JP2001337339A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用率が高く、残像が少なく、視野角が広
く、高速応答の液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、共通電極、複
数の画素電極および半導体スイッチ素子が配された画素
の複数と、走査信号線と、画素電極に信号を出力する映
像信号線と、複数の画素、走査信号線および映像信号線
が表面に配されたアレイ基板と、アレイ基板と対向して
配された対向基板と、アレイ基板および対向基板に挟持
された液晶層とを具備し、一組の共通電極と画素電極で
構成される電極対の少なくとも一つまたは電極の少なく
とも一つは、それぞれ他の電極対または電極とは形状が
異なる。本発明では、共通電極と画素電極が同一基板上
に整列して交互に配されたＩＰＳ型の液晶表示装置にお
いて、他の電極対と形状が異なる電極対または他の電極
と形状が異なる電極を併用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の表示方式は、以下の２種
類に大別される。１つは、従来より用いられている方式
であって、ツイステッドネマチック表示方式（以下、Ｔ
Ｎ型とする）に代表されるように、互いに異なる基板上
にそれぞれ形成された一対の透明電極を対向して配置
し、両電極間に電圧を印加することにより、両者の間に
充填された液晶を動作させる方式である。

【０００３】近年、これに代える方式として、液晶の周
囲に形成する電界の方向を基板表面にほぼ平行にする方
式（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ 以下、Ｉ
ＰＳ型とする）が、例えば特公昭６３−２１９０７号公
報、Ｗ０９１／１０９３６号号公報及び特開平６−１６
０８７８号公報に提案されている。ＩＰＳ型の画素の一
例を、図２０（ａ）に示す。アレイ基板１ａは、その上
面に画素電極４および共通電極３を備える。ＴＦＴから
なる半導体スイッチ素子７は走査信号線６からの信号に
より、映像信号線５と画素電極４の接続をオン−オフ制
御する。ゲート絶縁膜１１は、共通電極３および映像信
号線５とのショートを防ぐ。保護絶縁膜１２は、ＴＦＴ
からなる半導体スイッチ素子７を保護する。アレイ基板
１ａおよび対向基板１ｂの間の空間部には液晶層２が形
成されている。半導体スイッチ素子７がオンになると、
画素電極４と共通電極３の間に電圧が印加される。これ
により互いに隣接する画素電極４と共通電極３の間に電
界が発生して、液晶層２の液晶が動作する。

【０００４】この方式によると、ＴＮ型と比べて極めて
広い視野角を確保することができる。しかしながら、Ｉ
ＰＳ型は、以下のような問題点を有する。ＩＰＳ型で
は、広い視野角が実現できるものの、一方で視角方向に
よって色調が変化するという問題、すなわち液晶分子の
長軸方向の角度から見た場合は青く見え、短軸方向から
見ると赤く見えるという色付きの問題がある。これは、
液晶の屈折率異方性に起因したもので、特に明状態表示
時（ノーマリーブラックモードでは電圧印加時）に問題
になることが多い。

【０００５】ＩＰＳ型には、残像がおこりやすいといっ
た他の問題点もある。これは、画素電極と共通電極の間
に形成される電界の分布が非対称であるために、液晶相
においてイオン分極が発生するためと考えられる。ま
た、ＩＰＳ型では、表示装置の透過率―電圧曲線（以
下、Ｔ−Ｖ曲線とする）が従来のＴＮ型のそれに比べて
急峻であり、階調を制御するのが困難である。

【０００６】さらにカラー液晶表示装置においては、光
の利用効率が低いといった問題点もある。一般に画素ご
とに赤、緑または青のカラーフィルタを用いることでカ
ラー表示が可能になる。図１９に示すように、各色毎で
カラーフィルタの透過率が異なる。また、光源の波長分
布が均一でないため、この状態で各画素に同一電圧を印
加して表示すると各色の輝度がバラバラになり無彩色が
表示できない。そのため、従来、各色毎に印加する電圧
を補正するか、印加電圧を同一のままにしてフィルタの
各色での透過率を一致するようにフィルタを設計してい
た。電圧補正によると、光の強度を最も暗い色にあわせ
る必要がある。一方、フィルタの透過率の設計による
と、いずれかのフィルタの透過率を下げる必要がある。
とりわけ、反射型液晶表示装置の場合、光が２度カラー
フィルタを通過することから、フィルタの色純度および
透過率の設定は非常に難しいものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を解決し、光利用率が高く、残像が少なく、視野角が
広く、高速応答の液晶表示装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、複数の共通電極、複数の画素電極および半導体スイ
ッチ素子が配された画素の複数と、走査信号線と、画素
電極に信号を出力する映像信号線と、複数の画素、走査
信号線および映像信号線が表面に配されたアレイ基板
と、アレイ基板と対向して配された対向基板と、アレイ
基板および対向基板に挟持された液晶層とを具備し、一
組の共通電極と画素電極で構成される電極対の少なくと
も一つまたは電極の少なくとも一つは、それぞれ他の電
極対または電極とは形状が異なる。

【０００９】本発明では、共通電極と画素電極が同一基
板上に整列して交互に配されたＩＰＳ型の液晶表示装置
において、他の電極対と形状が異なる電極対または他の
電極と形状が異なる電極を併用する。本発明は、同一画
素中に互いに形状が異なる電極または電極対が併在する
場合と、電極または電極対の構成が互いに異なる画素が
併在する場合の双方を含む。

【００１０】本発明における電極の形状は、電極の幅お
よび厚さを含む。たとえば幅または厚さが共通電極のそ
れとは異なる画素電極を用いる。また、幅または厚さが
他の共通電極と異なる共通電極を用いる場合や、幅また
は厚さが他の画素電極と異なる画素電極を用いる場合も
含む。本発明における電極対の形状は、電極対を構成す
る両電極間の間隙を含む。同一画素内に幅や厚さが互い
に異なる共通電極および画素電極を組み合わせて用いる
と、両電極間に両電極の中心線を軸にして対称な電界分
布を形成することができ、残像の発生を抑制することが
可能になる。

【００１１】同一画素内に電極対の形状が他の電極対と
異なる部位を局所的に設けると、互いに形状が異なる複
数の電界分布が形成される。したがって、画素中には液
晶分子のダイレクタが互いに異なる複数の領域が形成さ
れる。これらの領域間で互いの色付きが相殺されること
から、表示装置の視野角を広くすることができる。特
に、縦方向の成分を主体とする電界を形成する電極対を
配することが、より効果的である。効果的に縦方向の電
界を形成するには、電極の幅または共通電極と画素電極
との間隙を、アレイ基板と対向基板との間隙と等しいか
小さくすることが好ましい。また、対向基板上に他の電
極を設けることも有用である。好ましくはこの新たに設
けられた電極の電位を共通電極の電位と等しくする。

【００１２】電極間隙が異なる電極対の併在は、さらに
高速応答性も向上させる。これは、間隙が広い電極対に
対応する液晶分子は、より速く応答する間隙が狭い電極
対に対応する液晶分子に追従することによる。また、残
像が発生するのを抑制することも可能になる。たとえ
ば、周囲にある配線の電位の影響を受けやすい部位に
は、より幅の広い電極を配することで両電極間に形成さ
れる電界分布の形状を対称に近づける。

【００１３】互いに電極の形状または電極対の形状に違
いがある画素を用いる手法としては、表示色ごとに独自
の電極構成を有する画素を用いることが有用である。電
極対に生じる電界分布の形状は、電極対の形状に依存す
る。したがって、電極対の形状が変化すると液晶層の波
長分散特性も変化する。そこで、液晶層を透過する光が
ピークを示す波長を、ＲＧＢ各色のカラーフィルタがピ
ーク透過率を示す波長に近づけるように、電極間隙、電
極幅、電極厚等、電極対の形状をそれぞれ設定する。こ
れにより、高光利用効率および高輝度が得られる。各色
の画素に独自の電極構成をもたせることで、表示色ごと
にそれぞれ適した画素を得ることができることから、従
来自由度が低かったフィルタの色純度および透過率の設
定が容易になる。なお、画素内に他とは異なる形状の電
極または電極対が併在すると、画素のＴ−Ｖ特性に階調
性を付与することもできる。Ｔ−Ｖ特性を滑らかにする
ことで、階調性の高い表示が可能になる。

【００１４】本発明によると、光源の波長分布や、カラ
ーフィルタの透過率の波長依存性を考慮に入れて液晶層
の分光透過特性を制御することができるため、より色調
の優れた画素を得ることができる。図２２に示すよう
に、共通電極３および画素電極４に、屈曲した電極（以
下、屈曲型電極とする）を用いる場合には、図中θで示
す屈曲角が互いに異なる電極を組み合わせて用いる。こ
の屈曲型電極は、互いに結合された一対の直線電極部を
有する。したがって、図中領域Ａと領域Ｂとでは形状の
異なる電界分布が形成されることから、両領域間で色付
きが相殺される。

【００１５】本発明のように電極対を構成する両極間で
屈曲角が異なると、同じ領域内の各部位においても形成
される電界分布の形状は互いに異なるため、色付きの抑
制により効果的である。なお、開口率の低下を防ぐた
め、すなわちブラックマトリクスで遮光される部分の面
積を小さくするため、例えば映像信号線に近接した場所
には、屈曲角が他の電極のそれより小さい電極を用いる
ことが好ましい。より好ましくは屈曲角の差は１０度以
内とする。

【００１６】共通電極および画素電極にいずれも屈曲型
電極を用いる場合には、赤色表示用の画素に含まれる電
極の屈曲角は、他色表示用の画素に含まれる電極の屈曲
角よりも大きくすることが好ましい。本発明は、いわゆ
る透過型の液晶表示装置に限定されず、外部からの入射
光を反射するための反射部を備えたいわゆる反射型の液
晶表示装置にも用いることができる。

【００１７】本発明によると、色付きの相殺、高開口
化、高速応答化など、それぞれの目的に応じて、形状
（すなわち電極間隙、電極幅および電極厚）が他と異な
る一部の電極または電極対を組み合わせて、電極対に所
望の電界分布を形成する。なお、画素の構成、電極材
料、プロセス条件等により、画素電極と共通電極の最低
幅、加工精度が異なることから、これらを考慮に入れた
電極構成の検討が求められる。たとえば、色付きの相殺
には、電極の屈曲角の設定を優先させる。高開口化のた
めには、電極を製造するプロセスで最も細線化できる電
極幅を設定することが優先され、ついで電極間隙をより
大きくするように設定すればよい。また、高速応答化の
ためには、製造プロセスで最も厚膜化できる電極厚の設
定が優先され、電極間隙は狭くなるよう設定すればよ
い。ただし、本発明によれば、従来と比べて設計の自由
度を大幅に高くすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例
を、図面を用いて詳細に説明する。

【００１９】《実施例１》本実施例の液晶表示装置の要
部を図１の（ａ）および（ｂ）に示す。同装置の作製手
順と動作について述べる。まず、透明基板１上にアルミ
ニウム等の導電材からなる膜を形成し、さらに得られた
膜をパターニングして走査信号線６を形成する。次い
で、その上に絶縁膜（図示せず）を形成する。さらにａ
−Ｓｉ等からなる半導体スイッチ素子７と、映像信号線
５とを形成して、アレイ基板１ａが得られる。映像信号
線５は、走査信号線６と同様にアルミニウム等の導電材
からなる膜をパターニングして形成する。

【００２０】共通電極３及び画素電極４は、インジウム
錫酸化物（以下、ＩＴＯとする）からなる透明導電膜ま
たはアルミニウム等の導電材からなる膜を櫛形にパター
ニングすることによって形成する。他方の透明基板１の
表面には、赤色カラーフィルタ８ｒ、緑色カラーフィル
タ８ｇ、青色カラーフィルタ８ｂおよびブラックマトリ
ックス１０が所定のパターンに形成され、対向基板１ｂ
が得られる。

【００２１】アレイ基板１ａおよび対向基板１ｂには、
両基板間に挟持する液晶層２の液晶分子の配列を整列さ
せるためのポリイミド等からなる配向膜９ａおよび９ｂ
がそれぞれ形成される。配向膜９ａおよび９ｂは、液晶
層２内の液晶の初期配向方位を所定の方向に決めるため
の処理がなされる。このように加工されたアレイ基板１
ａおよび対向基板１ｂは、所定の間隙を挟んで、それぞ
れ配向膜９ａおよび９ｂが形成された面を互いに対向す
るように配される。

【００２２】一対の基板１ａおよび１ｂの周辺部は、両
基板間に形成される空間部に液晶を注入するための開口
部を除いてシールされる。この開口部より基板１ａおよ
び１ｂの間に液晶を注入して液晶層２を形成した後、こ
の開口部を封止する。液晶には、正の誘電率異方性を有
するポジ型液晶が用いられる。半導体スイッチ素子７
は、走査信号線６からの信号によってオン−オフ制御さ
れる。半導体スイッチ素子７がオンになると、画素電極
４と映像信号線６が電気的に接続され、互いに隣接し電
極対を形成する画素電極４と共通電極３との間に電圧が
印加される。これにより両電極間に形成された電界によ
って、液晶層２の液晶分子の配向が変化し、各画素の輝
度が制御され、画像が表示される。

【００２３】本実施例では、図１中、共通電極３ａと画
素電極４ａとで構成される電極対（以下、電極対Ａとす
る）、および共通電極３ｂまたは３ｃと画素電極４ｂと
で構成される電極対（以下、電極対Ｂとする）を以下の
表１に示すように設定した。すなわち、共通電極３ａと
画素電極４ａの幅（ｗ₁）を、共通電極３ｂおよび３ｃ
と画素電極４ｂの幅（ｗ₂）よりも大きくし、さらに共
通電極３ａと画素電極４ａとの間隙（ｌ₁）を、共通電
極３ｂまたは３ｃと画素電極４ｂとの間隙（ｌ₂）より
も大きくした。

【００２４】

【表１】

【００２５】電極対ＡおよびＢには、互いに形状が異な
る電界分布が形成される。無論、共通電極３ｂと画素電
極４ｂからなる電極対にも、電極対ＡおよびＢとは異な
る電界分布が形成されることになる。すなわち、電極対
Ａのように電極間隙および電極幅が図中ｄで示すセルギ
ャップよりも大きいと、両電極間には主としてベクトル
が基板１ａおよび１ｂの表面に平行な横電界が形成され
る。しかし、セルギャップに対して電極間隙および電極
幅を小さくするにつれ、基板面に垂直な縦方向成分が相
対的に大きくなる。特に、電極対Ｂのように電極間隙お
よび電極幅がともにセルギャップよりも小さいと、縦方
向の成分が大きな比率を占めることになる。

【００２６】電界中の液晶分子は、その軸が電界のベク
トルに沿った方向になるよう配向する。液晶層２の電極
対Ｂに対応した領域では、液晶分子の多くは、他の領域
の場合とは異なってその軸が基板面から傾斜した方向に
配向する。そのため、電極対Ｂの領域において液晶は他
の領域の場合とは異なるダイレクタを示す。したがっ
て、電極対Ｂの領域は、電極対Ａの領域のそれとは異な
る波長分散特性（すなわち、異なる色付きの特性）を示
すことになる。

【００２７】図２に、正面から観察した場合の、電極対
Ａ及び電極対Ｂの波長分散特性をそれぞれ示す。なお、
これらは、電極対Ａの領域において５５０ｎｍ程度の波
長でピーク透過率が得られるように位相差Δｎ・ｄ（Δ
ｎは液晶の屈折率差、ｄはセルギャップ）を調整した場
合の例である。この条件下では、電極対Ｂの領域では４
８０ｎｍ程度の波長でピーク透過率を示す。このように
電極幅と電極間隙のいずれもが互いに異なる電極対Ａの
領域と電極対Ｂの領域とでは、駆動電圧、セルギャッ
プ、液晶材料等の条件が全く同じであっても液晶は互い
に異なるダイレクタを示し、各々の領域は特有な色変化
特性を示す。

【００２８】以上のように、構成の異なる電極対を組み
合わせて用いることにより、互いの領域で発生する色付
きを相殺することができる。したがって、視角方向の変
化による色付きの少ない、画質の優れた液晶表示装置を
得ることが可能となる。なお、電極対にＩＴＯ等の透明
導電体を使えば、電極の占める領域も表示領域になるの
で、色付きの相殺により効果的である。

【００２９】電極間隙を狭めた場合には、両極間に形成
される電界の強度が大きくなることから、立ち上り特性
が急峻になる。電極対Ｂにより動作する液晶分子の応答
速度は、従来の構成である電極対Ａに対応した液晶分子
のそれと比べて速い。電極対ＡおよびＢが併在した画素
では、電極対Ａにより動作する液晶分子は、高速応答す
る電極対Ｂの液晶分子に追従するような挙動をとる。し
たがって、電極対ＡおよびＢが併在する画素は、電極対
Ａと電極対Ｂとの中間的な構成（例えば、電極間隙が７
μｍ、電極幅が５μｍ）の電極対のみを含む画素に比べ
て高速応答が可能となる。なお、画素のサイズに応じて
電極対Ａと電極対Ｂの数の割合を最適化することによ
り、従来構成に比べて開口率を大きく設計することが可
能になる。

【００３０】《実施例２》本実施例の液晶表示装置の要
部を図３（ａ）に示す。アレイ基板１ａは、実施例１の
それと同様である。一方、対向基板１ｂのアレイ基板１
ａに対向する側の面には対向電極１４が設けられてい
る。対向電極１４の電位は、共通電極３の電位と等し
い。対向電極１４は、映像信号線５および共通電極３に
それぞれ対向する位置に配されている。

【００３１】本装置では、一対の電極対すなわち共通電
極３ａ、３ｂまたは３ｃと画素電極４ａまたは４ｂとの
間に電界が形成されるとともに、対向電極１４と画素電
極４ａまたは４ｂとの間にも電界が形成される。図３ｂ
および図３ｃに示すように、共通電極３ａ、３ｂまたは
３ｃと画素電極４ａまたは４ｂの間に形成される電界の
ベクトルがほぼ横方向に向くのに対して、対向電極１４
と画素電極４ａまたは４ｂの間に形成される電界のベク
トルは、液晶層２を横断する方向すなわち縦方向に向
く。

【００３２】したがって、電極対Ａ（共通電極３ａと画
素電極４ａ）に対応した領域と、電極対Ｂ（共通電極３
ｂと画素電極４ａ）に対応した領域とでは、それに形成
される電界の分布が明らかに異なる。したがって、電極
対ＡおよびＢにそれぞれ対応した領域では、液晶層２中
の液晶は互いに異なるダイレクタを示す。したがって、
この両領域に生じた色付きは互いに相殺される。

【００３３】《実施例３》本実施例では、実施例１と同
様の手法を用いて、カラー表示により適した電極対の改
良について説明する。図１と同様の構成の画素におい
て、表２に示すように電極３および４の幅および電極間
隙が互いに異なる電極対Ｃ、ＤおよびＥをそれぞれ用い
て画素を作製し、そのＴ−Ｖ特性を調べた。

【００３４】

【表２】

【００３５】その結果を図４に示す。図より明らかなよ
うに、電極幅または電極間隙が変化すると、Ｔ−Ｖ特性
が大きく変化する。これは、電極幅または電極間隙の変
更により、電極間に形成される電界の分布が変化するこ
とによる。

【００３６】図５に示すように、電極間隙が狭い電極対
Ｆと電極間隙が広い電極対Ｇが同一画素内に併在する
と、画素単位では、Ｈで示すように滑らかで階調性のあ
るＴ−Ｖ特性を示す。すなわち、同一画素内に電極間隙
が互いに異なる複数の電極対を併在させることで、画素
のＴ−Ｖ特性を制御することができる。これにより、各
色の画素毎に所望のＴ−Ｖ特性を持たせることが可能に
なり、各色の画素毎にγ補正した画素を構成することが
可能になる。したがって、形状の異なる複数の電極対が
併在する画素構成によって、各色毎の光強度およびγ特
性を補正でき、明るく、色再現性が高い液晶表示装置が
実現できる。

【００３７】例えば、図６に示すように、表示色ごとに
電極の構成が異なる画素を用いる。図中左側の赤表示用
の画素では、他色のそれよりも電極間隙が広く電極幅が
細い。図中中央の緑表示用の画素では、同一画素内に互
いに電極間隙や電極幅が異なる複数種の電極対が配され
ている。なお、図中、共通電極３および走査信号線６
は、同時に形成されたものである。

【００３８】なお、上記の電極３および４に、いわゆる
屈曲型電極を用いることで、視野角による色付きを低減
することができる。また、上記のような画素は、いわゆ
る反射型液晶表示装置に用いると、より効果的である。
一般に反射型液晶表示装置の場合、光が２度カラーフィ
ルタを通過することから、カラーフィルタの色純度や透
過率の設定が難しい。本発明のように、同一画素内に電
極間隙や電極幅が他と異なる部位を併在させると、各色
毎でＴ−Ｖ特性を設計できる。したがって、本発明によ
るとフィルタの色純度および透過率を設定するための自
由度は大きくなる。

【００３９】本発明を反射型液晶表示装置に応用した一
例を図７の（ａ）および（ｂ）に示す。この液晶表示装
置では、アレイ基板１ａの液晶層２に対向する側の表面
に反射部１５が形成されている。反射部１５は、半球状
の凸部１５ａと反射膜１５ｂにより構成される。凸部１
５ａは、反射する光を散乱させるものであって、たとえ
ば透明樹脂からなる膜を形成した後、得られた膜の上面
をフォトリソグラフィにより加工して形成する。凸部１
５ａを形成した後、アルミニウム、銀等の高反射率金属
からなる膜を所定の形状に形成し、反射膜１５ｂを得
る。この反射部１５により、指向性のない、視野角が広
い反射型液晶表示装置を得ることができる。なお、画素
電極４および共通電極３は光を反射する機能を有する電
極であってもよい。反射部の形態および設置場所は特に
限定されるものではなく、公知の技術を応用することが
できる。

【００４０】《実施例４》本実施例では、互いに形状が
異なる共通電極と画素電極からなる電極対を用いる方法
の一例について説明する。この方法は、特に残像発生の
抑制に有用である。本実施例では、共通電極と画素電極
で電極幅を変えることで、両電極間に形成される電気力
線の対称性を改善する。

【００４１】本実施例の液晶表示装置の画素を図８の
（ａ）および（ｂ）に示す。本装置では、共通電極３と
画素電極４が異なる層から形成されているため、共通電
極３から液晶層２までの距離は画素電極４から液晶層２
までの距離と異なる。したがって、画素電極４と共通電
極３の間に形成される電界は、周囲の構成、たとえばゲ
ート絶縁膜１１の厚さ、膜質、誘電率、膜構成の差等の
影響を受ける。したがって、図２０（ａ）に示す従来の
液晶表示装置（これを比較例１とする）のように、画素
電極４の幅が共通電極３のそれと同じであれば、図２０
（ｂ）に示すように画素電極４と共通電極３の間に形成
される電界の分布は、図中一点鎖線で示す両電極の中心
線を軸にして非対称になる。これは絶縁膜１１および１
２による電気力線の屈折と電圧損失による。共通電極３
近傍と画素電極４近傍の絶縁層／液晶界面では、形成さ
れる電界の分布が非対称で電気力線密度（すなわち電界
の大きさ）が異なる。したがって、画素電極４と共通電
極３の間は、直流電圧がかかったような状態になり、液
晶層２内でイオン分極が起こって、残像が発生する。

【００４２】そこで、本実施例では、共通電極３から液
晶層２までの距離（絶縁層の厚さ）が画素電極４から液
晶層２までの距離よりも大きいので、共通電極３を画素
電極４よりも太くすることで、この電界の分布（すなわ
ち電気力線の形状）をより対称に近づける。すなわち、
図８（ａ）に示すような電極配置をとれば、共通電極３
の近傍と画素電極４の近傍の絶縁層／液晶界面では電気
力線の形状が対称になる。また、共通電極３の近傍と画
素電極４の近傍の絶縁層／液晶界面での電気力線密度
（電界の強さ）もほぼ等しくなり、液晶層２においてイ
オン分極がおこりにくくなる。したがって、互いの幅が
等しい電極対を用いた場合と比較して残像を抑制するこ
とが可能になる。無論、絶縁膜の構成、画素内の電極構
成等により最適の電極幅は異なるので、どちらを太くす
るかは限定されない。

【００４３】《実施例５》本実施例では、実施例４と同
様に残像発生の抑制を目的とし、同一画素内に互いに幅
の異なる共通電極を設けることにより、電極対に形成さ
れる電界の対称性を改善する例について説明する。電極
対に形成される電界の分布の非対称性は、実施例４で示
した以外の要因に起因しても発生する。

【００４４】画素周縁部の液晶は、近傍に映像信号線５
が配されているため、映像信号線５の電位の影響をうけ
やすい。この影響は画素電極４への入力信号の電位が中
間調の時が最も影響が大きい。さらに、画素電極４と共
通電極３のペア数が多くなると、画素中央部の電極間に
は画素周辺部（映像信号線５近傍）の電極間に比較して
効果的に電界が形成されるため、画素中央部の電極間の
電界が強くなる。

【００４５】すなわち、絶縁層を有さない画素において
も、図２１（ａ）に示すように、同じ幅の電極で構成さ
れた比較例２では、図２１（ｂ）に示すように、電極間
に非対称な電界分布が形成される。本実施例の液晶表示
装置の画素を図９の（ａ）および（ｂ）に示す。本液晶
表示装置では、映像信号線５に近い電極を太くすること
で映像信号線５が液晶層２に及ぼす影響を抑制する。ま
た、相対的に電極間の電界強度が強くなる画素中央部の
電極を細くすることにより、電極対間での電界強度のば
らつきを是正する。なお、配置、材料、電位等によって
電極の最適幅は異なる。したがって、これらは特に限定
されない。

【００４６】本実施例のように、同一画素内において他
の電極と幅の異なる電極を用いる手法は、実施例４で記
述したような共通電極の幅を画素電極のそれと異ならせ
る手法と組み合わせるとより効果的である。

【００４７】《実施例６》本実施例では、実施例５と同
様の、画素電極と共通電極のペア数の多さに起因した電
界の非対称性の改善に関する他の例について説明する。
本実施例の液晶表示装置の画素を図１０の（ａ）および
（ｂ）に示す。本実施例では、同一画素内に電極間隙が
他の電極対とは異なる電極対を配する。すなわち、画素
中央部の電極対の電極間隙を画素周辺部（ソース配線近
傍）の電極対の電極間隙より広くすることで各電極対に
形成される電界の分布をより均一に近づける。

【００４８】《実施例７》本実施例では、上記の実施例
４〜６の手法を組み合わせた液晶表示装置の一例につい
て説明する。本実施例の液晶表示装置の画素を図１１に
示す。本液晶表示装置では、幅が異なる複数の共通電極
３を用いかつ中央部の電極間隙が端部の電極間隙よりも
小さい。このように、実施例４〜６の手法を互いに組み
合わせることにより、より効果的に残像の発生を抑制す
ることができる。

【００４９】《実施例８》本実施例では、実施例４〜６
の手法に加え、さらにいわゆる屈曲型電極を用いた液晶
表示装置について説明する。上記いずれの実施例におい
ても、共通電極３および画素電極４に直線状の電極を用
いている。本実施例の液晶表示装置の画素を図１２に示
す。この液晶表示装置では、ともに屈曲部を有する共通
電極３および画素電極４を用いている。このように屈曲
型電極と組み合わせることによって、より視野角による
色づきを低減した、残像が少ない液晶表示装置を実現す
ることができる。

【００５０】《実施例９》本実施例では、共通電極の厚
さおよび画素電極の厚さが互いに異なる電極対を用いた
一例について説明する。本実施例の液晶表示装置の要部
を図１３の（ａ）および（ｂ）に示す。本実施例では、
共通電極３ａまたは３ｂと画素電極４ａまたは４ｂとで
構成される電極対（以下、電極対Ｆとする）および共通
電極３ｃまたは３ｄと画素電極４ｄとで構成される電極
対（以下、電極対Ｇとする）を以下の表３に示すように
設定した。

【００５１】

【表３】

【００５２】このように、電極の幅や間隙が異なる場合
と同様に、電極の厚さが異なることによっても、電極間
に形成される電界の分布の形状は異なる。したがって、
その領域の液晶分子の示すダイレクタも電極の厚さによ
って異なる。このように同一画素中に互いに厚さが異な
る電極対が併存することによって、各領域において互い
に異なる波長分散特性（すなわち、色付きの特性を意味
する）を示す。したがって、各々の領域で互いの色付き
を相殺する構成とすることができ、視角方向の変化によ
る色付きの少ない、画質の優れた液晶表示装置を得るこ
とが可能となる。

【００５３】さらに、一般的な厚さが２０００Å程度の
電極対Ｆを用いる場合と比べて、電極対Ｇのように厚さ
が８０００Åと厚い電極対を用いる方が、応答速度がよ
り速くなる。電極対Ｆの液晶分子は、高速応答する電極
対Ｇの液晶分子に追従するような挙動をとるため、電極
対ＦおよびＧが併在する画素は、例えば電極対Ｆおよび
Ｇの中間的な構成、例えば全ての電極が５０００Åの電
極対のみから構成される画素に比べて高速応答が可能と
なる。したがって、動画表示しても高品質を維持できる
高速応答の液晶表示装置を得ることができる。

【００５４】《実施例１０》本実施例では、いわゆる屈
曲形の電極を用いた例について説明する。本実施例の液
晶表示装置の画素を図１４の（ａ）および（ｂ）に示
す。共通電極３および画素電極４はともに、一部が折れ
曲がった構造を有するいわゆる屈曲型電極である。共通
電極３の屈曲角θ１は、画素電極４の屈曲角θ２と異な
る。例えば、共通電極３の屈曲角θ１を１５°とし、画
素電極４の屈曲角θ２を２０°とする。両電極間で屈曲
角が異なると、電極間隙は場所ごとに異なる。したがっ
て、図中Ａで示すサブ領域に形成される電界の形状は、
サブ領域Ｂに形成されるそれとは異なる。同様に、サブ
領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤにおける電界分布特性は互いに
異なる。したがって、各サブ領域の液晶分子は、互いに
異なるダイレクタを示し、各サブ領域は互いに異なる波
長分散特性（すなわち、色付きの特性を意味する）を示
す。

【００５５】本実施例によると、４つのサブ領域に分割
されるので、結果として実施例７と比べてもより効果的
に色度変化を低減することが可能になる。ただし、屈曲
角の差Δθ（＝θ１−θ２）を大きくし過ぎると、電極
間隙が極端に大きい箇所と極端に小さい箇所が発生して
しまう。電極間隙の極端な差は、光学応答特性に大きな
差をまねき、フリッカー発生の原因となる可能性があ
る。したがって、屈曲角差Δθは±１０°以下にするの
が望ましい。また、映像信号線５に近い電極（本実施例
では共通電極３）の屈曲角が大きいほど、液晶分子が変
調しない領域の面積が増加し、実質開口率が低下してし
まう。したがって、映像信号線５に近い電極の屈曲角を
できるだけ小さくし、もう一方の電極の屈曲角を大きく
する構成がより望ましい。

【００５６】《実施例１１》本実施例では、波長分散特
性を制御することでＲＧＢ各色を調整する方法の例につ
いて説明する。本実施例の液晶表示装置の要部を図１５
の（ａ）および（ｂ）に示す。上記実施例で説明したよ
うに、電極間隙、電極幅または電極厚が異なると、電極
対に形成される電界分布は異なり、その結果として波長
分散特性は異なる。ＲＧＢ各色のカラーフィルタは、図
１９に示すように、それぞれ波長特性を有し、一般的に
Ｒが７００ｎｍ近傍に、Ｇが５５０ｎｍ近傍に、Ｂが４
４０ｎｍ近傍にそれぞれピーク透過率が得られるように
なっている。

【００５７】先に図２に示したように、電極間隙を１０
μｍとし、電極幅を６μｍとした電極対Ａでは５５０ｎ
ｍ程度の波長でピーク透過率が得られ、電極間隙を４μ
ｍとし、電極幅を４μｍとした電極対Ｂでは４８０ｎｍ
程度の波長でピーク透過率が得られる。したがって、緑
色カラーフィルタ８ｇの画素には、電極対Ａと同じよう
な構成の電極対を用い、青色カラーフィルタ８ｂの画素
には、電極対Ｂと同じような構成の電極対を用いれば、
光利用効率を最高にすることができる。同様に、赤色カ
ラーフィルタ８ｒの画素にも、同一条件下でピーク透過
率が７００ｎｍになるような構成の電極対を用いればよ
い。

【００５８】このように各色に応じて電極幅または電極
間隙が異なる電極対を用いることにより、高光利用効率
および高輝度が得られる。また、画素間で液晶分子のダ
イレクタが異なるので、互いの色付きを相殺することが
でき、視角方向の変化による色付きの少ない、画質の優
れた液晶表示装置を得ることが可能となる。本実施例に
屈曲形電極を用いれば、色付きの問題に対して、より効
果的である。

【００５９】《実施例１２》本実施例では、屈曲型電極
を用い、ＲＧＢの各画素ごとにその屈曲角θが異なる電
極対を用いることにより、ＲＧＢ各色を調整する方法の
例について説明する。本実施例の液晶表示装置の要部を
図１６の（ａ）および（ｂ）に示す。本実施例のような
電極構成においては、視野角による色度変化量は赤色
（Ｒ）が最も大きい。屈曲角θが大きいほど、液晶分子
が変調しない画素部の面積が増加し、実質開口率が低下
してしまう。したがって、赤色画素における電極３ｒ０
および４ｒ０の屈曲角θｒは、緑における電極３ｇ０お
よび４ｇ０の屈曲角θｇおよび青におけるにおける電極
３ｂ０および４ｂ０の屈曲角θｂよりも大きくする。

【００６０】《実施例１３》本実施例では、ＲＧＢの各
画素毎に電極の厚さを変えることにより、ＲＧＢ各色を
調整する方法の例について説明する。本実施例の液晶表
示装置の要部を図１７に示す。この画素の画素電極は、
線状の透明絶縁層とその上面および側面を被覆した透明
導電層からなる。青画素の画素電極４ｂ０は、透明導電
層１６ｂおよび透明絶縁層１７ｂからなる。緑画素の画
素電極４ｇ０は、透明導電層１６ｇおよび透明絶縁層１
７ｇからなる。赤画素の画素電極４ｒ０は、透明導電層
１６ｒおよび透明絶縁層１７ｒからなる。画素電極４ｂ
０、４ｇ０および４ｒ０の厚さは、それぞれ透明絶縁層
１７ｂ、１７ｇおよび１７ｒの厚さにより制御される。

【００６１】このように表示色ごとに異なる厚さの電極
を用いることで、表示色ごとに電極幅及び電極間隙が異
なる電極対を用いた実施例１１と同様の効果が得られ
る。したがって、光利用効率が高く高輝度で、さらに、
各画素で液晶分子のダイレクタが異なるので、互いの色
付きを相殺する構成とすることができ、視角方向の変化
による色付きを低減することができる。さらに本実施例
では、液晶セルギャップｄを一定に保つために、従来の
スペーサに代えて、アレイ基板１ａ表面に設けられた厚
み制御部材１３を用いている。この厚み制御部材１３
は、例えば透明絶縁層１７ｂ、１７ｇおよび１７ｒと同
じ材料からなり、透明絶縁層ｂ、１７ｇおよび１７ｒを
形成するプロセスにおいて、同時にアレイ基板１ａ側に
形成される。

【００６２】この厚み制御部材１３により、スペーサを
使用せずにセルギャップｄを制御することができるの
で、スペーサの光漏れによるコントラストの低下や、ス
ペーサの移動によるキズ等の発生がなくなり、高コント
ラストでかつ信頼性の高い液晶表示装置を得ることが可
能となる。上記のような厚み制御部材は、図１８に示す
ように、対向基板１ｂに形成してもよい。その場合、例
えば、ブラックマトリクス１０と同じ材料からなり、ブ
ラックマトリクス１０と一体に形成する。

【００６３】

【発明の効果】本発明は、光利用率が高く、残像が少な
く、視野角が広く、高速応答の液晶表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施例の液晶表示装置の
要部を示す縦断面図であり、（ｂ）は同装置のアレイ基
板の要部を示す平面図である。

【図２】電極対の形状と画素の波長分散特性の関係を示
す特性図である。

【図３】（ａ）は、本発明の他の実施例の液晶表示装置
の要部を示す縦断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、
ともに同装置において電極間に形成される電界分布を示
す模式図である。

【図４】互いに形状が異なる電極を用いた画素の透過率
―電圧曲線を示す特性図である。

【図５】互いに形状が異なる電極を用いた画素の透過率
―電圧曲線と、それらを合成した透過率―電圧曲線とを
示す特性図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例の液晶表示装置のア
レイ基板の要部を示す平面図である。

【図７】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表示
装置のアレイ基板の要部を示す平面図であり、（ｂ）は
同装置の要部示す縦断面図である。

【図８】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表示
装置のアレイ基板の要部を示す平面図であり、（ｂ）は
同装置の要部を示す縦断面図である。

【図９】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表示
装置のアレイ基板の要部を示す平面図であり、（ｂ）は
同装置の要部を示す縦断面図である。

【図１０】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表
示装置のアレイ基板の要部を示す平面図であり、（ｂ）
は同装置の要部を示す縦断面図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施例の液晶表示装置の
アレイ基板の要部を示す平面図である。

【図１２】本発明のさらに他の実施例の液晶表示装置の
アレイ基板の要部を示す平面図である。

【図１３】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表
示装置の要部を示す縦断面図であり、（ｂ）は同装置の
アレイ基板の要部を示す平面図である。

【図１４】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表
示装置の要部を示す縦断面図であり、（ｂ）は同装置の
アレイ基板の要部を示す平面図である。

【図１５】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表
示装置の要部を示す縦断面図であり、（ｂ）は同装置の
アレイ基板の要部を示す平面図である。

【図１６】（ａ）は本発明のさらに他の実施例の液晶表
示装置の要部を示す縦断面図であり、（ｂ）は同装置の
アレイ基板の要部を示す平面図である。

【図１７】本発明のさらに他の実施例の液晶表示装置の
要部を示す縦断面図である。

【図１８】本発明のさらに他の実施例の液晶表示装置の
要部を示す縦断面図である。

【図１９】カラーフィルタの透過率およびバックライト
の波長分布を示す特性図である。

【図２０】（ａ）は従来の液晶表示装置のアレイ基板の
要部を示す平面図であり、（ｂ）は同装置の要部の縦断
面図である。

【図２１】（ａ）は、比較例の液晶表示装置のアレイ基
板の要部を示す平面図であり、（ｂ）は同装置の要部の
縦断面図である。

【図２２】液晶表示装置に用いられる屈曲型電極の一例
を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 １ａ アレイ基板 １ｂ 対向基板 ２ 液晶層 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｒ０、３ｇ０、３ｂ０
共通電極 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｒ０、４ｇ０、４ｂ０ 画素
電極 ５ 映像信号線 ６ 走査信号線 ７ 半導体スイッチ素子 ８ カラーフィルタ ８ｒ 赤色カラーフィルタ ８ｇ 緑色カラーフィルタ ８ｂ 青色カラーフィルタ ９、９ａ、９ｂ 配向膜 １０ ブラックマトリクス １１ ゲート絶縁膜 １２ 保護絶縁膜 １３ 厚み制御部材 １４ 対向電極 １５ 反射部 １５ａ 凸部 １５ｂ 反射膜 １６ｂ、１６ｇ、１６ｒ 透明導電層 １７ｂ、１７ｇ、１７ｒ 透明絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2000−84345(P2000−84345) (32)優先日 平成12年３月24日(2000．3．24) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 塩田 昭教 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 滝本 昭雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 GA14 GA15 GA16 GA17 GA20 GA26 NA01 NA05 5C094 AA10 AA12 AA13 BA03 BA44 CA19 CA24 CA25 EA04 EA07 JA08 JA09

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通電極、画素電極および半導体スイッ
   チ素子が配された画素の複数と、 走査信号線と、 前記画素電極に信号を出力する映像信号線と、 前記複数の画素、前記走査信号線および前記映像信号線
   が表面に配されたアレイ基板と、 前記アレイ基板と対向して配された対向基板と、 前記アレイ基板および前記対向基板に挟持された液晶層
   とを具備し、 一組の前記共通電極と前記画素電極で構成される電極対
   の少なくとも一つまたは電極の少なくとも一つは、それ
   ぞれ他の電極対または電極とは異なる形状を有する液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】 前記電極対のうちの少なくとも１つは、
   前記共通電極と前記画素電極との間隙が他の電極対とは
   異なる請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記電極対のうちの少なくとも１つは、
   前記共通電極の幅または前記画素電極の幅が他の電極対
   とは異なる請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記電極対のうちの少なくとも１つは、
   前記共通電極の厚さまたは前記画素電極の厚さが他の電
   極対とは異なる請求項１記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記共通電極または前記画素電極が、透
   明絶縁体からなる層および前記層の表面を被覆する透明
   導電体からなる膜を具備する請求項４記載の液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記液晶層の厚さを制御するための厚さ
   制御部材をさらに具備し、前記厚さ制御部材が、前記透
   明絶縁体からなる層を形成するプロセスにおいて同時に
   形成されたものである請求項５記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記共通電極の幅が前記画素電極の幅と
   は異なる請求項１記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記共通電極の厚さが前記画素電極の厚
   さとは異なる請求項１記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記共通電極および前記画素電極がいず
   れも屈曲部を有し、少なくとも一つの電極は、同一画素
   内の他の電極とは前記屈曲部の屈曲角の大きさが異なる
   請求項１記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記映像信号線に近接した電極の屈曲
    角は、他の電極の屈折角より小さい請求項９記載の液晶
    表示装置。
11. 【請求項１１】 前記電極間で、前記電極の屈曲角の差
    が１０度以内である請求項９記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 同一画素内の前記電極対の間に前記形
    状の違いがある請求項１記載の液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 前記形状の違いを設定することで、前
    記電極対に同一画素内の他の電極対に形成される電界分
    布とは形状が異なる電界分布を形成する請求項１２記載
    の液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 前記形状の違いを設定することで、前
    記電極対に形成される電界分布の対称性を改善する請求
    項１２記載の液晶表示装置。
15. 【請求項１５】 前記形状の違いを設定することで、前
    記電極対に縦方向の成分を主体とする電界を形成する請
    求項１２記載の液晶表示装置。
16. 【請求項１６】 前記画素間に前記形状の違いがある請
    求項１記載の液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 表示色ごとに電極または前記電極対の
    形状が異なる請求項１６記載の液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 前記形状の違いを設定することで、表
    示色をγ補正する請求項１７記載の液晶表示装置。
19. 【請求項１９】 前記形状の違いを設定することで、前
    記液晶層の分光透過特性を制御する請求項１７記載の液
    晶表示装置。
20. 【請求項２０】 前記共通電極および前記画素電極がい
    ずれも屈曲部を有し、赤色表示用の画素に含まれる電極
    の前記屈曲角度は、他色表示用の画素に含まれる電極の
    屈曲角度よりも大きい請求項１７記載の液晶表示装置。
21. 【請求項２１】 前記電極対のうちの少なくとも１つ
    は、電極の幅または前記共通電極と前記画素電極との間
    隙が、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙と等しい
    か小さい請求項１記載の液晶表示装置。
22. 【請求項２２】 前記液晶層が、正の誘電率異方性を有
    する液晶からなる請求項１５記載の液晶表示装置。
23. 【請求項２３】 外部からの入射光を反射するための反
    射部を備えた請求項１記載の液晶表示装置。
24. 【請求項２４】 前記対向基板上に他の電極を備えた請
    求項１記載の液晶表示装置。
25. 【請求項２５】 前記他の電極の電位が、前記共通電極
    の電位と等しい請求項２４記載の液晶表示装置。