(57)【要約】【課題】ＯＮからＯＦＦへも横電界が作用することで、応答速度を速くでき、マルチドメインを実現できるＩＰＳ方式の液晶表示装置を得る。【解決手段】アレイ基板上にサブピクセル毎に形成され、かつ略格子状に配置された第１〜第４の点電極Ａ〜Ｄを設け、液晶分子の初期配向方向をＶ方向とすると、Ｖ方向に対して傾き角度θ１だけ傾いて第１、第２の点電極Ａ、Ｂの第１の電極列、第３、第４の点電極Ｃ、Ｄの第２の電極列を配置し、傾き角度θ２だけ傾いて第１、第３の点電極Ａ、Ｃの第３の電極列、第２、第４の点電極Ｂ、Ｄの第４の電極列を配置し、第１のフレームで、第１、第２の電極列の点電極をＯＮして横電界Ｅ１を発生させて液晶を駆動し、第２のフレームで、第３、第４の電極列の点電極をＯＮして横電界Ｅ２を発生させて液晶を駆動する。【選択図】図１
2008164956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板とカラーフィルター基板が対向して設けられ、両基板間に液晶が介在されたＩＰＳ方式の液晶表示装置であって、
前記アレイ基板上にサブピクセル毎に形成され、かつ略格子状に配置された第１、第２、第３及び第４の点電極と、
前記第１、第２、第３及び第４の点電極を駆動する駆動回路とを備え、
液晶分子の初期配向方向を第１の方向とすると、前記第１の方向に対して第１の傾き角度だけ傾いて前記第１及び第２の点電極の第１の電極列、並びに前記第３及び第４の点電極の第２の電極列を配置するとともに、前記第１の方向に対して前記第１の傾き角度とは反対側の第２の傾き角度だけ傾いて前記第１及び第３の点電極の第３の電極列、並びに前記第２及び第４の点電極の第４の電極列を配置し、
第１のフレームにおいて、前記駆動回路により前記第１及び第２の電極列の点電極をＯＮして第１の方向の横電界を発生させて前記液晶を駆動するとともに、
前記第１のフレームの次の第２のフレームにおいて、前記駆動回路により前記第３及び第４の電極列の点電極をＯＮして第２の方向の横電界を発生させて前記液晶を駆動する
ことを特徴とするＩＰＳ方式の液晶表示装置。
【請求項２】
０度＜前記第１の傾き角度＜９０度、かつ０度＜前記第２の傾き角度＜９０度を満たしている
ことを特徴とする請求項１記載のＩＰＳ方式の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１傾き角度は、略２０度、かつ前記第２傾き角度は、略２０度である
ことを特徴とする請求項２記載のＩＰＳ方式の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１、第２、第３及び第４の点電極は、丸状である
ことを特徴とする請求項２又は３記載のＩＰＳ方式の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１、第２、第３及び第４の点電極は、十字状である
ことを特徴とする請求項２又は３記載のＩＰＳ方式の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、この発明は、ＩＰＳ方式（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｍｏｄｅ）の液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｉｕｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）に係り、特に、１サブピクセルについて４つの電極を配置することによってマルチドメインを実現するＩＰＳ方式の液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液晶表示装置は、液体と固体の中間の状態である液晶の電気−光学的性質を表示装置に応用している。この液晶は、液体のような流動性を有する有機分子が結晶のように規則的に配列された状態であり、液晶表示装置は、この分子配列が外部電界によって変化する性質を利用している。従って、液晶の分子配列方向を任意に調節すると、光学的異方性によって液晶の分子配列方向に光が屈折して画像情報を表現する。
【０００３】
現在は、アクティブマトリックス型液晶表示装置（ＡＭ−ＬＣＤ：Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｌｉｑｉｕｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）が解像度及び動画像の表現能力が優れていて最も注目を浴びている。この液晶表示装置ＡＭ−ＬＣＤは、共通電極が形成されたカラーフィルター基板と、画素電極が形成されたアレイ基板と、両基板間に充填された液晶とで構成されるが、このような液晶表示装置は、共通電極と画素電極に電圧が印加され両電極間に生じる電界によって液晶を駆動する方式であり、透過率と開口率等の特性が優れる。
【０００４】
ところが、基板に対して垂直方向の縦電界を用いて液晶を駆動（スイッチング）する方式は、視野角特性が優れていないという短所がある。従って、このような短所を克服するために、ＩＰＳ方式が登場し、このＩＰＳ方式の液晶表示装置は、視野角特性が優れているという長所がある。
【０００５】
従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置について図面を参照しながら説明する（例えば、特許文献１参照）。図９は、一般的なＩＰＳ方式の液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。また、図１０は、一般的なＩＰＳ方式の液晶表示装置のアレイ基板の構成を概略的に示す平面図である。
【０００６】
図９に示すように、従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置は、アレイ基板１０とカラーフィルター基板２０とが対向して設けられ、両基板間には、液晶層ＬＣが介在される。
【０００７】
アレイ基板１０には、共通電極１と、画素電極２と、複数の画素Ｐ毎に設けられた薄膜トランジスタＴとが形成されている。薄膜トランジスタＴは、ゲート電極１１と、このゲート電極１１の上部に絶縁膜１４を間に積層された半導体層１５と、この半導体層１５の上部に離隔して設けられたソース電極１２及びドレイン電極１３とから構成される。また、共通電極１は、ゲート電極１１と同一層、同一物質で構成され、画素電極２は、ソース電極１２及びドレイン電極１３と同一層、同一物質で構成される。
【０００８】
カラーフィルター基板２０には、透明な絶縁基板上に、ゲート線（図示せず）及び信号線（図示せず）と薄膜トランジスタＴに対応する部分に形成されるブラックマトリックス２１と、画素Ｐに対応して形成される赤色Ｒ２２ａ、緑色Ｇ２２ｂ、青色Ｂのカラーフィルター層２２とが形成されている。液晶層ＬＣは、共通電極１と画素電極２の横電界Ｅによって駆動される。
【０００９】
図１０に示すように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置のアレイ基板１０上には、一方向に形成されたゲート線１６と、このゲート線１６とは垂直に交差して画素領域Ｐを定義する信号線１７とが形成されている。また、ゲート線１６に平行に共通線１８が形成されている。さらに、ゲート線１６と信号線１７の交差地点には、ゲート線１６に接続されたゲート電極１１と、ゲート電極１１の上部の半導体層１５と、半導体層１５の上部のソース電極１２及びドレイン電極１３とから構成される薄膜トランジスタＴが形成されている。
【００１０】
画素領域Ｐには、共通線１８に対して垂直方向に、共通線１８から伸延され、相互に平行に離れた共通電極１が形成され、共通電極１間には、共通電極１に平行に画素電極２が形成されている。
【００１１】
上記の図９及び図１０に示すＩＰＳ方式のシングルドメイン液晶表示装置は、視野角特性が悪いという欠点があるが、この視野角特性を改善したものが図１２に示すＩＰＳ方式のダブルドメイン（デュアルドメイン）液晶表示装置である。
【００１２】
ここで、従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置の横電界と液晶分子の配向方向について図面を参照しながら説明する。図１１は、従来のＩＰＳ方式のシングルドメイン液晶表示装置の電極と液晶分子の関係を示す平面図である。また、図１２は、従来のＩＰＳ方式のダブルドメイン液晶表示装置の電極と液晶分子の関係を示す図である。
【００１３】
図１１に示すように、楕円体の液晶分子ＬＭは、共通電極１及び画素電極２に対して５０度〜８０度の角度でホモジニアス配向をしている。このときに、共通電極１及び画素電極２間に電圧を加えると、基板界面の液晶分子ＬＭは、ラビング方向にとどまり、基板間中心部の液晶分子ＬＭは、横電界方向へ向く。また、中間調では、横電界とラビング方向の中間の角度にとどまっている。
【００１４】
以上のことから、液晶分子ＬＭの応答速度について次のようなことが言える。液晶分子ＬＭの位置及び配向状態は、電界と弾性のつりあいで決まっている。良く知られているように、ＯＮ時間は電界を強くすれば、早くなる。しかし、ＯＦＦ時間は電界を取り去った後の応答なので、弾性エネルギー、粘性、セル構造で決まる。弾性エネルギーも粘性も液晶材料で決まり、ＴＶ製品として要求される５ｍｓ以下を実現するのは困難になってきている。また、セル構造は従来のＩＰＳセルでは応答時間がギャップの二乗に比例するのでセル厚を薄くしてきているがこれも限界にきている。電界がかかったときの応答速度は、次の式で表される。
【００１５】
【数１】
2008164956.tif 000003
【００１６】
この式において、Ｖは共通電極１及び画素電極２間に印加する電圧、Ｖｃはしきい値である。一方、電界を取り去ったときの応答速度は、次の式で表される。
【００１７】
【数２】
2008164956.tif 000004
【００１８】
この式からも分かるように、ＯＦＦの応答速度は、電圧（電界）によらない（例えば、非特許文献１参照）。
【００１９】
図１２に示すように、ダブルドメインタイプの液晶表示装置では、ＯＮ状態で液晶配向が上部と下部で線対称になっている。これによって、ＯＮ状態での特性を補償しあって、視野角特性が改善される。一方、応答速度については、図１１に示すシングルドメインタイプの液晶表示装置と変わらない。図１２において、（１）、（２）はあわせてダブルドメイン（デュアルドメイン）と呼ばれる領域である。電極の向きを見て分かるように液晶分子ＬＭの配向が対称的になり、視野角特性を補う。
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−１９５３３３号公報
【非特許文献１】岡野光治、小林俊介共編『液晶』培風館、ｐ２５（応用編）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述したような従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置では、横電界が１方向だけだったので、ＯＮからＯＦＦへの応答速度は、専ら、粘性、弾性、セルギャップで決まってしまい、限界がある、つまり遅いという問題点があった。
【００２２】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ＯＮからＯＦＦへも横電界が作用することで、応答速度を速くすることができ、マルチドメインを実現することができるＩＰＳ方式の液晶表示装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置は、アレイ基板とカラーフィルター基板が対向して設けられ、両基板間に液晶が介在されたＩＰＳ方式の液晶表示装置であって、前記アレイ基板上にサブピクセル毎に形成され、かつ略格子状に配置された第１、第２、第３及び第４の点電極と、前記第１、第２、第３及び第４の点電極を駆動する駆動回路とを設け、液晶分子の初期配向方向を第１の方向とすると、前記第１の方向に対して第１の傾き角度だけ傾いて前記第１及び第２の点電極の第１の電極列、並びに前記第３及び第４の点電極の第２の電極列を配置するとともに、前記第１の方向に対して前記第１の傾き角度とは反対側の第２の傾き角度だけ傾いて前記第１及び第３の点電極の第３の電極列、並びに前記第２及び第４の点電極の第４の電極列を配置し、第１のフレームにおいて、前記駆動回路により前記第１及び第２の電極列の点電極をＯＮして第１の方向の横電界を発生させて前記液晶を駆動するとともに、前記第１のフレームの次の第２のフレームにおいて、前記駆動回路により前記第３及び第４の電極列の点電極をＯＮして第２の方向の横電界を発生させて前記液晶を駆動するものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置は、応答速度を速くすることができ、マルチドメインにより視野角特性を改善することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態１． 
この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について図１から図７までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の構成を示す平面図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２６】
図１において、アレイ基板上に、サブピクセル毎に、４つの丸状の点電極、第１の電極Ａと、第２の電極Ｂと、第３の電極Ｃと、第４の電極Ｄとが設けられている。
【００２７】
また、図１において、楕円体の液晶分子ＬＭの初期配向方向をＶ方向とし、第１の電極Ａ及び第２の電極Ｂや、第３の電極Ｃ及び第４の電極Ｄのように等電圧が印加されている電極列の方向をＭ方向とし、第１の電極Ａ及び第３の電極Ｃや、第２の電極Ｂ及び第４の電極Ｄのように等電圧が印加されている電極列の方向をＮ方向とすると、Ｖ方向とＭ方向のなす角度θ１は、０度＜θ１＜９０度で、２０度が好適である。同様に、Ｖ方向とＮ方向のなす角度θ２は、０度＜θ２＜９０度で、２０度が好適である。
【００２８】
図２は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の構成を示す断面図である。この図２は、１サブピクセルの４つの電極の断面を示す。図２において、アレイ基板１０とカラーフィルター基板２０とが対向して設けられ、両基板間には、液晶層ＬＣが介在される。
【００２９】
アレイ基板１０には、第１の電極Ａと、第１の絶縁層３１と、第２の電極Ｂと、第２の絶縁層３２と、第３の電極Ｃと、第３の絶縁層３３と、第４の電極Ｄとが順に下から形成されている。なお、駆動トランジスタである薄膜トランジスタＴは、図示を省略している。
【００３０】
カラーフィルター基板２０には、ブラックマトリックスや、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの３色のカラーフィルター層が形成されているが、図示を省略している。
【００３１】
図３は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の駆動回路の構成を示す図である。図３において、第１の電極Ａに接続されている第１の駆動回路４１と、第２の電極Ｂに接続されている第２の駆動回路４２と、第３の電極Ｃに接続されている第３の駆動回路４３と、第４の電極Ｄに接続されている第４の駆動回路４４とが設けられている。
【００３２】
つぎに、この実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の動作について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。また、図５は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の駆動方法を示す平面図である。
【００３３】
あるフレーム（第１の視野角方向）において、第１の駆動回路４１から第１の電極Ａへ、また、第２の駆動回路４２から第２の電極Ｂへ、図４に示すように、ハイレベル（ＨＩＧＨ：所定の電圧Ｖ）が印加され、第３の駆動回路４３から第３の電極Ｃへ、また、第４の駆動回路４４から第４の電極Ｃへ、図４に示すように、ローレベル（ＬＯＷ：電圧０Ｖ）が印加されると、図５（ａ）に示すような方向に、横電界Ｅ１が発生して液晶分子ＬＭを駆動する。
【００３４】
例えば、１６ｍｓ後の次のフレーム（第２の視野角方向）において、第１の駆動回路４１から第１の電極Ａへ、また、第３の駆動回路４３から第３の電極Ｃへ、図４に示すように、ローレベル（ＬＯＷ：電圧０Ｖ）が印加され、第２の駆動回路４２から第２の電極Ｂへ、また、第４の駆動回路４４から第４の電極Ｃへ、図４に示すように、ハイレベル（ＨＩＧＨ：所定の電圧Ｖ）が印加されると、図５（ｂ）に示すような方向に、横電界Ｅ２が発生して液晶分子ＬＭを駆動する。
【００３５】
例えば、電源が６０Ｈｚの場合、１６ｍｓ（フレーム）周期で、図４並びに図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、４つの電極の駆動を切り替える。
【００３６】
図５（ａ）に示すような点電極を配列した構造において、Ｍ１方向に並んだ電極に電圧０（ＬＯＷ）を加え、Ｍ２方向に並んだ電極に電圧Ｖ（ＨＩＧＨ）を加える。また、Ｍ３方向、Ｍ４方向、・・・、と一列毎に電圧０、Ｖ、０、Ｖと加える。
【００３７】
図５（ｂ）に示すような点電極を配列した構造において、Ｎ１方向に並んだ電極に電圧０（ＬＯＷ）を加え、Ｎ２方向に並んだ電極に電圧Ｖ（ＨＩＧＨ）を加える。また、Ｎ３方向、Ｎ４方向、・・・、と一列毎に電圧０、Ｖ、０、Ｖと加える。
【００３８】
図５（ａ）の（１）と、図５（ｂ）の（２）は、図１２のダブルドメイン（デュアルドメイン）領域（１）、（２）に対応する。つまり、４種類の電極の電圧を切り替えることによって、電界Ｅ１、Ｅ２、即ち液晶の配向が得られる。
【００３９】
図６は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極と液晶分子の関係を示す図である。また、図７は、この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極と液晶分子と横電界の関係を示す図である。
【００４０】
図６のように液晶分子ＬＭの配向方向を向ける。このとき、図７に示す、すなわち図５（ａ）、（ｂ）に対応する横電界Ｅ１、Ｅ２を交互に加える。時間平均をすると、お互いの視角特性を補償してデュアルドメインと同等の働きをする。
【００４１】
この実施の形態１は、ＯＮからＯＦＦへも横電界が作用することで、応答速度を速くすることができ、マルチドメインにより視野角特性を改善することができる。
【００４２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の構成を示す平面図である。
【００４３】
図８において、アレイ基板上に、サブピクセル毎に、４つの十字状の点電極、第１の電極Ａと、第２の電極Ｂと、第３の電極Ｃと、第４の電極Ｄとが設けられている。
【００４４】
４つの点電極が十字状である以外は、点電極の配置、駆動方法など上記の実施の形態１と同様である。
【００４５】
例えば、あるフレーム（第１の視野角方向）において、第１の駆動回路４１から第１の電極Ａへ、また、第２の駆動回路４２から第２の電極Ｂへ、図４に示すように、ハイレベル（ＨＩＧＨ：所定の電圧Ｖ）が印加され、第３の駆動回路４３から第３の電極Ｃへ、また、第４の駆動回路４４から第４の電極Ｃへ、図４に示すように、ローレベル（ＬＯＷ：電圧０Ｖ）が印加されると、図８（ａ）に示すような方向に、横電界Ｅ１が発生して液晶分子ＬＭを駆動する。
【００４６】
１６ｍｓ後の次のフレーム（第２の視野角方向）において、第１の駆動回路４１から第１の電極Ａへ、また、第３の駆動回路４３から第３の電極Ｃへ、図４に示すように、ローレベル（ＬＯＷ：電圧０Ｖ）が印加され、第２の駆動回路４２から第２の電極Ｂへ、また、第４の駆動回路４４から第４の電極Ｃへ、図４に示すように、ハイレベル（ＨＩＧＨ：所定の電圧Ｖ）が印加されると、図８（ｂ）に示すような方向に、横電界Ｅ２が発生して液晶分子ＬＭを駆動する。
【００４７】
この実施の形態２は、ＯＮからＯＦＦへも横電界が作用することで、応答速度を速くすることができ、マルチドメインにより視野角特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の構成を示す平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の駆動回路の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の駆動方法を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極と液晶分子の関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極と液晶分子と横電界の関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極の構成を示す平面図である。
【図９】一般的なＩＰＳ方式の液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図１０】一般的なＩＰＳ方式の液晶表示装置のアレイ基板の構成を概略的に示す平面図である。
【図１１】従来のＩＰＳ方式のシングルドメイン液晶表示装置の電極と液晶分子の関係を示す平面図である。
【図１２】従来のＩＰＳ方式のダブルドメイン液晶表示装置の電極と液晶分子の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  アレイ基板、２０  カラーフィルター基板、３１  第１の絶縁層、３２  第２の絶縁層、３３  第３の絶縁層、４１  第１の駆動回路、４２  第２の駆動回路、４３  第３の駆動回路、４４  第４の駆動回路、Ａ  第１の点電極、Ｂ  第２の点電極、Ｃ  第３の点電極、Ｄ  第４の点電極。
【図１】
2008164956.tif 000005
【図２】
2008164956.tif 000006
【図３】
2008164956.tif 000007
【図４】
2008164956.tif 000008
【図５】
2008164956.tif 000009
【図６】
2008164956.tif 000010
【図７】
2008164956.tif 000011
【図８】
2008164956.tif 000012
【図９】
2008164956.tif 000013
【図１０】
2008164956.tif 000014
【図１１】
2008164956.tif 000015
【図１２】
2008164956.tif 000016