光板９を通過
し、偏光板９での表示は明状態になる。

【００２０】図３は電極に対する印加電圧と液晶層の相
対透過率との関係を示す特性図であり、電極３〜６に対
する印加電圧を変化させることにより、液晶分子10が初
期配向方向と電界方向との中間位置に保持されるため、
液晶層７の相対透過率を変化させることができ、中間輝
度の表示を得られる。

【００２１】上記した液晶表示装置において液晶分子10
が理想的な動作をし、入射光が単一波長であると考える
と、図２において初期配向方向にある液晶分子10の長軸
Ｌと電界方向とがなす角度θが45゜で、液晶の屈折率異
方性Δｎと液晶層７の厚さｄとの積(Δｎ・ｄ)が入射光
の波長の半分の場合に、明表示の輝度は最大となる。実
用的には、角度θは30゜から60゜の範囲内で任意の値で
あればよい。明状態における液晶分子10の実際の回転角
度は、基板１，２表面と液晶分子10の相互作用によるい
わゆるアンカリング効果や印加電圧の上限が制限される
ため、角度θより小さくなる。このため、角度θは、好
ましくは45゜以上で、60゜以下の範囲、さらに好ましく
は50゜以上で、55゜以下の範囲で任意の値に設定するの
がよい。

【００２２】また、積(Δｎ・ｄ)は、色表示を行う場合
には、その主波長の45％から55％の間の任意の値に設定
するのが好ましく、白色表示を行う場合には表示の明る
さ及び表示色相も考慮する必要があり、積(Δｎ・ｄ)
は、220nmから300nmの間、さらに好ましくは250nmから2
70nmの間の任意の値に設定するのがよい。

【００２３】第１実施例の液晶表示装置においては、角
度θを50゜、積(Δｎ・ｄ)を270nmに設定し、背面光源
には白色の蛍光ランプを用いた。また、電極３〜６は、
幅が３μm、厚さが150nmのものを用いた。液晶材料は屈
折率異方性Δｎが0.075のものを用い、液晶層７の厚さ
ｄを3.6μm、隣接する電極３，４間の間隔及び電極５，
６間の間隔をそれぞれ７μmに設定した。

【００２４】図４は第１実施例の液晶表示装置における
視野角特性の調査結果を示す特性図であり、図14と同様
に４階調表示を行った場合に濃淡が識別不能あるいは反
転する領域に斜線を施した。第１実施例の液晶表示装置
においては、たおれ角が60゜以内であれば全く階調反転
現象がなく濃淡を確実に識別でき、ＴＮ型やラテラルＴ
Ｎ型に比べて大きく視野角特性を改善できた。

【００２５】図５は第１実施例の液晶表示装置における
電極パターンの形状を示す斜視図である。11，12は、基
板１においてそれぞれ櫛歯状に形成された電極パター
ン、13，14は、基板２においてそれぞれ櫛歯状に形成さ
れた電極パターンである。電極パターン11，12は、導電
性のベース部11a，12a及びこのベース部11a，12aから延
出する複数の電極３，４によって形成され、電極パター
ン13，14は、導電性のベース部13a，14a及びこのベース
部13a，14aから延出する複数の電極５，６によって形成
されている。櫛歯状の電極パターン11，12，13，14によ
って基板１，２上に複数の対の電極３，４及び電極５，
６を設けることにより、対の電極３，４間の設定間隔及
び対の電極５，６間の設定間隔が７μmと狭い場合で
も、電極３〜６の位置決めが容易になり、さらに連続し
た複数の領域で液晶分子10が同時に動作するので、１画
素のサイズを拡大することが可能になる。

【００２６】図６は第１実施例における電極に電圧を印
加するためのスイッチング素子を示す回路図である。マ
トリクス表示などのように多数の画素を平面上に配置し
て表示を行う液晶表示装置においては、１つ１つの画素
にそれぞれスイッチング素子を接続することにより、画
像の品位を向上することができる。図６は基板１におけ
る回路の構成例を模式的に示したものであり、15はスイ
ッチング素子である薄膜トランジスタ、ＶG1，ＶG2，Ｖ
G3はゲート線、ＶS1，ＶS2，ＶS3，ＶS4はソース線であ
る。

【００２７】電極４はアース線に接続され、電極３は薄
膜トランジスタ15のドレインに接続されている。また、
図示を省略した基板２においても、電極６はアース線に
接続され、電極５は薄膜トランジスタ15のドレインに接
続されている。電極３，５にそれぞれ接続した薄膜トラ
ンジスタ15のスイッチング作用により、電極３，４間及
び電極５，６間に印加される電圧が一定に保持されるの
で、より良好な表示を得ることができる。

【００２８】以上説明した第１実施例の液晶表示装置お
いては、電極３と電極５とが対向し、かつ電極４と電極
６とが対向するように、各電極３〜６を配置し、電圧印
加時に電極３と電極５との電位、及び電極４と電極６と
の電位が同一になるように印加電圧を設定することが好
ましい。このように印加電圧を設定することにより、電
極３，４の電極間隙、及び電極５，６の電極間隙に液晶
層７に垂直な等電位面が形成され、基板１，２に垂直な
電界の発生が抑えられる。このため、液晶分子10の動作
に関わる有効電界成分が多くなり、かつ液晶分子10の基
板１，２に対する立ち上がりが防止されるので、電極
３，４及び電極５，６の間隔が広い場合にも液晶表示装
置は良好に動作し、有効表示部分の割合を増加させるこ
とができる。このような工夫を行わない場合には、隣接
する電極の間隔は液晶層７の厚さの２倍から３倍までし
か広げることができないが、上記の構成により、電極
３，４及び電極５，６の間隔を液晶層７の厚さの５倍か
ら10倍に広げても良好な表示を行うことができる。

【００２９】また、第１実施例の液晶表示装置では、液
晶は誘電率異方性が正のＰ型ネマティック液晶であると
して説明を行ったが、これは誘電率異方性が負のＮ型ネ
マティック液晶を用いることも可能であり、Ｎ型ネマテ
ィック液晶を用いた場合には、電圧印加時に液晶分子の
短軸が電界方向に向くので、Ｎ型ネマティックの液晶分
子を上記の説明におけるＰ型ネマティックの液晶分子10
と直交する方向に初期配向することにより、同様の原理
により表示を行うことができる。さらに、Ｎ型ネマティ
ック液晶には、基板１，２に垂直な方向の電界成分が生
じた場合でも、基板１，２に対して液晶分子10が立ち上
がりにくく、これによる視野角特性の劣化が抑制される
という利点もある。

【００３０】また、第１実施例の液晶表示装置では、電
圧を印加しない場合に液晶分子10が初期配向方向で平行
配列し、かつ基板１の電極３，４と基板２の電極５，６
とを互いに平行に配置することにより、電圧を印加した
場合に液晶分子10が初期配向方向と異なる電界方向に平
行配列するものとしている。しかしながら、これらの液
晶分子10は完全に平行配列している必要はなく、10゜以
下、より好ましくは３゜以下であれば、液晶分子10にね
じれ構造が存在しても上記した効果を十分得ることがで
きる。したがって、両基板１，２における液晶分子10の
ねじれ角度、あるいは電極３，４の電界方向Ｅ１と電極
５，６の電界方向Ｅ２の交差角度が、10゜以下、より好
ましくは３゜以下の任意の角度とすることが可能であ
る。この場合、一方の偏光板８，９の偏光軸の方向を、
平行配列時の液晶分子10の方向に対して数度ずらすこと
により、コントラスト特性を向上できる。

【００３１】(実施例２)第２の実施例の液晶表示装置
は、上記した第１実施例の液晶表示装置の構成において
偏光板８，９の偏光軸の方向を異ならせたものである。
第２実施例の液晶表示装置においては、一方の偏光板８
の偏光軸を基板１の電極３，４とほぼ平行にし、他方の
偏光板９の偏光軸を偏光板８の偏光軸と直交させた。こ
の場合、電圧印加のない場合に表示が明状態になり、電
圧を印加した場合に表示が暗状態になり、第１の実施例
の液晶表示装置とは明暗状態が逆の特性を示す。この第
２実施例の液晶表示装置においても、第１実施例の液晶
表示装置とほぼ同様に良好な視野角特性が得られる。

【００３２】(実施例３)図７は本発明の液晶表示装置の
第３実施例の構成を示す斜視図、図８は第３実施例の液
晶表示装置の動作を説明するための斜視図であり、図１
乃至図２に基づいて説明した部材に対応する部材につい
ては、同一符号を付して説明を省略する。25及び26は、
下側の基板２に形成された対の電極であり、電極25，26
は、電極３，４と平行に配置されておらず、その電界方
向Ｅ２が電極３，４の電界方向Ｅ１と角度φをなすよう
に配置されている。

【００３３】基板２上の対の電極25，26に十分に高い電
圧を印加し、電極25，26間に電界を発生させることによ
り、液晶分子10は、基板２上で長軸Ｌが電界方向Ｅ２と
一致するように回転する。上側の基板１上での液晶分子
10の初期配向方向をこの方向に一致させておき、基板１
上の対の電極３，４の間に印加される電圧をほぼゼロに
しておくことにより、図８の右側に示すように液晶分子
10が電界方向Ｅ２に平行配列する。また、偏光板28は偏
光軸が電界方向Ｅ２と平行になるように配置され、偏光
板29は、偏光軸が偏光板28の偏光軸と直交するように配
置されている。この場合、偏光板28を通過した光は、偏
光状態を変えることなく偏光板29に到達するので、この
光は偏光板29を通過することができず、表示は暗状態と
なる。

【００３４】一方、基板１上の対の電極３，４に十分高
い電圧を印加することにより、基板１上の液晶分子10は
電界方向Ｅ１に長軸Ｌが一致するように回転する。下側
の基板２上での液晶分子10の初期配向方向をこの方向に
一致させておき、基板２上の対の電極25，26の間に印加
される電圧をほぼゼロにしておくことにより、図８の左
側に示すように液晶分子10全体が電界方向Ｅ１に平行配
列する。この場合、偏光板28を通過した光は、偏光方向
と液晶分子10の長軸Ｌが角度φをなすため、液晶層７中
を伝播する間にその偏光状態が変化して楕円偏光とな
り、偏光板29の偏光軸方向の成分が偏光板29を通過する
ので、表示は明状態となる。

【００３５】また、基板１の電極３，４と、基板２の電
極25，26とに、それぞれ中間レベルの電圧を印加し、そ
れぞれの電圧レベルを制御することにより、液晶分子10
を上記の２つの状態の中間方向に平行配列させることが
可能になるので、中間輝度の表示を行うことが可能にな
る。

【００３６】上記した液晶表示装置においても、液晶分
子10の動作が理想的であり、入射光が単一波長であると
考えると、電界方向Ｅ１と電界方向Ｅ２とがなす角度φ
が45゜で、液晶分子の屈折率異方性Δｎと液晶層７の厚
さｄの積(Δｎ・ｄ)が波長の半分の場合に明表示の輝度
は最大となる。実用的には、角度φは30゜から60゜の範
囲の任意の値であればよいが、液晶分子10の実際の回転
角度は基板１，２との界面のアンカリング効果や印加電
圧の上限が制約されるため、角度φよりやや小さくなる
ので、好ましくは45゜から60゜の範囲、さらに好ましく
は50゜から55゜の範囲で任意の値に角度φを設定するの
がよい。

【００３７】さらに、アンカリング効果を考慮した場合
には、一方の基板１，２上の液晶分子10の初期配向方向
を他方の基板１，２上の電界方向から実際の液晶分子10
の回転角度に対応させて、一方の基板１，２上の電界方
向に僅かにずらすことにより、電圧印加時に液晶分子10
が理想的なホモジニアス配列に近づき、より良好な表示
を得ることができる。

【００３８】積(Δｎ・ｄ)の値は、色表示を行う場合に
はその主波長の45％から55％の間に設定するのがよく、
白色表示を行う場合には220nmから300nmの間、さらに好
ましくは250nmから270nmの間に設定するのがよい。

【００３９】第３実施例の液晶表示装置においては、角
度φを50゜、積(Δｎ・ｄ)を270nmに設定し、背面光源
に白色の蛍光ランプを用いて表示を行った。また、電極
25，26の幅を３μm、厚さを150nmとし、液晶は屈折率異
方性Δｎが0.075のものを用い、液晶層７の厚さｄは3.6
μm、隣接する電極25，26の間隔を７μmとした。第３実
施例の液晶表示装置においても、その視野角特性は第１
の実施例の液晶表示装置と略同様であり、画像表示時に
階調の反転現象はほとんど生じなかった。

【００４０】また、第３実施例の液晶表示装置でも、マ
トリクス表示などのように多数の画素による表示を行う
場合、第１実施例と同様に画素のそれぞれの電極３，25
にスイッチング素子を接続すれば、より良好な表示品位
を得ることができる。

【００４１】また、第３実施例の液晶表示装置におい
て、液晶は誘電率異方性が正のＰ型ネマティック液晶で
あるとして説明を行ったが、誘電率異方性が負のＮ型ネ
マティック液晶を用いることも可能であり、Ｎ型ネマテ
ィック液晶を用いた場合には、電圧印加時に液晶分子の
短軸が電界方向を向くので、Ｎ型ネマティックの液晶分
子を上記の説明におけるＰ型ネマティックの液晶分子10
と直交する方向に初期配向することにより、同様の原理
により表示を行うことができる。さらに、Ｎ型ネマティ
ック液晶には、基板１，２に垂直な方向の電界成分が生
じた場合でも、基板１，２に対して液晶分子が立ち上が
りにくく、これによる視野角特性の劣化が抑制されると
いう利点もある。

【００４２】図９は第３実施例の液晶表示装置における
電極パターン及び電圧回路の一例を示す構成図である。

【００４３】31，32は、基板１においてそれぞれ櫛歯状
に形成された電極パターン、33，34は、基板２において
それぞれ櫛歯状に形成された電極パターンである。電極
パターン31，32は、導電性のベース部31a，32a及びこの
ベース部31a，32aから延出する複数の電極３，４によっ
て形成され、電極パターン33，34は、導電性のベース部
33a，34a及びこのベース部33a，34aから延出する複数の
電極25，26によって形成されている。櫛歯状の電極パタ
ーン31，32，33，34によって基板１，２上に複数の対の
電極３，４，25，26を設けることにより、電極３，４間
の設定間隔及び電極25，26間の設定間隔が７μmと狭い
場合でも、電極３，４，25，26の位置決めが容易にな
り、さらに連続した複数の領域で液晶分子10が同時に動
作するので、１画素のサイズを拡大することが可能にな
る。

【００４４】また、16は上側の基板１の電極３及び下側
の基板２の電極25に印加される電圧を分割する抵抗分割
素子である。基板１，２において、それぞれ電極パター
ン32及び電極パターン34は接地している。また、抵抗分
割素子16は、外部からの信号によって抵抗の分割比が可
変に設定されるように構成されている。

【００４５】電源17からの供給電圧は、抵抗分割素子16
により分割されて電極３及び電極25に印加される。この
とき、抵抗分割素子16によって抵抗の分割比を変化させ
ることにより、対の電極３，４間及び対の電極25，26間
に印加される電圧を変化させることができる。

【００４６】図10は、図９に示す抵抗分割素子による対
の電極間の印加電圧の変化を示す特性図、図11は図９に
示す抵抗分割素子による液晶層の相対透過率の変化を示
す特性図である。

【００４７】図10において、横軸は全抵抗のうち上側抵
抗Ｒaの占める割合である。上側抵抗Ｒaの割合を増加さ
せるとともに、電極３，４間の印加電圧が減少し、かつ
電極25，26間の印加電圧が増加していく。抵抗分割素子
16により電極３，４間の印加電圧と電極25，26間の印加
電圧を連続的に変化させることにより、図11に示すよう
に抵抗の分割比に対応させて液晶層７の相対透過率が連
続的に変化するので、液晶表示装置の明暗の状態を連続
的に変化させることができる。

【００４８】さらに、マトリクス表示などの多数の画素
を平面上に配置して表示を行う液晶表示装置において
は、すべての画素に共通の電圧を供給しておき、各画素
ごとに配置された抵抗分割素子16によって抵抗分割比を
変化させることにより、各画素の輝度を制御できるの
で、薄膜トランジスタを用いた場合と比較して配線間の
電圧の干渉が少なくなって表示にむらが発生することを
抑制でき、かつ電源の電圧レベルを低減できるなどの利
点が得られる。なお、抵抗分割素子16の代わりに容量を
用い、直列配置された容量の分割比を制御しても同様の
効果を得ることができる。

【００４９】(実施例４)図12は本発明の液晶表示装置の
第４実施例の構成を示す斜視図であり、図１及び図２に
基づいて説明した部材に対応する部材については同一符
号を付して説明を省略する。

【００５０】18は基板１，２におけるそれぞれの液晶層
７側の面から突出した絶縁物質であり、基板１において
対の絶縁物質18上にはそれぞれ電極３及び電極４が形成
され、基板２において対の絶縁物質18上にはそれぞれ電
極５及び電極６が形成されている。

【００５１】第４実施例の液晶表示装置においては、液
晶層７中の液晶分子と基板１，２との界面におけるアン
カリング効果を抑制し、電極３，４間及び電極５，６間
に生じる電界をより有効に使うため、電極３〜６を絶縁
物質18上に形成して基板１，２から液晶層７中に突出さ
せた。絶縁物質18としては、例えば、二酸化ケイ素を用
いる。また、電極３〜６がＩＴＯ等によって形成され、
透明である場合には、絶縁物質18も透明であることが望
ましい。

【００５２】電極３〜６に対する電圧印加時における電
界は電極３，４間の電極間隙及び電極５，６間の電極間
隙で略一様な強度分布となるが、本実施例では電極３〜
６が絶縁物質18によって基板１，２の界面から離れてい
るため、アンカリング効果の影響が抑制され、電極３，
４及び電極５，６の電界が効率的に液晶層７に作用す
る。このことにより、第１の実施例の液晶表示装置と同
様に良好な視野特性が得られ、それに加えて、装置を作
動させるために電極３〜６に印加する電圧を２分の１か
ら３分の１程度に低減できるという利点も得られる。

【００５３】ここで、絶縁物質18の厚さが著しく薄い場
合にはアンカリング効果を十分抑制できず、また、絶縁
物質18の厚さが著しく厚い場合には、基板１，２から電
極３〜６の間に存在し電界が印加されない液晶層７の光
学的な影響が大きくなる。このため、絶縁物質18は、高
さ方向において基板１，２の表面から電極３〜６の中央
位置までを0.5μm以上、1.5μm以下とするような厚さに
することが好ましく、さらに0.5μm以上、１μm以下と
するような厚さにすることがより好ましい。

【００５４】次に、積(Δｎ・ｄ)の設定について説明す
る。液晶層７を、高さ方向において基板１の表面から電
極３，４の中央位置までの部分と、基板２の表面から電
極５，６の中央位置までの部分と、両者の部分によって
挾持される残りの部分の３層に分けて考える。基板１，
２の表面から電極３〜６の中央位置までの間にある液晶
分子は電界が印加された場合にもあまり大きく動かない
ので、液晶層７における上下２つの層はほとんど表示に
対して影響しない。そこで、液晶層７における中央部分
の厚さを表示に寄与する実効的なセル厚ｄ1と考え、こ
の中央部分の積(Δｎ・ｄ1)を第１の実施例の場合と同
様に設定するのがよい。色表示を行う場合には、その主
波長の45％から55％の間に積(Δｎ・ｄ1)を設定するこ
とが好ましく、白色表示を行う場合には、積(Δｎ・ｄ
1)は220nmから300nmの間が好ましいが、250nmから270nm
の間がさらに好ましい。

【００５５】また、電界方向と液晶分子とがなす角度θ
の値についても、第１実施例と同様に30゜から60゜の範
囲が良好な特性を示したが、第４実施例においては、ア
ンカリング効果の影響を抑制できることにより、電極３
〜６に電圧を印加した場合に液晶分子が電界方向に向け
て十分に回転することができるため、40゜から50゜の範
囲がさらに好ましいものになる。

【００５６】また、絶縁物質18及び電極パターンを基板
１，２上で櫛歯状に形成することにより、第１の実施例
の液晶表示装置と同様に１画素当たりの表示面積を広げ
ることが可能になり、また画素数が多い場合には薄膜ト
ランジスタを用いれば、より良好な表示を得ることがで
きる。さらに、基板１の電極３，４と基板２の電極５，
６との位置を一致させ、電極３と電極５との電位、及び
電極４と電極６との電位とが等しくになるように駆動す
れば、電極３，４及び電極５，６間の電界を効率的に液
晶分子に対して作用させることができるのも第１の実施
例の場合と同様である。なお、絶縁物質18は、いずれか
片側の基板１，２のみに用いた場合にもその効果を発揮
する。

【００５７】ここで、第１実施例のように基板１，２上
における液晶分子の初期配向方向が隣接する偏光板８，
９の偏光軸と平行あるいは直交している場合には、基板
１，２の表面からの電極３〜６の高さは上記の範囲が好
ましい。しかし、基板１，２上における液晶分子の初期
配向方向が隣接する偏光板８，９の偏光軸と平行及び直
交していない場合には、基板１，２の表面から電極３〜
６までの複屈折効果が電界印加時に残るので、この角度
が30゜から60゜の範囲にあるときには、積(Δｎ・ｄ1)
が50nm以下になるように絶縁物質18の高さを設定するこ
とが望ましく、10゜から30゜の範囲、あるいは60゜から
80゜の範囲にあるときには、積(Δｎ・ｄ)が75nm以下に
することが望ましく、そして、液晶分子の初期配向方向
と偏光板８，９の偏光軸とがなす角度が上記の範囲以外
のときには、液晶分子の配向方向と隣接する偏光板８，
９の偏光軸とを近似的に平行あるいは直交しているとき
と同様に考え、絶縁物質18の高さ設定しても問題は生じ
ない。

【００５８】また、第１実施例乃至第３実施例の液晶表
示装置においても、絶縁物質18により電極３，４，５，
６，25，26を基板１，２から液晶層７中に突出させるこ
とが可能であり、この構成を適用することにより、第４
実施例の場合と同様な効果が得られる。

【００５９】以上、本発明の第１実施例乃至相４実施例
について説明したが、本発明の構成はこれらに実施例に
限定されるものではなく、電極の配置角度や偏光板にお
ける偏光軸の配置角度については、これ以外にも多くの
構成が可能である。なお、本発明の各実施例の構成を直
視型の液晶表示装置に適用した場合の有用性は言うまで
もないが、投射型の液晶表示装置に適用した場合でも、
表示特性を劣化することなく光の取り込み角を広げられ
るため、表示輝度が向上するという効果を得られる。ま
た、投射型の液晶表示装置に適用した場合には、偏光を
形成・表示する手段としては偏光板以外にも、偏光ビー
ム・スプリッタなどの光制御素子を用いることも可能で
ある。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、特許請求の範囲の
各請求項に記載された本発明の液晶表示装置によれば、
液晶層を挾む２枚の基板の液晶層側の面にそれぞれ対の
電極を形成したことにより、２枚の基板上においてそれ
ぞれ液晶分子の方向が電圧制御され視野角特性が大きく
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の第１実施例の構成を示
す斜視図である。

【図２】第１実施例の液晶表示装置の動作を説明するた
めの斜視図である。

【図３】電極に対する印加電圧と相対透過率との関係を
示す特性図である。

【図４】第１実施例の液晶表示装置における視野角特性
の調査結果を示す特性図である。

【図５】第１実施例の液晶表示装置における電極パター
ンの形状を示す斜視図である。

【図６】第１実施例における電極に電圧を印加するため
のスイッチング素子を示す回路図である。

【図７】本発明の液晶表示装置の第３実施例の構成を示
す斜視図である。

【図８】第３実施例の液晶表示装置の動作を説明するた
めの斜視図である。

【図９】第３実施例の液晶表示装置における電極パター
ン及び電圧回路の一例を示す構成図である。

【図１０】図９に示す抵抗分割素子による電極間の印加
電圧の変化を示す特性図である。

【図１１】図９に示す抵抗分割素子による液晶表示装置
の相対透過率の変化を示す特性図である。

【図１２】本発明の液晶表示装置の第４実施例の構成を
示す斜視図である。

【図１３】従来のツイステッド・ネマティック型(ＴＮ
型)の液晶表示装置の構成を示す斜視図である。

【図１４】ＴＮ型の液晶表示装置の視野角特性を調査す
るために行った実験の結果を示す特性図である。

【図１５】従来のラテラルＴＮ型の液晶表示装置の構成
を示す斜視図である。

【図１６】ラテラルＴＮ型の液晶表示装置の視野角特性
を調査するために行った実験の結果を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１，２…基板、３，４，５，６，25，26…電極、７
…液晶層、８，９，28，29…偏光板、 10…液晶分
子、 11，12，13，14，31，32，33，34…電極パター
ン、 15…薄膜トランジスタ、 16…抵抗分割素子、
18…絶縁物質。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層と、この液晶層を挟む２枚の基板
とを有し、２枚の前記基板の前記液晶層側の表面にそれ
ぞれ対をなす電極を形成したことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】前記液晶層における液晶分子が初期配向
方向にある場合、一方の前記基板上における前記液晶分
子の長軸と、他方の基板上における液晶分子の長軸とが
なすねじれ角度を10度以下にしたことを特徴とする請求
項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】一方の前記基板上において前記対の電極
が形成する電界の方向と、他方の基板上において対の電
極が形成する電界の方向とがなす交差角度を10度以下に
したことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装
置。
【請求項４】一方の前記基板上において前記対の電極
が形成する電界の方向と、他方の基板上において対の電
極が形成する電界の方向とがなす交差角度を30度以上、
60度以下にしたことを特徴とする請求項１記載の液晶表
示装置。
【請求項５】前記液晶層における液晶分子が初期配向
方向にある場合、一方の前記基板上における前記液晶分
子の長軸と、他方の基板上における液晶分子の長軸とが
なすねじれ角度を30度以上、60度以下にしたことを特徴
とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶層における液晶分子が初期配向
方向にある場合、少なくともいずれか一方の前記基板上
において、前記液晶分子の長軸と、その基板上において
前記対の電極が形成する電界の方向とがなす交差角度を
30度以上、60度以下にしたことを特徴とする請求項１記
載の液晶表示装置。
【請求項７】前記基板上に対をなす櫛歯状の電極パタ
ーンを形成し、この対をなす電極パターンによって基板
上に複数の前記対の電極を形成したことを特徴とする請
求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の液晶表示装
置。
【請求項８】偏光を形成する偏光形成手段と、偏光を
選択的に透過又は反射する偏光表示手段とを有すること
を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載
の液晶表示装置。
【請求項９】前記偏光形成手段及び前記偏光表示手段
を偏光板によって構成したことを特徴とする請求項８記
載の液晶表示装置。