(57)【要約】【課題】    新規な表示領域を提供する面内電界制御型液晶表示装置を提供する。【解決手段】    面内電界制御型液晶表示装置は、対向配置された第１、第２の基板と、第１の基板の対向面上に交互に平行配置され一方位に延在する第１、第２のストライプ状電極群と、第２の基板の対向面上に交互に平行配置され一方位に延在する第３、第４のストライプ状電極群と、第１、第２のストライプ状電極群の対向端部に接続され、共同してインターデジタル配置された第１、第２の櫛歯状電極を構成する第１、第２の峰状配線部と、第３、第４のストライプ状電極群の対向端部に接続され、共同してインターデジタル配置された第３、第４の櫛歯状電極を構成する第３、第４の峰状配線部と、第１、第２の基板間の領域に収容された液晶層と，第１、第２の基板の外側に配置された第１、第２の偏光子と、を含む。【選択図】  図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１、第２の基板と、
前記第１の基板の対向面上に交互に平行配置され一方位に延在する第１、第２のストライプ状電極群と、
前記第２の基板の対向面上に交互に平行配置され一方位に延在する第３、第４のストライプ状電極群と、
前記第１、第２のストライプ状電極群の対向端部に接続され、共同してインターデジタル配置された第１、第２の櫛歯状電極を構成する第１、第２の峰状配線部と、
前記第３、第４のストライプ状電極群の対向端部に接続され、共同してインターデジタル配置された第３、第４の櫛歯状電極を構成する第３、第４の峰状配線部と、
前記第１、第２の基板間の領域に収容された液晶層と，
前記第１、第２の基板の外側に配置された第１、第２の偏光子と、
を含む面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１、第２のストライプ状電極群または／および、第３、第４のストライプ状電極群の少なくとも一方、または両方の組の電極エッジ部は前記ストライプ状電極の延在方向に対して屈曲している請求項１に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項３】
前記基板上への射影において、前記第１、第２のストライプ状電極群の延在方向と、前記第３、第４のストライプ状電極群の延在方向とは平行に配置された、請求項１または２に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層は、基板表面に対して水平配向された液晶分子を含む請求項３に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項５】
前記基板上への射影において、前記第３、第４のストライプ状電極群の中央部の電極間領域は、前記第１、第２のストライプ状電極群の両端を除く電極領域上に配置された部分を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項６】
前記基板上への射影において、前記第３、第４のストライプ状電極群の中央部の電極側端の位置は前記第１、第２のストライプ状電極群の電極の側端の位置に重なる請求項５に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項７】
前記基板上への射影において、前記第３、第４のストライプ状電極群の中央部の電極側端の位置は前記第１、第２のストライプ状電極群の電極の側端の位置から電極内部方向または電極外部方向に離隔している請求項５に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項８】
前記基板上への射影において、前記第１、第２のストライプ状電極群の延在方向と、前記第３、第４のストライプ状電極群の延在方向とは交差するように配置された、請求項１または２に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層は、基板表面に対して垂直配向した液晶分子を含む請求項８に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１、第２の偏光子は、互いに逆向きの円偏光子である請求項８または９に記載の面内電界制御型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面内電界制御型液晶表示装置に関し、特に開口率を向上した面内電界制御型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向配置された一対の基板のそれぞれに電極が設けられており、それらの電極を用いて基板面に垂直な方向に電界を発生させて液晶層の液晶分子の配向状態を変化させることにより明暗表示を実現する。このような液晶表示装置では、電界印加時に液晶層の液晶分子が基板面に対して一定の方向に傾斜して配向するため、明暗表示に視角依存性を生じる。
【０００３】
視角依存性を低減し、良好な視角特性を実現し得る液晶表示装置もある。液晶層を挟んで対向配置される一対の基板の片側基板の対向面上に第１、第２のストライプ状電極（歯ないし指状部分とも呼ぶ）を交互に平行に配置する。第１、第２のストライプ状電極の一方の端部を共通の峰状配線部に接続して櫛歯状電極とし、２つの峰状配線部を外側に配置し、歯の部分を互に噛み合わせた（互いの指状部分を対向側の指状部分間に挿入した）インターデジタル配置とする。
【０００４】
第１、第２の櫛歯状電極間に電圧を印加して、電極間領域において基板面にほぼ水平な方向に電界を発生させる。液晶層の液晶分子の面内配向状態を面内方向の電界で変化させることにより明暗表示を実現する。このような液晶表示装置は、電界印加時に液晶層の液晶分子が基板面に水平な状態のままで配向変化でき、明暗表示に視角依存性を生じにくく、このため良好な視角特性を実現できる。このような液晶表示装置はインプレーンスイッチング（ＩＰＳ：in-plane switching）モード液晶表示装置と呼ばれる。
【０００５】
図４Ａは、ＩＰＳモード液晶表示装置の一方の基板の表面に形成された、簡略化した電極形状例を示す平面図である。２種類のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２が交互に平行に配置され、ストライプ状の電極間領域を画定する。２種類のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２に電圧を印加するため、ストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２を互いに逆方向に延長し、延長した端部に接続部分となる峰状配線部Ｗ１，Ｗ２を接続して、櫛歯状電極としている。ストライプ状電極Ｅ１が峰状配線部Ｗ１で接続され、ストライプ状電極Ｅ２が峰状配線部Ｗ２で接続され、第１、第２の櫛歯状電極が形成され、ストライプ状電極Ｅ１とストライプ状電極Ｅ２とがインターデジタルに（交互に）配置されている。峰状配線部Ｗ１，Ｗ２間に電圧を印加すると、ストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２間の電極間領域に電界が形成され、液晶分子の配向が制御される。電極幅、電極間領域幅を十分狭く設定し、視覚上、ストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２が分布する領域で表示領域を構成する。
【０００６】
液晶表示装置として、表示面を多数のドットで構成するドットマトリックス表示型と、予め定められた文字、パターン等を表示するセグメント表示型がある。ドットマトリックス表示型ＩＰＳモード液晶表示装置においては、表示面内に例えば０．５ｍｍ平方以下のドットを多数マトリックス状に分布させ、各ドット内に均一化された櫛歯状電極を配置する。櫛歯状電極に含まれるストライプ状電極の長さは短いので、シート抵抗の比較的高い透明電極でも、細い電極幅を実現できる。セグメント表示型ＩＰＳ液晶表示装置においては、表示するパターンに応じてストライプ状電極の長さが変化する。電極の長さが長くなることがあり、表示の均一性を保持するためには、電極の抵抗を低くすることが望まれる。
【０００７】
電極を厚くすることによって抵抗値を下げる可能性もあるが、電極を厚くすると段差が増大し、表示品位を低下させてしまう可能性がある。表示均一性を確保する点から、電極の厚さは増大せず、幅を広くして抵抗値を下げることが望まれる。電極幅を広く設定して開口率を低下させる設計を余儀なくされることがある。
【０００８】
図４Ｂは、数字８を表示できる７セグメント型表示素子の一部を示す具体的な電極構成を示す平面図である。下部の三角状領域には、平均的に縦方向に配置された２種類のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２が、横方向に交互に配置されて、表示領域を構成している。ストライプ状電極は、僅かに左右に屈曲しつつ、縦方向に延在している。屈曲の角度は、例えば約１度程度から５度程度の角度である。ストライプ状電極Ｅ１は上側に配置された峰状配線部Ｗ１に接続されている。他のストライプ状電極Ｅ２は、図面外の下方で峰状配線部（Ｗ２）に接続される。電極の抵抗を低くするため、例えば、電極幅、電極間領域幅は共に、５μｍ〜３０μｍ程度に設定される。
【０００９】
ＩＰＳモード液晶表示装置において積極的表示領域は電極間領域であり、電極領域自体は非表示領域である。全面積中で、表示領域である電極間領域が占める比率を開口率と呼ぶ。明るい表示を実現するには、開口率を向上することが望ましい。電極間領域は十分な電界を形成するため、幅は制限される。電極の全長に均等な電圧を印加するためには、低抵抗の電極を形成することが望まれる。低抵抗の電極とするために電極幅を広くすると、全面積中の電極領域の面積が増大し、開口率が低くなる。
【００１０】
ＩＰＳモード液晶表示装置の機能面から必要とされる電極は、一方の基板の表面に形成された、２種類のストライプ状電極である。一対の基板の対向面には配向膜が形成され、所定の方向にラビング等の配向処理がされる。ラビング等の配向処理は、平行に配置されたストライプ状の電極方向と一定の関係でなされねばならない。一対の基板外側にはクロスニコル等の一対の偏光子が配置される。偏光子の透過軸方向はストライプ状の電極方向と一定の関係をなさねばならない。製造工程においてこのような要求を満たすためには、表示用の電極は形成しない基板上にも、アライナの機能を果たすよう何らかの電極が形成される。
【００１１】
なお、液晶分子の配向方向を問題とせず、基板上に形成した平行電極間の電界により表示を制御する液晶表示装置を面内電界制御型液晶表示装置と呼ぶことにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５６−９１２７７号（特公昭６３−２１９０７号）公報
【特許文献２】特開２０１４−２９３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
実施例の１つの目的は、新規な表示領域を提供する面内電界制御型液晶表示装置を提供することである。
【００１４】
実施例の他の目的は、開口率を向上させた面内電界制御型液晶表示装置を提供ことである。
【００１５】
実施例の更に他の目的は、新規な機能を有する面内電界制御型液晶表示領域を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
実施例によれば、対向配置された第１、第２の基板と、第１の基板の対向面上に交互に平行配置され一方位に延在する第１、第２のストライプ状電極群と、第２の基板の対向面上に交互に平行配置され一方位に延在する第３、第４のストライプ状電極群と、第１、第２のストライプ状電極群の対向端部に接続され、共同してインターデジタル配置された第１、第２の櫛歯状電極を構成する第１、第２の峰状配線部と、第３、第４のストライプ状電極群の対向端部に接続され、共同してインターデジタル配置された第３、第４の櫛歯状電極を構成する第３、第４の峰状配線部と、第１、第２の基板間の領域に収容された液晶層と，第１、第２の基板の外側に配置された第１、第２の偏光子と、を含む面内電界制御型液晶表示装置が提供される。
【００１７】
第１の構成においては、基板上への射影において、第１、第２のストライプ状電極群の延在方向と、第３、第４のストライプ状電極群の延在方向とは平行に配置される。
【００１８】
第２の構成においては、基板上への射影において、第１、第２のストライプ状電極群の延在方向と、第３、第４のストライプ状電極群の延在方向とは交差するように配置される。
【発明の効果】
【００１９】
第３、第４のストライプ状電極群の電極間領域は、電界を形成すると表示領域を構成できる。第１、第２のストライプ状電極群の電極領域内に、第３、第４のストライプ状電極群の電極間領域を配置すると、非表示領域であった領域内に表示領域を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１−１】、及び
【図１−２】図１Ａは第１の実施例による面内電界制御型液晶表示装置の概略断面図、図１Ｂは下側基板１上の櫛歯状電極ＳＷ１、ＳＷ２および上側基板２上の櫛歯状電極ＳＷ３、ＳＷ４の概略的配置を示す平面図及び断面図、図１Ｃは第１、第２の櫛歯状電極のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２、及び第３、第４の櫛歯状電極のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４の相対的配置、及び電極間領域の和を示す平面図である。
【図２】図２Ａ，２Ｂは、第１の実施例の変形例を示す電極の平面図である。
【図３】図３Ａは第２の実施例による面内電界制御型液晶表示装置の下側基板上のストライプ状電極群、上側基板上のストライプ状電極群を重ねて示す平面図、図３Ｂは主に電極間領域に形成される電界方向を概略的に示す平面図、図３Ｃは垂直配向液晶分子を含む液晶層を概略的に示す断面図である。
【図４】図４Ａは、従来技術によるＩＰＳモード液晶表示装置の櫛歯状電極の形状を概略的に示す平面図、図４Ｂは７セグメント表示素子の一部の具体的電極形状を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、２    透明基板、    ３，４    配向層、    ５    シール、    
６    液晶層、    ８，９    偏光子、    Ｗ１，Ｗ２    峰状配線部、
Ｅ１，Ｅ２    （基板１上の）ストライプ状電極（櫛歯状電極の歯電極）、    
Ｅ３，Ｅ４    （基板２上の）ストライプ状電極（櫛歯状電極の歯電極）、    
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４    櫛歯状電極の峰状配線部、
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４    櫛歯状電極、    
Ｄ１    基板１上の電極間領域、    Ｄ２    基板２上の電極間領域、
Ｆ１，Ｆ２    交差する電極群が電極間領域に形成する電界。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１Ａ〜１Ｃを参照して、実施例１による面内電界制御型液晶表示装置を説明する。図１Ａに示すように、対向配置された透明基板１，２の対向表面上には透明電極でストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が形成され、配向膜３，４が透明電極を覆って基板上に形成されている。表示面の周囲はシール５によって封じられ、液晶層６を収容している。液晶層６は、水平配向した液晶分子を含む。一対の基板１，２の外側には、偏光子対８，９が配置されている。
【００２３】
従来、製品としては一方の基板上にのみストライプ状電極が配置され、他方の基板上には電極が配置されていなかったが、プロセス中、他方の基板上にも電極が形成されていた。従って、他方の基板上にストライプ状電極を形成しても、全く新たなプロセスを追加するわけではない。
【００２４】
図１Ｂは、上側基板上，および下側基板上の電極の概略的構成を示す平面図と断面図を組み合わせた図である。ストライプ状電極群Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が峰状配線部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の配線で接続されて、櫛歯状電極ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を形成している。下側基板１上では、櫛歯状電極ＳＷ１とＳＷ２とがインターデジタル配置を構成し、ストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２間に電界を形成できる。上側基板２上では、櫛歯状電極ＳＷ３とＳＷ４とがインターデジタル配置を構成し、ストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４間に電界を形成できる。図中の断面図は、例えば、電極Ｅ２，Ｅ４を接地し、電極Ｅ１，Ｅ３に正電圧を印加した時の電界を概略的に示す。これらの電界によって、液晶分子の配向が制御される。
【００２５】
図１Ｃの上段部は、下側基板上の電極Ｅ１，Ｅ２の配置とそれらの間に形成される電極間領域Ｄ１の配置を示す平面図である。図１Ｃの中段部は、上側基板上の電極Ｅ３，Ｅ４の配置とそれらの間に形成される電極間領域Ｄ２の配置を示す平面図である。下側基板上の電極Ｅ１，Ｅ２は非表示領域を構成し、その間の電極間領域Ｄ１を表示領域とする。上側基板の電極Ｅ３，Ｅ４は、下側基板の電極間領域Ｄ１に重なるように配置され、下側基板の電極領域Ｅ１，Ｅ２に重なるように、電極間領域Ｄ２を画定する。
【００２６】
上側基板の櫛歯状電極対ＳＷ３，ＳＷ４間に電圧を印加して、電極間領域Ｄ２を表示領域とすると、下側基板の非表示領域であった電極領域Ｅ１，Ｅ２に重なるように表示領域が形成される。
【００２７】
図１Ｃの下段部は、下側基板の電極間領域Ｄ１と上側基板の電極間領域Ｄ２を合わせて示す平面図である。ストライプ状電極群Ｅ１，Ｅ２の側辺と、ストライプ状電極群Ｅ３，Ｅ４の側辺が一致した位置に配置されているため、電極間領域Ｄ２は、電極間領域Ｄ１の間隙を完全に埋めるように配置される。極めて高い開口率を提供することができる。
【００２８】
図１Ａ〜１Ｃに示した形態は、極めて高い開口率を提供可能であるが、上側基板のストライプ状電極の側辺の位置を下側基板のストライプ状電極の側辺の位置に高精度に合わせる必要がある。より精度の低い製造プロセスでも製造できる構成が望まれる場合もある。
【００２９】
図２は、製造プロセスに要求される精度を緩和できる変形例を示す。図２Ａは、例えば下側の基板上のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２と、上側の基板上のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４とが、端部で重複するパターンである。上側基板上のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４間の電極間領域は、下側基板のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２の電極領域内部に形成される。下側基板のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２の電極面積の内、上側基板のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４と重なる一部の領域は表示領域にできないが、上側基板の電極間領域Ｄ２と重なる下側基板の電極領域は表示領域にでき、開口率を向上できる。
【００３０】
図２Ｂは、下側の基板のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２と、上側の基板のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４とが、たがいに離隔しているパターンである。上側基板のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４の電極間領域が、下側基板のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２と、その両側の領域（下側基板の電極間領域の一部）を含んで形成されるパターンである。上下基板の電極領域とならない領域には、２種類の電界が形成される。表示面積の大部分は、安定な表示が可能である。開口率は向上できる。
【００３１】
液晶分子が水平配向し、液晶材料に誘電率異方性が負の液晶材料を用いる場合は、ストライプ状電極の延在方向に対して液晶分子の軸方向がほぼ直交するように配向する。ストライプ状電極間に電界が発生すると、液晶分子のダイポールが電界方向に沿い、液晶分子の軸方向はストライプ状電極の延在方向に沿うようになる。
【００３２】
液晶分子が水平配向し、液晶材料に誘電率異方性が正の液晶材料を用いる場合は、液晶分子の軸方向がストライプ状電極の延在方向に対してほぼ平行方向に配向するように設定する。ストライプ状電極間に電界が発生すると、液晶分子の軸方向が電界方向に沿い、ストライプ状電極の延在方向に直交する方向に沿うようになる。なお、誘電率異方性が正の液晶分子を基板表面に対して垂直配向させた液相層を用いることもできる。
【００３３】
図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、実施例２による面内電界制御型液晶表示装置を示す。例えば、誘電率異方性が正の液晶分子を用い、液晶分子を垂直配向させる配向膜を用いる。図３Ａに示すように、下側基板上のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２は1方向（図中縦方向）に沿って互いに平行に配置され、上側基板上のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４は、電極Ｅ１，Ｅ２と交差する方向（図中横方向）に沿って、互いに平行に配置されている。なお、電極Ｅ１，Ｅ２と電極Ｅ３，Ｅ４の交差領域をＣＲとする。
【００３４】
図３Ｂに示すように、下側基板のストライプ状電極Ｅ１，Ｅ２間に電圧を印加すると、電極間領域Ｄ１に図中横方向の電界が生じ、表示領域を構成する。上側基板のストライプ状電極Ｅ３，Ｅ４間に電圧を印加すると、電極間領域Ｄ２に図中縦方向の電界が生じ表示領域を構成できる。１つの交差領域ＣＲ１に着目して考察すると、上下に隣接する上側基板の電極間領域Ｄ２には縦方向の電界、横方向に隣接する下側基板の電極間領域Ｄ１には横方向の電界が形成され、斜め方向に隣接する電極間領域Ｄ１，Ｄ２の交差領域には、縦横２方向の電界が形成される。液晶分子は相互作用しつつ配向する。交差領域ＣＲ１の周りに面内方向が変化する液晶分子の配向が形成される。
【００３５】
図３Ｃに示すように、垂直配向された液晶層内の液晶分子に、面内方向が変化する電界を印加できる。電界成分に応じて、液晶分子の配向方向も変化することになる。上下の偏光子は、右回り、左回りの円偏光子とするのがより好ましい。
【００３６】
なお、（Ｅ１−Ｅ２），（Ｅ３−Ｅ４）等で例示した対向するストライプ状電極群は、図４Ｂで示したように、全体としては１方位に延在するように配置されるが、局部的にわずかに延在方向の両側に屈曲させることがプロセスに要求される精度の観点から好ましい。
【００３７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、上述の記載は制限的なものではない。種々の変更、追加、改良、組み合わせ等が可能であることは、当業者に自明であろう。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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