(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域を備える横電界スイッチング方式の液晶表示装置であって、各画素領域は、
各々がX軸方向と垂直なY軸方向に延び、第一セグメント、第二セグメント、第三セグメント、第四セグメントに順に接続された少なくとも２つのコモン電極と、
Y軸方向に延び、２つの隣接したコモン電極間に配置され、前記コモン電極と
同じ第一〜第四セグメントを有する少なくとも一つの画素電極と、
からなり、
前記第一セグメントは前記第二セグメントに平行ではなく、前記第一セグメントは前記第三セグメントに平行ではなく、前記第一セグメントは前記第四セグメントに平行ではなく、前記第二セグメントは前記第四セグメントに平行ではなく、前記第三セグメントは前記第四セグメントに平行ではない配置形態となっていることを特徴とする横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項２】
前記の各画素領域において、前記コモン電極の数は前記画素電極の数より一つ多いことを特徴とする請求項１に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項３】
X軸方向に延びる複数のゲートラインと、Y軸方向に延びる複数のデータラインとを更に備え、複数のゲートライン及び複数のデータラインは行列形状に配置され、複数のゲートライン及び複数のデータラインの各交差部分には前記画素領域が形成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項４】
前記各データラインは前記コモン電極と同じ形状を有することを特徴とする請求項３に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項５】
前記複数の画素領域上に形成された配向膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項６】
前記X軸から反時計回りの前記第一セグメントの傾斜角はθ１で、前記X軸から反時計回りの前記第二セグメントの傾斜角はθ２で、前記X軸から反時計回りの前記第三セグメントの傾斜角はθ３で、前記X軸から反時計回りの前記第四セグメントの傾斜角はθ４であって、前記θ１、θ２、θ３、θ４は、
（ａ）６０°＜θ１、θ２、θ３、θ４のうちの２つ ＜ ８５°及び９５°＜
θ１、θ２、θ３、θ４のうちの残りの２つ ＜ １２０°；
（ｂ）θ２＋θ３＝１８０°；
（ｃ）θ１＋θ４＝１８０°；
（ｄ）θ１又はθ４≠θ２又はθ３；且つ、θ１又はθ４＋θ２又はθ３≠１８０°の条件を満たすように設定されることを特徴とする請求項１に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第一セグメントの長さはＬ１で、前記第二セグメントの長さはＬ２で、前記第三セグメントの長さはＬ３で、前記第四セグメントの長さはＬ４で、前記L１、L２、L３、L４は、公式L１＝L２＝L３＝L４を満たすことを特徴とする請求項１に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第一セグメントの長さはＬ１で、前記第二セグメントの長さはＬ２で、前記第三セグメントの長さはＬ３で、前記第四セグメントの長さはＬ４であるとき、前記L１、L２、L３、L４は、公式Max（L１、L２、L３、L４）／Min（L１、L２、L３、L４）＜４を満たすように設定されることを特徴とする請求項１に記載の横電界スイッチング方式の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横電界スイッチング方式の液晶表示装置（以下、IPS-LCDという）に関するものであって、特に、電圧−透光度特性図（Voltage−Transparency：V-T）の暗領域において、滑らかな曲線を達成するIPS-LCDの電極アレイ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
IPS-LCDは公知のねじれネマティックLCD（TN-LCD）の視野角を改善するのに効果的である。IPS-LCDにおいて、コモン電極と画素電極は下部のガラス基板（TFT基板）に形成され、その間に横電界領域が形成され、横電界領域に沿って、液晶分子を再配置する。従って、IPS-LCDは視野角、コントラスト比、色ずれを改善する。
【０００３】
電極アレイ構造の設計に基づいて、IPS-LCDはシングルドメイン型（single  domain）と２つのドメイン型（two−domain）に区分される。図１は公知技術によるシングルドメインIPS-LCD１０の電極アレイ構造を示す図である。
【０００４】
IPS-LCD１０において、２つの近接したゲートライン２と２つの近接したデータライン４が配置されて、ほぼ長方形型の画素領域を形成している。各画素領域には、TFT構造５、くし型（comb−shaped）画素電極６、くし型コモン電極８が配置される。コモン電極８の中央ワイヤ部分８Ｉは、横方向に延伸して画素領域に交差する。画素電極６の歯６ａはコモン電極８の歯８ａ間に配置される。外部電圧がIPS-LCD１０に提供され、横電界領域が隣接する歯６ａと歯８ａ間に形成される。また、歯６ａと歯８ａのそれぞれは、帯状に形成され、互いに平行になっている。これにより、その間に形成された電界の分布は均一で、液晶分子は同時に均一に駆動される。しかし、液晶分子の駆動には高い駆動電圧が必要である。
【０００５】
シングルドメインIPS-LCS１０の色ずれを改善するために、図２で示される２つのドメインIPS-LCD２０が提案されている。２つのドメインIPS-LCD２０において、２つの近接するゲートライン１２とデータライン１４は行列形式に配列され、ゲートライン１２とデータライン１４の交差部分には画素区域１１が定義されている。画素領域１１には、TFT構造１５、くし型画素電極１６、ヘリンボーン型コモン電極１８が配置される。コモン電極１８の中央ワイヤ部分１８Ｉを境として、画素電極１１は第一サブ画素領域１１ａと第二サブ画素領域１１ｂとに分割される。第一サブ画素領域１１ａにおいて、画素電極１６の第一歯１６ａ及びコモン電極１８の第一骨１８ａは、画素領域１１の左下から右上方向に向かって配置される。外部電圧がIPS-LCD２０に供給される時、異なるサブ画素領域１１ａと１１ｂに位置する液晶分子は、反時計回りと時計回りにそれぞれ回転する。
【０００６】
更に、図３で示されるようなマルチドメインIPS-LCD２０’も提案されている。画素電極１６の歯１６ａ〜１６ｄは、縦方向に延伸して、連続した鋸歯プロフィルを形成し、コモン電極１８の骨１８ａ〜１８ｄは、縦方向に延伸して、連続した鋸歯プロフィルを形成する。例えば、画素電極１６について言えば、第一サブ画素領域１１ａ中の第一歯１６ａは、第二サブ画素領域１１ｂ中の第三歯１６ｃに平行で、歯１６ａ、１６ｃの勾配はθである。同様に、第２歯１６ｂと第四歯１６ｄは互いに平行である。コモン電極１８について言えば、第一サブ画素領域１１ａ中の第一骨１８ａは、第二サブ画素領域１１ｂ中の第三骨１８ｃに平行で、骨１８ａ、１８ｃの勾配はθである。同様に、第二歯１８ｂと第四歯１８ｄは互いに平行である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、IPS-LCD２０’の電極アレイ構造においては、急な曲線が電圧−透光度（V-T）特性図の暗領域に出現する。このような特性はグレースケールを細分化するのを困難にする。
【０００８】
本発明はV-T特性図の暗領域において滑らかな曲線を達成することができるIPS-LCDを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では複数の画素領域を備えるIPS-LCDが提供される。各画素領域は、各々がX軸方向と垂直なY軸方向に延び、第一セグメント、第二セグメント、第三セグメント、第四セグメントに順に接続された少なくとも２つのコモン電極と、Y軸方向に延び、２つの隣接したコモン電極間に配置され、前記コモン電極と同じ第一〜第四セグメントを有する少なくとも一つの画素電極とからなり、前記第一セグメントは前記第二セグメントに平行ではなく、前記第一セグメントは前記第三セグメントに平行ではなく、前記第一セグメントは前記第四セグメントに平行ではなく、前記第二セグメントは前記第四セグメントに平行ではなく、前記第三セグメントは前記第四セグメントに平行ではない配置形態となっていることを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のIPS-LCDにおいて、前記の各画素領域において、前記コモン電極の数は前記画素電極の数より一つ多いことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のIPS-LCDにおいて、X軸方向に延びる複数のゲートラインと、Y軸方向に延びる複数のデータラインとを更に備え、複数のゲートライン及び複数のデータラインは行列形状に配置され、複数のゲートライン及び複数のデータラインの各交差部分には前記画素領域が形成されることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のIPS-LCDにおいて、前記各データラインは前記コモン電極と同じ形状を有することを要旨とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載のIPC-LCDにおいて、前記複数の画素領域上に形成された配向膜を更に備えることを要旨とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載のIPC-LCDにおいて、前記X軸から反時計回りの前記第一セグメントの傾斜角はθ１で、前記X軸から反時計回りの前記第二セグメントの傾斜角はθ２で、前記X軸から反時計回りの前記第三セグメントの傾斜角はθ３で、前記X軸から反時計回りの前記第四セグメントの傾斜角はθ４であって、前記θ１、θ２、θ３、θ４は、（ａ）６０°＜θ１、θ２、θ３、θ４のうちの２つ ＜ ８５°及び９５°＜ θ１、θ２、θ３、θ４のうちの残りの２つ ＜ １２０°；
（ｂ）θ２＋θ３＝１８０°；（ｃ）θ１＋θ４＝１８０°；（ｄ）θ１又はθ４≠θ２又はθ３；且つ、θ１又はθ４＋θ２又はθ３≠１８０°の条件を満たすように設定されることを要旨とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項１に記載のIPC-LCDにおいて、前記第一セグメントの長さはＬ１で、前記第二セグメントの長さはＬ２で、前記第三セグメントの長さはＬ３で、前記第四セグメントの長さはＬ４で、前記L１、L２、L３、L４は、公式L１＝L２＝L３＝L４を満たすことを要旨とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項１に記載のIPC-LCDにおいて、前記第一セグメントの長さはＬ１で、前記第二セグメントの長さはＬ２で、前記第三セグメントの長さはＬ３で、前記第四セグメントの長さはＬ４であるとき、前記L１、L２、L３、L４は、公式Max（L１、L２、L３、L４）／Min（L１、L２、L３、L４）＜４を満たすように設定されることを要旨とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上述した本発明の目的、特徴、及び長所をより一層明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照しつつ詳しく説明する。
【００１７】
本発明は、特徴的な電極アレイ構造を備えるマルチドメイン型（multi−domain）IPS-LCDを提供する。画素区域において、複数の画素電極は複数のコモン電極の間に形成され、かつ複数のコモン電極と互いに平行に配置されている。画素電極とコモン電極の各々は４つの帯状のセグメントにより接続され、画素電極とコモン電極とは同じ形状（プロフィル）を有する。第一セグメントは第二セグメントに平行ではなく、第一セグメントは第三セグメントに平行ではなく、第二セグメントは第四セグメントに平行ではなく、第三セグメントは第四セグメントに平行ではない配置形態となっている。また、４つのセグメントは、それぞれ、X軸から反時計回り方向に特定の勾配を有する。この電極アレイ構造によれば、V-T特性図の暗領域で、滑らかな曲線を達成することができる。
【００１８】
図４は本発明の一実施形態のIPS-LCD３０の電極アレイ構造を示している。IPS-LCD３０は、X軸方向に延びる複数のゲートライン３２と、Y軸方向に延びる複数のデータライン３４とを備え、複数のゲートライン３２と複数のデータライン３４は行列形式で配列されている。複数のゲートライン３２と複数のデータライン３４の交差部分には画素領域３１が定義されている。各画素領域３１は、Y軸方向に延びる画素電極３６ａ、３６ｂと、Y軸方向に延びるコモン電極３８ａ〜３８ｃと、ＴＦＴ構造４２とを備える。画素領域３１内に画素電極は少なくとも一つ設けられ、コモン電極は少なくとも２つ設けられてもよい。隣接する２つのコモン電極３８ａ、３８ｂ（３８ｂ、３８ｃ）間に配置された画素電極３６ａ（３６ｂ）はコモン電極３８ａ、３８ｂ（３８ｂ、３８ｃ）と平行に配置されている。即ち、図４で示されるように、画素電極３６ａと３６ｂは３つのコモン電極３８ａ、３８ｂ、３８ｃ間に平行に配置されている。画素電極３６ａ、３６ｂとコモン電極３８ａ〜３８ｃの各々は、４つのセグメントＩ〜IVを有する。各電極では、第一帯状セグメントI、第二帯状セグメントII、第三帯状セグメントIII、第四帯状セグメントIVに順に接続される。画素電極３６ａ、３６ｂとコモン電極３８ａ〜３８ｃは第一〜第四帯状セグメントI〜IVによって鋸歯型の形状（プロフィル）を有する。
【００１９】
また、データライン３４は近接するコモン電極３８と同じ形状を有する。更に、配向膜（orientation  film）４０が画素領域３１を被覆するように形成されている。外部電源がIPS-LCD３０に供給されると、液晶粒子は矢印Aで表される方向に配列される。
【００２０】
本実施形態では、中央ワイヤ部３８Ｉを中心とするX軸から反時計回りのセグメントI、II、III、IVの傾斜角θ１、θ２、θ３、θ４は、以下の条件を満たすように設定される。１）θ１、θ２、θ３、θ４のうちの２つが６０°〜８５°であり、残りの２つが９５°〜１２０°；
（２）θ２＋θ３＝１８０°；
（３）θ１＋θ４＝１８０°；
（４）θ１又はθ４≠θ２又はθ３；
（５）θ１又はθ４＋θ２又はθ３≠１８０°；
また、セグメントI、II、III、IVの長さL１、L２、L３、L４は以下の公式の少なくとも一つを満たすように設定される。
（１）L１＝L２＝L３＝L４；
（２）Max（L１、L２、L３、L４）／Min（L１、L２、L３、L４）＜４；
例えば、L１：L２：L３：L４＝１：２：２：１又は１：１：１：１又は４：１：１：４又は１：４：４：１である。実証によると、この電極アレイの設計構造は、V-T図の暗領域において、滑らかな曲線を達成することが出来、これにより、グレースケール（gray  scale）は容易に細分される。
【００２１】
θ１、θ２、θ３、θ４の公式によると、画素電極３６とコモン電極３８のプロフィルは様々な形状に形成されることができる。図４の実施形態では、θ１＝１１０°、θ２＝８０°、θ３＝１００°、θ４＝７０°である。従って、第一セグメントIは第二セグメントIIに平行ではなく、第一セグメントIは第三セグメントIIIに平行ではなく、第二セグメントIIは第四セグメントIVに平行ではなく、第三セグメントIIIは第四セグメントIVに平行ではない配置形態となっている。
【００２２】
このように傾斜角θを変化させることにより、そのセグメントの長さが変化して、各セグメントに対応する領域の面積が変化する。この面積の変化により各セグメントにて生じる電界の強度も変化し、液晶分子が受ける力のモーメントも変化し、結果としてＶ−Ｔ曲線が変化する。このように各傾斜角θを変化させてＶ−Ｔ曲線を調整することで所望のＶ−Ｔ曲線の組み合わせを得ることができる。本実施例では、４個の傾斜角θに対応する４本のＶ−Ｔ曲線の割合を調整することにより所望のＶ−Ｔ曲線の組み合わせを得ることができる。従って、Ｖ−Ｔ特性図の暗領域において滑らかな曲線を達成することができる。
図５A、図５B、図６は本発明による他の好ましい実施形態を示している。
図５Aで示される第二実施形態において、θ１＝７０°、θ２＝８０°、θ３＝１００°、θ４＝１１０°である。
図５Bで示される第三実施形態において、θ１＝８０°、θ２＝７０°、θ３＝１１０°、θ４＝１００°である。
図６で示される第四実施形態において、θ１＝１００°、θ２＝７０°、θ３＝１１０°、θ４＝８０°である。
【００２３】
上記したように本発明の各実施形態によれば、各セグメントI〜IVの傾斜角θ１、θ２、θ３、θ４を上記のように設定することにより、急な曲線が電圧−透光度特性図の暗領域に出現することがなく、グレースケールを細分化を容易に行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、グレースケールを細分化を容易に行うことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の従来例のシングルドメインIPS-LCDを示す図である。
【図２】第２の従来例の２つのドメインIPS-LCDを示す図である。
【図３】第３の従来例のマルチドメインIPS-LCDを示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態のIPS-LCDの電極アレイ構造を示す図である。
【図５】ａは本発明の第二実施形態の電極アレイ構造を示し、ｂは本発明の第三実施形態の電極アレイ構造を示す図である。
【図６】本発明の第四実施形態の電極アレイ構造を示す図である。
【符号の説明】
３２…ゲートライン
３４…データライン
４２…TFT構造
３６ａ、３６ｂ…画素電極
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ…コモン電極
３８Ｉ…中央ワイヤ部分
３１…画素領域
３０…マルチドメインIPS-LCD
【図１】
0004149202.tif 000002
【図２】
0004149202.tif 000003
【図３】
0004149202.tif 000004
【図４】
0004149202.tif 000005
【図５】
0004149202.tif 000006
【図６】
0004149202.tif 000007