JP2015179100A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 縦電界と横電界とを利用する表示モードにおいて、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 互いに対向して設けられた第一基板及び第二基板と、該第一及び第二基板間に挟持された液晶層とを備え、該液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、該第一基板は、平板状の第一の電極と、第一の絶縁層と、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられた第二の電極とを備え、該第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、該第二基板は、平板状の第三の電極を備え、第一の電極と第三の電極との間の電位差をＶ_１、第一の電極と第二の電極との間の電位差をＶ_２、最も低い階調を示すときの第一の電極と第二の電極との間の電位差をＶ_２＿Ｂとすると、Ｖ_１、Ｖ_２及びＶ_２＿Ｂは、０＜｜Ｖ_２＿Ｂ｜≦｜Ｖ_２｜＜｜Ｖ_１｜を満たす液晶表示装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、誘電率異方性が負の液晶に対し、縦電界を印加することで黒表示とし、さらに横電界を印加することで白表示とする液晶表示装置に関するものである。

液晶表示（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）装置は、複屈折性を有する液晶分子の配向を制御することにより光の透過／遮断（表示のオン／オフ）を制御する機器である。ＬＣＤの液晶配向モードとしては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板法線方向から見たときに９０°捩れた状態で配向させるＴＮ（Twisted Nematic）モード、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させる垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モード、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）モード及びフリンジ電界スイッチング（ＦＦＳ：Fringe Field Switching）モード等が挙げられる。

ＶＡモードでは、負の誘電率異方性を有する液晶を用いて、基板面に対して垂直配向させた液晶分子を縦電界により横向きに傾けることで表示を行うが、液晶分子を異なる角度で見る場合に液晶分子の見かけ上の複屈折率が変化するため、視野角の狭さが問題となる。

ＶＡモードの視野角を広げるために、ポリマーを用いたプレチルト角付与技術（ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment：配向維持））により、配向分割を行う方法が知られている。配向分割の方法としては、光硬化性モノマーを含有する液晶層に電圧を印加し、液晶分子を画素電極に形成したスリットに沿って異なる複数の方位に配向させ、配向方位が安定した状態で紫外線を照射し、該光硬化性モノマーを硬化させることで、液晶分子の傾く方位を固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）

ＩＰＳモードでは、一対の櫛歯間に発生した横電界により、液晶分子が電界の向きに水平になろうとする働きを利用して表示を行う。ＦＦＳモードでは、共通電極と、該共通電極上に絶縁層を介して設けられた画素電極との間に発生した横電界（フリンジ電界）により、液晶分子が電界の向きに水平になろうとする働きを利用して表示を行う。ＩＰＳモード及びＦＦＳモードによれば視野角は改善されるが、ＶＡモード並みのコントラスト比を得ることは難しくなる。

また、近年、ＩＰＳモードやＦＦＳモードのように横電界を利用して表示を行う液晶表示装置において、従来の横電界に加え縦電界を発生させることで、液晶の駆動を制御するという新たな試みもなされている（例えば、特許文献２及び３参照。）。

特開２００７−２８６６４２号公報 特開２００２−２３１７８号公報 特開２０００−３５６７８６号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、縦電界と横電界とを利用する表示モードにおいて、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、初期配向が垂直配向であり、かつ、誘電率異方性が負の液晶を含有する液晶層を備える液晶表示装置において、一方の基板に、平板状の第一の電極と、絶縁層を介して該第一の電極と異なる層に設けられ、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有する第二の電極とを配置し、液晶層を挟んで対向する基板に、第三の電極を配置することで、計三種の電極を一つの液晶表示装置内に配置する構造に着目した。

そして、第一の電極と第三の電極との間に電圧を印加して該液晶層内に縦電界（液晶層の厚み方向に形成される電界）を形成しつつ、更に、第二の電極と第一の電極の間にも電圧を印加して横電界を形成することにより、液晶分子を基板面に対して水平に維持したままで、その方位を変化させることができることを見いだした。「液晶分子の方位」とは、基板を平面視した場合の液晶分子の長軸方向を表す。

また、本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、第一の電極と第三の電極との間に電圧を印加した状態で、第二の電極と第一の電極の間の電位差をある値に設定することで、液晶分子は該スリットの長手方向と平行な方位に配向し、黒表示（透過率が最も低くなるときの表示）が得られることを見いだした。そして、第二の電極と第一の電極との間の電位差をさらに大きくしていくと、液晶分子は、基板面に対して水平な状態を維持したまま回転するため、液晶分子は第二の電極に形成されたスリットの長手方向と角度を成し、階調表示、さらには白表示（透過率が最も高くなるときの表示）を得ることができることを見出した。

この方法によれば、ＶＡモードやＦＦＳモードとは異なる表示モードで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られることになる。さらに、本発明者らは、第一の電極と第三の電極との間の電位差よりも、第二の電極と第一の電極との間の電位差が大きくなったときに、縦電界が発生しなくなり、所望の配向を得ることができないことを見出し、第一の電極と第三の電極との間の電位差が、第二の電極と第一の電極との間の電位差よりも大きくなるような状態を保つことにより、本表示モードにおいて優れた視野角とコントラスト比を得ることができることを見出した。

こうして本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明の一側面は、互いに対向して設けられた第一基板及び第二基板と、該第一及び第二基板間に挟持された液晶層とを備え、該液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、該第一基板は、平板状の第一の電極と、第一の絶縁層と、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられた第二の電極とを備え、該第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、該第二基板は、平板状の第三の電極を備え、第一の電極と第三の電極との間の電位差をＶ_１、第一の電極と第二の電極との間の電位差をＶ_２、最も低い階調を示すときの第一の電極と第二の電極との間の電位差をＶ_２＿Ｂとすると、Ｖ_１、Ｖ_２及びＶ_２＿Ｂは、下記式（１）を満たす液晶表示装置である。

上記Ｖ_２＿Ｂ、Ｖ_１及びＶ_２の単位は、Ｖ（ボルト）である。

上記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する。該液晶分子は、電圧印加時には、電界の向きと直交する方向に倒れる特性を有する。

上記第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられる。このような構成とすることで、第二の電極と第一の電極との間に横電界（フリンジ電界）を形成することができる。

上記第一の電極及び上記第三の電極には、それぞれ異なる大きさの電位が供給される。これにより、第三の電極と上記第一の電極との間、第一の電極と上記第二の電極との間、及び、第三の電極と上記第二の電極との間に電位差が生じ、縦電界及び斜め電界が形成される。

上記Ｖ_２は、｜Ｖ_２｜＜｜Ｖ_１｜を満たす範囲で値が変化することにより、液晶分子を基板面に対して水平に配向させたまま回転させることができ、黒表示状態から白表示状態までの階調表示を作ることができる。

上記｜Ｖ_２｜は、０よりも大きい。これは、上記液晶表示装置では、黒表示時において、第一の電極と第二の電極との間に、いくらかの電位差を設けていることを意味する。ＶＡモード、ＦＦＳモード等の一般的な液晶表示装置では、液晶層に電圧を印加するための一対の電極間の電位差を０Ｖのときを黒表示とするが、本発明では、上述のように縦電界と横電界とを利用する場合においては、第一の電極と第二の電極との間の電位差が０であるときに最も低い透過率を得ることができないという点に着目し、このような条件設定としている。

上記液晶表示装置が備える上記第一及び第二基板は、液晶層を挟持するための一対の基板であり、例えば、ガラス、樹脂等の絶縁基板を母体とし、絶縁基板上に配線、電極、カラーフィルタ等を作り込むことで形成される。また、垂直電界を維持するため、カラーフィルタ上には凹凸面を平坦化するオーバーコート層（誘電率ε＝３〜４）を配置することが好ましい。

上記第一基板はアクティブ素子を備えるアクティブマトリクス基板であることが好適である。

上記液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、液晶表示装置に通常用いられるその他の構成要素を適宜適用することができる。

以下、上記液晶表示装置の好ましい形態について詳述する。なお、以下に記載される上記液晶表示装置の個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせた形態も、上記液晶表示装置の好ましい形態である。

上記Ｖ_２＿Ｂは、下記式（２）を満たすことが好ましい。

（ｄ_ＬＣは、液晶層の厚み、
ε_⊥は、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
ｄ_１は、第一の絶縁層の厚み、
ε_１は、第一の絶縁層の誘電率を表す。）

第一の絶縁層が、材料の異なる複数の構成部分から成る場合は、第一の絶縁層の誘電率ε_１は、各構成部分の誘電率及び膜厚から算出される。例えば、第一の絶縁層が、第一の構成部分ａ及び第二の構成部分ｂから成る場合には、第一の絶縁層の誘電率ε_１は、下記式（７）で表される。

（ｄ_ａは、第一の構成部分の厚み、
ε_ａは、第一の構成部分の誘電率、
ｄ_ｂは、第二の構成部分の厚み、
ε_ｂは、第二の構成部分の誘電率を表す。

上記第二基板は、配向膜を有し、上記第三の電極と該配向膜との間に、第二の絶縁層を有し、上記Ｖ_２＿Ｂは、下記式（３）を満たすことが好ましい。

（ｄ_ＬＣは、液晶層の厚み、
ε_⊥は、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
ｄ_１は、第一の絶縁層の厚み、
ｄ_２は、第二の絶縁層の厚み、
ε_１は、第一の絶縁層の誘電率、
ε_２は、第二の絶縁層の誘電率を表す。）

第二の絶縁層が、材料の異なる複数の構成部分から成る場合は、上記第一の絶縁層と同様に、第二の絶縁層の誘電率ε_２は、各構成部分の誘電率及び膜厚から算出される。

｜Ｖ_２＿Ｂ｜が上記式（２）又は（３）を満たすことで、後述するように、良好な黒表示を実現することができる。

上記第二の絶縁層を有することで、後述するように、第三の電極と配向膜との間に絶縁層を有さない液晶表示装置と比較して、｜Ｖ_２｜が小さくても高い透過率が得られ、低電圧で液晶表示装置を駆動させることができる。なお、第二基板が有する配向膜は、膜厚が無視できる程度に薄いため、上記第二の絶縁層には含まない。

上記第二の電極が有するスリットの幅は、２〜１０μｍであることが好ましい。また、上記第二の電極が有する櫛歯部の幅は、２〜１０μｍであることが好ましい。設計上の限界、及び、液晶層に対して充分な大きさの電圧を印加して透過率を確保する観点から、このような範囲が好適である。

上記第二の電極は、主軸部を有し、上記複数の櫛歯部は、該主軸部から、該主軸部の長手方向と垂直な方向に、かつ、該主軸部を中心として線対称となるように延伸されていることが好ましい。このような構造とすることで、中間調表示又は白表示を行う際に、液晶分子を異なる４方位に水平配向させることができ、視野角特性を向上させることができる。

上記第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、垂直配向膜を有することが好ましい。上記第三の電極と上記配向膜との間に、第二の絶縁層を有する場合は、上記第二基板が有する配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。垂直配向膜とは、電圧無印加時において、液晶分子を基板面に対して垂直に配向させる配向膜であり、配向処理が施されていてもよい。配向処理方法としては、ラビング法、光配向法等が挙げられる。垂直配向とは、基板面に対する液晶分子の平均初期傾斜角が、６０°〜９０°の場合をいい、好ましくは８０°〜９０°である。「傾斜角」は、液晶分子の長軸と基板面とがなす角度を０°〜９０°の範囲で表したものであり、「平均傾斜角」を「チルト角」ともいう。また、電圧無印加時における液晶分子の各基板に対する傾斜角の平均を「平均初期傾斜角」といい、以下、単純に「プレチルト角」ともいう。

上記第一基板は、水平配向膜を有し、上記第二基板は、垂直配向膜を有すること、又は、上記第一基板は、垂直配向膜を有し、上記第二基板は、水平配向膜を有することが好ましい。上記第三の電極と上記配向膜との間に、第二の絶縁層を有する場合は、上記第一基板は、垂直配向膜を有し、上記第二基板が有する配向膜は、水平配向膜であること、又は、上記第一基板は、水平配向膜を有し、上記第二基板が有する配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。水平配向膜とは、電圧無印加時において、液晶分子を基板面に対して水平に配向させる配向膜であり、ラビング法、光配向法等の配向処理が施されていてもよい。水平配向とは、基板面に対する液晶分子の平均初期傾斜角が、０〜３０°の場合をいい、好ましくは０〜１０°である。

本発明によれば、縦電界と横電界とを利用する表示モードにおいて、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置を得ることができる。

実施形態１に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態１に係る液晶表示装置の１画素分の平面模式図。 実施形態１に係る液晶表示装置の黒表示時における断面模式図。 実施形態１に係る液晶表示装置の黒表示時における１画素分の平面模式図。 実施形態１に係る液晶表示装置の白表示時における断面模式図。 実施形態１に係る液晶表示装置の白表示時における１画素分の平面模式図。 実施例１に係る液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を表したグラフ。 実施形態２に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施例２に係る液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を表したグラフ。 実施例１に係る液晶表示装置の白表示時における断面画像。 実施例２に係る液晶表示装置の白表示時における断面画像。 実施例１及び実施例２に係る液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を比較したグラフ。 実施形態３に係る液晶表示装置の１画素分の平面模式図。 実施形態４に係る液晶表示装置の１画素分の平面模式図。 実施形態５に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態６に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態７に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態７に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 図１８に示す液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を表したグラフ。 実施形態８に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 実施形態８に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図。 図２１に示す液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を表したグラフ。 比較形態１に係る液晶表示装置の白表示時における断面模式図。 比較形態１に係る液晶表示装置の白表示時における１画素分の平面模式図。 極角６０°における水平方位のγ特性を表したグラフ。 極角６０°における斜め方位のγ特性を表したグラフ。

以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図であり、図２は、実施形態１に係る液晶表示装置の１画素分の平面模式図である。図１は、図２のＡ−Ｂ線に沿った断面模式図でもある。実施形態１では、第一の電極及び第三の電極は、共通電極であり、第二の電極は、画素電極である。

実施形態１に係る液晶表示装置は、第一基板１０と、第二基板２０と、第一基板１０及び第二基板２０に挟持された液晶層３０とを備える。液晶層３０は、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を含有している。第一基板１０は、支持基板１１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、データ信号線、走査信号線、第一の共通電極（第一の電極）１２、画素電極（第二の電極）１４、第一の共通電極１２と画素電極１４とを電気的に隔離する絶縁層（第一の絶縁層）１３、及び、垂直配向膜１５を備える。第二基板２０は、支持基板２１、第二の共通電極（第三の電極）２２、垂直配向膜２５、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを備える。

複数のデータ信号線１は、液晶表示装置の縦方向に延伸され、複数の走査信号線２は、液晶表示装置の横方向に延伸され、データ信号線１と走査信号線２とが交差する付近にＴＦＴ６が配置される。ＴＦＴ６は、データ信号線１、走査信号線２及びドレイン引き出し配線４のそれぞれの一部、並びに、半導体層３から構成され、スイッチング素子として機能する。画素電極１４は、コンタクトホール５を介して、ＴＦＴ６から伸びるドレイン引き出し配線４と接続されている。走査信号線２に供給される走査信号によりＴＦＴ６がオンの状態になると、半導体層３が導通し、データ信号線１を通じてデータ信号が画素電極１４に供給される。

画素電極１４は、データ信号線１と走査信号線２とで囲まれた領域ごとに設けられている。画素電極１４は、主軸部１４ａと複数の櫛歯部１４ｂとから構成される。主軸部１４ａは、画素の縦辺を二等分するように延伸されており、複数の櫛歯部１４ｂは、主軸部１４ａから、該主軸部の長手方向と垂直な方向に延伸されている。また、各櫛歯部１４ｂは、主軸部１４ａを中心として線対称となるように形成されている。隣り合う櫛歯部１４ｂの間は、スリット１４ｃである。実施形態１では、画素電極１４は、スリット１４ｃの一端が開放された櫛型構造を有するともいえる。また、実施形態１では、画素電極１４に対向する櫛型電極は設けられておらず、画素電極１４及び第一の共通電極１２のみで、横電界（フリンジ電界）を形成することができる。

主軸部１４ａ及び櫛歯部１４ｂの幅は、２μｍ〜１０μｍであることが好ましく、スリット１４ｃの幅は、２μｍ〜１０μｍであることが好ましい。スリット幅が２μｍ未満であると実質的な透過部分が少なくなるおそれがあり、１０μｍより広いとフリンジ電界が弱くなり、液晶分子のスイッチングが遅くなるおそれがある。偏光板は、図２中の二本の両矢印で示されるように、偏光軸がスリット１４ｃの長手方向と平行又は直交するようにクロスニコルに配置されている。なお、本明細書における偏光軸の配置関係について「略平行」又は「略直交」とは、３°以内の誤差を含む。

第一の共通電極１２は、第一基板１０に平板状に形成されており、絶縁層１３を介して上記画素電極１４が形成されている。絶縁層１３は、アクリル樹脂等の有機材料を含む有機膜（誘電率ε＝３〜４）、シリコン窒化物等の無機材料を含む無機膜（誘電率ε＝５〜７）等を使用することができる。絶縁層１３の厚さは、例えば０．２〜２μｍであり、好ましくは、０．３〜１．５μｍである。第一の共通電極１２には、例えば、０Ｖの共通電位が供給される。

第二の共通電極２２は、第二基板２０に平板状に形成されており、例えば、｜４｜〜｜１５｜Ｖの電位が供給される。第二の共通電極２２と第一の共通電極１２との間の電位差をＶ_１、第一の共通電極１２と画素電極１４との間の電位差をＶ_２とすると、画素電極１４に対しては、｜Ｖ_２｜が｜Ｖ_１｜より小さくなるように、例えば、｜０．３｜〜｜１０｜Ｖの電位が供給される。

第一基板１０及び第二基板２０は、それぞれ、液晶層３０と接する面に垂直配向膜１５及び２５を有する。垂直配向膜１５及び２５に対しては配向処理を行わなくてもよいが、垂直配向膜１５及び２５の両方又はいずれか一方に対して配向処理を行っておくことで、黒表示時の液晶分子の配向方位を規定することができる。配向処理を行うことで液晶分子３１は、電圧無印加時において、両基板面又はいずれか一方の基板面に対して、所定のプレチルト角を有する。例えば、図２に示されるように画素電極１４が画素の中央を横断する主軸部１４ａを有する場合には、配向処理は、スリットの長手方向と平行な方位に行われることで、液晶分子３１を、画素電極１４ａの主軸部を対称軸として、画素の上下方向（スリットの長手方向と平行な方位）に配向させることができ、これにより、後述するように、広視野角を得ることが可能となる。

また、実施形態１においては、基板１０及び２０と液晶層３０との境界に形成されるポリマーを用いたプレチルト角付与技術（ＰＳＡ技術）を採用してもよい。この場合、配向処理を行わなくとも、電圧印加時において液晶分子３１を画素電極のスリット１４ｃの長手方向と平行な方位に配向させることができる。なお、配向処理を行った上で、このＰＳＡ技術を採用してもよく、これにより、アンカリング力を向上させ、液晶分子３１の配向方位をより安定させることができる。このようなＰＳＡ技術は、液晶材料と光重合性モノマーを含有する液晶層３０に電圧を印加し、液晶分子３１を画素電極のスリット１４ｃの長手方向に平行な方位に配向させた状態で、紫外線を照射し、該モノマーを重合させることで行うことができる。

以下に、実施形態１の液晶表示装置の駆動原理について説明する。

図１を用いて、電圧無印加時について説明する。電圧無印加時とは、第一の共通電極１２、第二の共通電極２２及び画素電極１４のいずれにも電位が供給されていない状態であり、Ｖ_１及びＶ_２はともに０Ｖである。電圧無印加時において、液晶分子３１は、第一基板１０及び第二基板２０の基板面に対して、垂直に配向している。

図３及び４を用いて、黒表示時について説明する。図３及び４は、実施形態１に係る液晶表示装置の黒表示時における模式図であり、図３が断面模式図であり、図４が１画素分の平面模式図である。図３において、両矢印は電界の向きを示す。

図３においては、第一の共通電極１２に対して０Ｖ、第二の共通電極２２に対して±７．５Ｖ、画素電極に対して±１Ｖの電位を供給する例（｜Ｖ_１｜＝７．５、｜Ｖ_２｜＝１）が示されている。図３に示すように、液晶層３０内には、縦電界が形成されており、液晶分子３１は負の誘電率異方性を有するため、電界の向きと直交する方向に倒れ、第一基板１０及び第二基板２０の基板面に対して水平に配向する。この状態を平面視すると、図４に示すように、液晶分子３１は、画素電極１４のスリット１４ｃの長手方向に平行な方位に配向している。偏光板は、第一基板１０と第二基板２０の外面に貼り付けられ、これらは、偏光軸がスリット１４ｃの長手方向と略平行又は略直交するように、かつ互いにクロスニコルに配置されているため、図３に示す状態においては、バックライトからの光は偏光板によって遮られる。

実施形態１においては、黒表示時に、画素電極に対して０Ｖよりも大きな電位が供給されている。画素電極１４に供給する電位を０Ｖから徐々に大きく変化させていくと、画素電極１４と第一の共通電極１２との間の電位差が、ある値となるときに、第一基板１０と液晶層３０との境界付近において、画素電極の櫛歯部１４ｂ上とスリット１４ｃ上とで基板面に平行な等電位面ができ、液晶層３０内に一様な縦電界が形成される。

液晶層３０内に一様な縦電界が形成されたときのＶ_２をＶ_２＿０とすると、Ｖ_２は、下記式（４）で表わされる。

（ｄ_ＬＣは、液晶層の厚み、
ε_⊥は、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
ｄ_１は、第一の絶縁層の厚み、
ε_１は、第一の絶縁層の誘電率を表す。）

実施形態１の液晶表示装置において、黒表示を行うときの第一の共通電極１２と画素電極１４との間の電位差をＶ_２＿Ｂとすると、Ｖ_２＿Ｂは下記式（５）の範囲で設定されることが好ましい。

すなわち、Ｖ_２＿Ｂは下記式（２）の範囲で設定されることが好ましい。

図５及び６を用いて、白表示時について説明する。図５及び６は、実施形態１に係る液晶表示装置の白表示時における模式図であり、図５が断面模式図であり、図６が１画素分の平面模式図である。図５において、両矢印は電界の向きを示す。

図５においては、第一の共通電極１２に対して０Ｖ、第二の共通電極２２に対して±７．５Ｖ、画素電極に対して±４．５Ｖの電位を供給する例（｜Ｖ_１｜＝７．５、｜Ｖ_２｜＝４．５）が示されている。図５に示すように、液晶層３０内には、縦電界とともに横電界（斜め電界）が形成されており、液晶分子３１は、第一基板１０及び第二基板２０の基板面に対して水平な配向を維持したまま、それぞれ異なる方位に向かって回転する。この状態を平面視すると、図６に示すように、液晶分子３１は、画素電極のスリット１４ｃの長手方向に対して角度を有する方位を向いている。これによって、液晶分子３１は、偏光板の偏光軸に対して角度を成すため、バックライトからの光は偏光板を透過し、階調表示又は白表示を実現することができる。

また、より具体的には、各液晶分子３１は、画素電極１４の主軸部１４ａを対称軸として線対称となるように、かつ、画素電極のスリット１４ｃの開いた方に向かってそれぞれ配向する。また、各液晶分子３１は、スリット１４ｃの中央を対称軸として線対称となるように配向する。その結果、各液晶分子３１は、１つの画素内で４つの異なる方位を向くことになり、視野角特性をさらに向上させることができる。これは、画素電極１４が、画素の中央を横断する主軸部１４ａを有することに起因するものである。

階調表示時又は白表示時において、｜Ｖ_２｜が｜Ｖ_１｜より大きくなると、液晶層内に縦電界が発生せず、液晶分子３１は第一基板１０及び第二基板２０の基板面に対して水平な状態を保てなくなるため、透過率が低下し、コントラスト比は低下する。そのため、｜Ｖ_２｜は｜Ｖ_１｜より小さくなければならない。

以上により、Ｖ_２は、下記式（１）に示す範囲で変化することにより、良好な表示を行うことができる。

以下に、各部材の材料及び製造方法について説明する。

支持基板１１、２１の材料としては、ガラス、プラスチック等の透明な材料が好適に用いられる。

第一の共通電極１２、第二の共通電極２２及び画素電極１４は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等の透明導電材料、又は、それらの合金を、スパッタリング法等により単層又は複数層で成膜して形成した後、フォトリソグラフィ法等を用いてパターニングして形成することができる。画素電極１４のスリット１４ｃもまた、このパターニングの際に同時に形成することができる。

このようにして作製された第一基板１０及び第二基板２０は、絶縁材料からなる柱状のスペーサを一方の基板に複数設けた後、シール材を用いて互いに貼り合わされる。第一基板１０と第二基板２０との間には液晶層３０が形成されるが、滴下法を用いる場合には、基板の貼合せ前に液晶材料の滴下が行われ、真空注入法を用いる場合には、基板の貼合せ後に液晶材料が注入される。そして、各基板の液晶層３０側と反対側の面上に、偏光板、位相差フィルム等を貼り付けることにより、液晶表示装置が完成する。更に、液晶表示装置に、ゲートドライバー、ソースドライバー、表示制御回路等を実装するとともに、バックライト等を組み合わせることによって、用途に応じた液晶表示装置が完成する。

実施形態１の液晶表示装置の構造は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いて確認することができる。

液晶分子３１の誘電率異方性は、液晶材料の分子構造を、例えば、ガスクロマトグラフィーにより分析することで確認することができる。

実施形態１の一例として、実際に実施例１の液晶表示装置を作製した。液晶材料の誘電率異方性（Δε）は−７．１であり、液晶のダイレクタ方向に垂直な方向の誘電率（ε⊥）は１１．３であり、屈折率異方性（Δｎ）は０．１１であり、絶縁層１３の誘電率（ε_１）は６．９であった。また、液晶層３０の厚み（ｄ_ＬＣ）は３．２μｍであり、絶縁層１３の厚み（ｄ_１）は０．３μｍであり、画素電極の櫛歯部１４ｂの幅は６μｍであり、スリット１４ｃの幅は１０μｍであった。

また、第一の共通電極１２に０Ｖ、第二の共通電極２２に｜７．５｜Ｖの電位を供給した状態で、画素電極１４に対し、異なる電位を供給し、それぞれの電位について透過率を測定した。

図７は、実施例１に係る液晶表示装置の、第一の共通電極と画素電極との間の電位差（Ｖ_２）と、透過率との関係（Ｖ−Ｔ特性）を表したグラフである。図７に示すように、実施例１では、最も低い透過率となるときの｜Ｖ_２｜（＝｜Ｖ_２＿０｜）は１Ｖであり、また、｜Ｖ_２｜を｜Ｖ_２＿０｜（＝１Ｖ）から｜Ｖ_１｜（＝７．５Ｖ）に近づけていくと、透過率は上昇し、｜Ｖ_２｜＝４．５Ｖのときに最大となった。このことから、実施例１においては、黒表示となるときの｜Ｖ_２｜（＝｜Ｖ_２＿Ｂ｜）を１Ｖ、白表示となるときの｜Ｖ_２｜を４．５Ｖとした。なお、｜Ｖ_２＿Ｂ｜は、上記式（２）及び（５）より、図７の（Ａ）で示される範囲内であればよい。以上の条件設定によれば、上記式（１）及び上記式（２）の関係を満たすことになり、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られることになる。

（実施形態２）
実施形態２は、第二の共通電極と配向膜との間に、第二の絶縁層を有する点以外は、実施形態１と同様である。図８は、実施形態２に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。

実施形態２に係る液晶表示装置は、図８に示すように、第二の絶縁層２３を有する。第二の絶縁層２３としては、アクリル樹脂等の有機材料を含む有機膜（誘電率ε＝３〜４）、シリコン窒化物等の無機材料を含む無機膜（誘電率ε＝５〜７）等を使用することができる。第二の絶縁層２３の厚さは、例えば０．２〜２μｍであり、好ましくは、０．３〜１．５μｍである。駆動原理は、実施形態１と同様である。

実施形態２においては、黒表示時に、画素電極１４に対して０Ｖよりも大きな電位が供給されている。第一の共通電極１２に対して０Ｖ、第二の共通電極２２に対して±７．５Ｖの電位を供給し（すなわち｜Ｖ_１｜＝７．５とし）、画素電極１４に供給する電位を０Ｖから徐々に大きく変化させていくと、画素電極１４と第一の共通電極１２との間の電位差が、ある値となるときに、第一基板１０と液晶層３０との境界付近において、画素電極の櫛歯部１４ｂ上とスリット１４ｃ上とで、基板面に平行な等電位面ができ、液晶層３０内に一様な縦電界が形成される。

液晶層３０内に一様な縦電界が形成されたときのＶ_２をＶ_２＿０とすると、Ｖ_２は、下記式（６）で表される。

（ｄ_ＬＣは、液晶層の厚み、
ε_⊥は、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
ｄ_１は、第一の絶縁層の厚み、
ｄ_２は、第二の絶縁層の厚み、
ε_１は、第一の絶縁層の誘電率、
ε_２は、第二の絶縁層の誘電率を表す。）

実施形態２の液晶表示装置において、黒表示を行うときの第一の共通電極１２と画素電極１４との間の電位差をＶ_２＿Ｂとすると、Ｖ_２＿Ｂは、実施形態１と同様に、下記式（５）の範囲で設定されることが好ましい。

すなわち、Ｖ_２＿Ｂは下記式（３）の範囲で設定されることが好ましい。

実施形態１と同様、階調表示時又は白表示時において、｜Ｖ_２｜が｜Ｖ_１｜より大きくなると、液晶層３０内に縦電界が発生せず、液晶分子３１は第一基板１０及び第二基板２０の基板面に対して水平な状態を保てなくなるため、透過率が低下し、コントラスト比は低下する。そのため、｜Ｖ_２｜は｜Ｖ_１｜より小さくなければならない。

以上により、Ｖ_２は、下記式（１）に示す範囲で変化することにより、良好な表示を行うことができる。

実施形態２の一例として、実際に実施例２の液晶表示装置を作製した。液晶材料の誘電率異方性（Δε）は−７．１であり、液晶のダイレクタ方向に垂直な方向の誘電率（ε⊥）は１１．３であり、屈折率異方性（Δｎ）は０．１１であり、第一の絶縁層１３の誘電率（ε_１）は６．９であり、第二の絶縁層２３の誘電率（ε_２）は３．８であった。また、液晶層３０の厚み（ｄ_ＬＣ）は３．２μｍであり、第一の絶縁層１３の厚み（ｄ_１）は０．３μｍであり、第二の絶縁層２３の厚み（ｄ_２）は１μｍであり、画素電極の櫛歯部１４ｂの幅は６μｍであり、スリット１４ｃの幅は１０μｍであった。

また、第一の共通電極１２に０Ｖ、第二の共通電極２２に｜７．５｜Ｖの電位を供給した状態で、画素電極１４に対し、異なる電位を供給し、それぞれの電位について透過率を測定した。

図９は、実施例２に係る液晶表示装置の、第一の共通電極と画素電極との間の電位差（Ｖ_２）と、透過率との関係（Ｖ−Ｔ特性）を表したグラフである。図９に示すように、実施例２では、最も低い透過率となるときの｜Ｖ_２｜（＝｜Ｖ_２＿０｜）は０．５Ｖであり、また、｜Ｖ_２｜を｜Ｖ_２＿０｜（＝０．５Ｖ）から｜Ｖ_１｜（＝７．５Ｖ）に近づけていくと、透過率は上昇し、｜Ｖ_２｜＝２．２Ｖのときに最大となった。このことから、実施例２においては、黒表示となるときの｜Ｖ_２｜（＝｜Ｖ_２＿Ｂ｜）を０．５Ｖ、白表示となるときの｜Ｖ_２｜を２．２Ｖとした。なお、｜Ｖ_２＿Ｂ｜は、上記式（３）及び（５）より、図９の（Ｂ）で示される範囲内であればよい。以上の条件設定によれば、上記式（１）及び上記式（３）の関係を満たすことになり、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られることになる。

（評価試験１）
以下に、実施例１及び実施例２を比較検討した結果を示す。図１０及び１１は、それぞれ、実施例１及び２に係る液晶表示装置の白表示時における液晶の配向をシミュレートした断面画像である。図１０及び１１は、Ｓｈｉｎｔｅｃｈ社製、配向シミュレータ「ＬＣＤＭａｓｔｅｒ」を用いて作製した。また、図１２は、図７及び図９をもとに、実施例１及び実施例２に係る液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を比較して表したグラフである。

図１０及び１１において、第二基板と液晶層との間の界面（図１０及び１１の点線で囲んだ部分）同士を比較すると、図１０では、基板面に平行な等電位面が形成されているのに対し、図１１では、基板面に平行でない等電位面が複数存在することが分かった。また、図１２に示すように、実施例２では、｜Ｖ_２｜が、実施例１において最大透過率を得た値より小さい値で最大透過率が得られ、実施例２の最大透過率の大きさは、実施例１の最大透過率の大きさよりも高かった。

実施例１に係る液晶表示装置は、第二の共通電極２２と垂直配向膜２５との間に、第二の絶縁層を有さないため、図１０の点線で囲んだ部分では、電界分布が変化し難いと考えられる。一方、実施例２に係る液晶表示装置は、第二の共通電極２２と垂直配向膜２５との間に、第二の絶縁層２３を有するため、図１１の点線で囲んだ部分に、電界分布が変化した領域が形成され、液晶分子は動き易くなり、実施例１と比較して、透過率の上昇が急峻となり、かつ最大透過率がやや増加したと考えられる。

以上により、実施形態２によれば、実施形態１と比較して、｜Ｖ_２｜が小さくても高い透過率が得られるため、低電圧で液晶表示装置を駆動させることができることがわかる。

（実施形態３）
実施形態３は、走査信号線の配置が異なる点以外は実施形態１と同様である。図１３は、実施形態３に係る液晶表示装置の１画素分の平面模式図である。

図１３に示すように、実施形態３では、画素電極１４は、主軸部１４ａが走査信号線２と重畳するように、かつ、画素ごとに設けられている。複数のデータ信号線１は、液晶表示装置の縦方向に延伸され、複数の走査信号線２は、画素の中央を横断するように液晶表示装置の横方向に延伸され、データ信号線１と走査信号線２とが交差する付近にＴＦＴ６が配置される。ＴＦＴ６は、データ信号線１及び走査信号線２のそれぞれの一部、並びに、半導体層３から構成され、スイッチング素子として機能する。画素電極１４は、コンタクトホール５を介して、走査信号線２と接続されている。走査信号線２に供給される走査信号によりＴＦＴ６がオンの状態になると、半導体層３が導通し、データ信号線１を通じてデータ信号が画素電極１４に供給される。

実施形態３においても、上記式（１）及び上記式（２）の関係を満たす設計とすることで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。

（実施形態４）
実施形態４は、画素電極１４の構造が異なる点以外は実施形態１と同様である。図１４は、実施形態４に係る液晶表示装置の１画素分の平面模式図である。図１４に示すように、実施形態４では、画素電極１４は、櫛歯部１４ｂとスリット１４ｃとを有し、画素電極の櫛歯部分が中央で繋がっておらず、スリット１４ｃは、画素電極の上下端で閉じられている。

実施形態４は、上記式（１）及び上記式（２）の関係を満たす設計とすることで、実施形態１と比較すると視野角特性はやや劣るものの、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。

（実施形態５）
実施形態５では、第一の電極が画素電極であり、第二の電極及び第三の電極が共通電極である点以外は実施形態１と同様である。図１５は、実施形態５に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。

図１５に示すように、実施形態５に係る液晶表示装置は、第一基板１０と、第二基板２０と、第一基板１０及び第二基板２０に挟持された液晶層３０とを備える。液晶層３０は、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を含有している。第一基板１０は、支持基板１１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、データ信号線、走査信号線、画素電極４１（第一の電極）、第一の共通電極４２（第二の電極）、画素電極４１と第一の共通電極４２とを電気的に隔離する絶縁層（第一の絶縁層）１３、及び、垂直配向膜１５を備える。第二基板２０は、支持基板２１、第二の共通電極２２（第三の電極）、垂直配向膜２５、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを備える。

実施形態５において、第一の共通電極４２の構成は、実施形態１の画素電極１２と同様である。画素電極４１は、画素ごとに平板状に形成され、データ信号線を通じてデータ信号が供給される。第一の共通電極４２及び第二の共通電極２２に対しては、それぞれ異なる共通電位が供給される。

実施形態５においても、上記式（１）及び上記式（２）の関係を満たす設計とすることで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。

（実施形態６）
実施形態６では、第一の電極及び第二の電極が画素電極であり、第三の電極が共通電極である点以外は実施形態１と同様である。図１６は、実施形態６に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。

図１６に示すように、実施形態６に係る液晶表示装置は、第一基板１０と、第二基板２０と、第一基板１０及び第二基板２０に挟持された液晶層３０とを備える。液晶層３０は、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を含有している。第一基板１０は、支持基板１１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、データ信号線、走査信号線、第一の画素電極４３（第一の電極）、第二の画素電極４４（第二の電極）、第一の画素電極４３と第二の画素電極４４とを電気的に隔離する絶縁層（第一の絶縁層）１３、及び、垂直配向膜１５を備える。第二基板２０は、支持基板２１、共通電極４５（第三の電極）、垂直配向膜２５、カラーフィルタ及びブラックマトリクスを備える。

実施形態６において、共通電極４５の構成は、実施形態１の第二の共通電極２２と同様であり、第二の画素電極４４の構成は、実施形態１の画素電極１２と同様である。第一の画素電極４３は、画素ごとに平板状に形成される。第一の画素電極４３と第二の画素電極４４とは、それぞれ異なるＴＦＴと接続され、データ信号線を通じてデータ信号が供給されてもよい。

実施形態６においても、上記式（１）及び上記式（２）の関係を満たす設計とすることで、視野角特性が良好であり、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られる。

（実施形態７）
実施形態７は、電圧無印加時において、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して水平配向し、第二基板近くの液晶分子が第二基板面に対して垂直配向する、いわゆるハイブリッド配向である点以外は、実施形態１及び２と同様である。図１７及び１８は、ともに実施形態７に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。図１９は、図１８に示す液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を表したグラフである。図１７に示す形態は、実施形態１と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に第二の絶縁層を有さず、図１８に示す形態は、実施形態２と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に、第二の絶縁層を有する。

図１７及び１８において、第一基板１０はともに、水平配向膜１６を有し、第二基板２０はともに、垂直配向膜２５を有する。水平配向膜１６及び垂直配向膜２５に対しては、液晶分子３１の配向方位が、画素電極１４のスリット１４ｃの長手方向と平行になるように配向処理がなされている。

このように黒表示時における液晶分子３１が倒れる方位を制御することにより、実施形態１及び２と同様の駆動原理により表示の制御を行うことが可能となる。また、図１７に示す形態では、上記式（１）及び（２）の条件も満たす設計がなされており、図１８に示す形態では、上記式（１）及び（３）の条件も満たす設計がなされている。図１９に示すように、図１８に示す形態においても、良好な階調表示が得られた。実施形態７によれば、実施形態１及び２と同様の良好な表示を得ることができる。

（実施形態８）
実施形態８は、電圧無印加時において、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して垂直配向し、第二基板近くの液晶分子が第二基板面に対して水平配向する、いわゆるハイブリッド配向である点以外は、実施形態１及び２と同様である。図２０及び２１は、ともに実施形態８に係る液晶表示装置の電圧無印加時における断面模式図である。図２２は、図２１に示す液晶表示装置のＶ−Ｔ特性を表したグラフである。図２０に示す形態は、実施形態１と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に第二の絶縁層を有さず、図２１に示す形態は、実施形態２と同様に、第二の共通電極と配向膜との間に、第二の絶縁層を有する。

図２０及び２１において、第一基板１０はともに、垂直配向膜１５を有し、第二基板２０はともに、水平配向膜２６を有する。水平配向膜２６及び垂直配向膜２５に対しては、液晶分子３１の配向方位が、画素電極１４のスリット１４ｃの長手方向と平行になるように配向処理がなされている。

このように黒表示時に液晶分子３１が倒れる方位を制御することにより、実施形態１及び２と同様の駆動原理により表示の制御を行うことが可能となる。また、図２０に示す形態では、上記式（１）及び（２）の条件も満たす設計がなされており、図２１に示す形態では、上記式（１）及び（３）の条件も満たす設計がなされている。図２２に示すように、図２１に示す形態においても、良好な階調表示が得られた。実施形態８によれば、実施形態１及び２と同様の良好な表示を得ることができる。

図１９及び２２を比較すると、いわゆるハイブリット配向の場合、電圧無印加時において、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して垂直配向する形態の方が、第一基板近くの液晶分子が第一基板面に対して水平配向する形態と比較して、より低電圧で駆動させることができ、より高い透過率が得られることが分かる。

（比較形態１）
比較形態１に係る液晶表示装置は、従来の垂直配向方式の液晶表示装置の一形態である。図２３及び２４は、比較形態１に係る液晶表示装置の白表示時における模式図であり、図２３は断面模式図であり、図２４は１画素分の平面模式図である。図２３は、図２４のＣ−Ｄ線に沿った断面模式図でもある。図２３において、液晶層中の矢印は電界の向きを示す。

比較形態１に係る液晶表示装置は、図２３に示すように、第一基板１１０と、第二基板１２０と、第一基板１１０及び第二基板１２０に挟持された液晶層１３０とを備える。液晶層１３０は、負の誘電率異方性を有する液晶分子１３１を含有している。第一基板１１０は、支持基板１１１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、データ信号線、走査信号線、蓄積容量バスライン、絶縁層１１３、画素電極１１４、及び、垂直配向膜１１５を備える。比較形態１は、実施形態１と異なり、画素電極１１４の下層に共通電極を有さない。第二基板１２０は、支持基板１２１、平板状の共通電極１２２、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、及び、垂直配向膜１２５を備える。

画素電極１１４は、図２４に示すように、データ信号線１０１と走査信号線１０２とで囲まれた領域ごとに設けられている。画素電極１１４は、接続電極１１４ａ、接続電極１１４ｂ、及び、複数の櫛歯部１１４ｃから構成される。隣り合う櫛歯部１１４ｃの間は、スリット１１４ｄである。接続電極１１４ａは、画素の横辺の二等分線に沿って、画素の長辺と平行に形成されている。接続電極１１４ｂは、画素の縦辺の二等分線に沿って、画素の短辺と平行に形成されている。上記蓄積容量バスライン１０８は、接続電極１１４ｂと同様、画素の縦辺の二等分線に沿って、画素の短辺と平行に形成され、接続電極１１４ｂと重畳するように形成されている。

接続電極１１４ａ及び１１４ｂは、画素を同一形状の４つの長方形に分割するように配置される。複数の櫛歯部１１４ｃは、接続電極１１４ａ又は接続電極１１４ｂの長手方向と４５°の角度を成すように、４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位に延伸されている。

比較形態１の一例として、実際に比較例１の液晶表示装置を作製した。液晶材料の誘電率異方性（Δε）は−７．１であり、液晶のダイレクタ方向に垂直な方向の誘電率（ε⊥）は１１．３であり、屈折率異方性（Δｎ）は０．１１であった。また、液晶層３１の厚み（ｄ_ＬＣ）は３．２μｍであり、画素電極の櫛歯部１１４ｃの幅は３μｍであり、スリット１１４ｄの幅は３μｍであった。

また、比較例１では、液晶材料とＰＳＡ用のモノマーとを含有する液晶組成物（メルク社製）を第一基板１１０及び第二基板１２０の間に注入し、これを封止した。そして、画素電極１１４に|７．５|Ｖ、共通電極１２２に０Ｖの電位を供給し、液晶分子１３１が４つの異なる方向に配向方位を持つように、画素電極１１４のスリットの長手方向と平行な方位にそれぞれ配向させ、４方向の配向分割を行った。この状態で、紫外線を照射し、ＰＳＡ用のモノマーを重合させ、基板面上にポリマーを形成し、液晶分子の方位を固定した。偏光板は、第一基板１１０と第二基板１２０の外面に貼り付けられ、これらは、偏光軸が接続電極１１４ａ又は接続電極１１４ｂの長手方向と平行又は直交するように、かつ互いにクロスニコルに配置した。

黒表示時においては、液晶分子のほとんどは、第一基板１１０及び第二基板１２０の基板面に対して垂直に配向するが、各基板近くの一部の液晶分子については、上述のポリマーを用いたプレチルト角付与技術により、各基板面に対して垂直な方向から若干斜め方向に、かつ、スリットの長手方向に平行な方位に傾く。なお、比較例１の液晶表示装置において、黒表示時は、共通電極１２２及び画素電極１１４の電位がともに０Ｖのときである。

図２３に示すように、共通電極１２２に対して０Ｖの共通電位を供給し、画素電極１１４に対して、０〜｜７．５｜Ｖの電位を順に供給し、階調表示から白表示までを確認した。液晶層１３０内には、画素電極１１４から共通電極１２２に向かって、基板面に対して斜め方向に電界が形成される。液晶分子１３１は、負の誘電率異方性を有しており、該電界に対して垂直な方向に配向するため、液晶分子１３１の基板面に対する傾斜角が変化し、階調表示を経て白表示となる。白表示状態における液晶表示パネルを平面視すると、図２４に示すように、液晶分子１３１は、画素電極１１４に形成されたスリット１１４ｄの長手方向に平行な方位に配向する。比較例１では、画素電極に形成されたスリット１１４ｄと、上述のポリマーを用いたプレチルト角付与技術により、液晶分子１３１の配向方位が固定される。

（評価試験２）
以下に、実施例１及び比較例１を比較検討した結果を示す。図２５は、実施例１及び比較例１の液晶表示装置の、極角６０°における水平方位（方位角：０−１８０°）のγ特性を表したグラフであり、図２６は、実施例１及び比較例１の液晶表示装置の、極角６０°における斜め方位（方位角：４５−２２５°）のγ特性を表したグラフである。γ特性は、「ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ」を用いて測定を行った。

図２５及び２６において、縦軸は２５５階調を１としたときの輝度比（規格化輝度比）を表し、横軸は、階調の大きさを表す。図２５及び２６においては、比較のために、正面方向のγ特性の曲線（γ＝２．２）についても掲載している。極角とは、基板面の法線方向を基準として、該法線方向から基板面方向に傾けたときの角度をいう。方位角とは、基板面を法線方向から見たときに、基板面内において、右方位を０°とし、左方位を１８０°としたときの角度をいう。方位角をθ、極角φとすると、正面方向の角度はθ＝φ＝０°である。正面階調（γ＝２．２）のグラフに近づくほど、液晶表示装置を斜めから見た際の白浮きは低減され、視野角特性は良好であることを示す。

図２５及び２６に示すように、実施例１の液晶表示装置は、水平方位、斜め方位ともに、全ての階調において、正面方向（γ＝２．２）のグラフと同様の曲線を描くため、視野角特性は良好であると考えられる。一方、比較例１は、水平方位、斜め方位ともに、中間調において、正面方向（γ＝２．２）のグラフから大きく外れており、斜めから見た際に白浮きが観察されることが示されている。

以下に、実施形態１と比較形態１との視野角特性の違いについて検討する。

比較形態１は、液晶層に電圧を印加し、縦電界を形成することで、液晶分子を画素電極のスリットの長手方向に平行な方位に配向させる。液晶分子の配向方位は、スリットの幅によって決まるため、スリット幅が一定である場合には、液晶分子の配向方位も一定である。また、画素電極の下層に実施形態１の第一の共通電極に相当する電極を有さないため、液晶層内の電界分布を変化させることができない。したがって、比較形態１では、階調表示は、液晶分子の基板面に対するチルト角を変化させることのみで行うため、斜めから見た場合に、液晶分子の見かけ上の複屈折率が変化する。上述のようなＰＳＡ技術により配向分割を行い、４つの異なる方位に液晶分子を配向させても、図２５及び２６に示すように、視野角特性は充分ではない。

一方、実施形態１は、スリットを有する画素電極の下層に第一の共通電極を有するため、第一の共通電極と画素電極との間の電位を変化させることで、液晶層内の電界分布を変化させることができる。そのため、画素電極のスリット幅が一定であっても、液晶分子が配向する方位を制御することができる。実施形態１では、階調表示は、液晶層内の電界分布を変化させ、液晶分子を倒す方位を変化させることにより行うため、全ての階調において、液晶分子は基板面に対して水平に配向している。したがって、斜めから見た場合にも液晶分子の見かけ上の複屈折率の変化は少なく、良好な視野角特性を得ることができる。

１、１０１：データ信号線
２、１０２：走査信号線
３：半導体層
４：ドレイン引き出し配線
５：コンタクトホール
６、１０６：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１０、１１０：第一基板
１１、２１、１１１、１２１：支持基板
１２：第一の共通電極（第一の電極）
１３、１１３：絶縁層（第一の絶縁層）
１４：画素電極（第二の電極）
１４ａ：主軸部
１４ｂ、１１４ｃ：櫛歯部
１４ｃ、１１４ｄ：スリット
１１４ａ、１１４ｂ：接続電極
１５、２５、１１５、１２５：垂直配向膜
１６、２６：水平配向膜
２０、１２０：第二基板
２２：第二の共通電極（第三の電極）
２３：第二の絶縁層
３０、１３０：液晶層
３１、１３１：液晶分子
４１：画素電極（第一の電極）
４２：第一の共通電極（第二の電極）
４３：第一の画素電極（第一の電極）
４４：第二の画素電極（第二の電極）
４５：共通電極（第三の電極）
１０８：蓄積容量バスライン
１１４：画素電極
１２２：共通電極

Claims (12)

1. 互いに対向して設けられた第一基板及び第二基板と、
   該第一及び第二基板間に挟持された液晶層とを備え、
   該液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、
   該第一基板は、平板状の第一の電極と、第一の絶縁層と、第一の絶縁層を介して該第一の電極とは異なる層に設けられた第二の電極とを備え、
   該第二の電極は、複数の櫛歯部と複数のスリットとを有し、
   該第二基板は、平板状の第三の電極を備え、
   第一の電極と第三の電極との間の電位差をＶ_１、第一の電極と第二の電極との間の電位差をＶ_２、最も低い階調を示すときの第一の電極と第二の電極との間の電位差をＶ_２＿Ｂとすると、Ｖ_１、Ｖ_２及びＶ_２＿Ｂは、下記式（１）を満たす
   ことを特徴とする液晶表示装置。
   
2. 前記Ｖ_２＿Ｂは、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
   （ｄ_ＬＣは、液晶層の厚み、
   ε_⊥は、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
   ｄ_１は、第一の絶縁層の厚み、
   ε_１は、第一の絶縁層の誘電率を表す。）
3. 前記第二基板は、配向膜を有し、
   前記第三の電極と該配向膜との間に、第二の絶縁層を有し、上記Ｖ_２＿Ｂは、下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
   （ｄ_ＬＣは、液晶層の厚み、
   ε_⊥は、液晶のダイレクタに垂直な方向の誘電率、
   ｄ_１は、第一の絶縁層の厚み、
   ｄ_２は、第二の絶縁層の厚み、
   ε_１は、第一の絶縁層の誘電率、
   ε_２は、第二の絶縁層の誘電率を表す。）
4. 前記第二の電極が有するスリットの幅は、２〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記第二の電極が有する櫛歯部の幅は、２〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第二の電極は、主軸部を有し、前記複数の櫛歯部は、該主軸部から、該主軸部の長手方向と垂直な方向に、かつ、該主軸部を中心として線対称となるように延伸されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、垂直配向膜を有することを特徴とする請求項１、２、４〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 前記第一基板は、水平配向膜を有し、前記第二基板は、垂直配向膜を有することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第一基板は、垂直配向膜を有し、前記第二基板は、水平配向膜を有することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 前記第二基板が有する配向膜は、垂直配向膜であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 前記第一基板は、水平配向膜を有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記第一基板は、垂直配向膜を有し、前記第二基板が有する配向膜は、水平配向膜であることを特徴とする請求項３〜６に記載の液晶表示装置。