JP2012083511A

JP2012083511A - 液晶表示素子

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Publication number: JP2012083511A
Application number: JP2010229284A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Fukushima; 宙人福嶋; Nobuhisa Iwamoto; 宜久岩本
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-12
Also published as: US20120086894A1; CN102566160A; JP5658527B2; CN102566160B; US9019457B2

Abstract

【課題】良好な表示品質を実現する。
【解決手段】第１電極が形成された第１基板と、第１基板に略平行に配置され、第２電極が形成された第２基板と、第１、第２基板間に配置された垂直配向液晶層と、第１、第２基板の、液晶層とは反対側に略クロスニコルに配置された第１、第２偏光板とを有し、第１、第２偏光板は、吸収軸方位が、第１、第２電極間に電圧を印加しないときの、液晶層厚さ方向中央分子の配向方位と略４５°の角度をなすように配置され、第１、第２電極の少なくとも一方は、第１、第２基板の法線方向に関して第１、第２電極が重なって形成される表示部の輪郭線を構成するエッジに、全体として一方向に延在する屈曲線であって、延在方向と平行な直線部分を備えない屈曲線を有し、屈曲線は、屈曲線が延在方向に沿う直線であった場合には、液晶層厚さ方向中央分子の配向方位が、第１、第２電極間への電圧印加時と無印加時で逆方位になる位置の電極エッジに形成される液晶表示素子を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示素子に関する。

垂直配向型液晶表示素子は、二枚の表裏ガラス基板間に配置される液晶層内の液晶分子配向が、基板に対して略垂直に配向する垂直配向(vertical alignment; VA)モード液晶セルを略クロスニコルに配置された偏光板間に配置することにより構成される。ガラス基板法線方位から観察したとき、垂直配向型液晶表示素子の背景表示部（電圧無印加部）の光透過率は、略クロスニコルに配置された偏光板のそれとほぼ等しく、非常に低い。このため、垂直配向型液晶表示素子は、高コントラスト比での表示を比較的容易に実現することができる。

ＶＡモード液晶セルにおいて、表裏基板内面間に、垂直方向から傾斜した均一な配向処理を施す方法として以下の技術が公知である。たとえば（ｉ）配向膜としてＳｉＯ_ｘなどの金属酸化膜を、基板内面となる面に、基板法線より傾いた方向から斜方蒸着することにより、蒸着した表面を鋸形状に形成し、この表面形状効果によって均一配向を実現する方法、（ｉｉ）ポリイミドなどの有機配向膜材料を基板内面となる面に成膜した後、配向膜面に紫外線を基板法線より斜め方位から照射する、いわゆる光配向処理方法（たとえば、特許文献１参照）、（ｉｉｉ）ある特定の表面自由エネルギを有する垂直配向膜を、基板内面となる面に成膜した後ラビング処理する方法（たとえば、特許文献２参照）である。これらの方法は、電圧無印加時のＶＡモード液晶セルの液晶層において、ある一方位に液晶分子を配向可能なモノドメイン配向処理方法である。

図８（Ａ）は、従来の垂直配向型液晶表示素子の概略を示す断面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、その電極構造の一部を示す概略的な平面図である。

図８（Ａ）を参照する。従来の垂直配向型液晶表示素子は、表側基板１１、裏側基板１２、及び両基板１１、１２間に配置された垂直配向液晶層１３を含んで構成される。表側基板１１は、表側ガラス基板１１ａ、表側ガラス基板１１ａ上に形成されたセグメント透明電極１１ｂ、及び、表側ガラス基板１１ａ、セグメント透明電極１１ｂ上に形成された表側垂直配向膜１１ｃを含んで構成される。同様に、裏側基板１２は、裏側ガラス基板１２ａ、裏側ガラス基板１２ａ上に形成されたコモン透明電極１２ｂ、及び、裏側ガラス基板１２ａ、コモン透明電極１２ｂ上に形成された裏側垂直配向膜１２ｃを含んで構成される。セグメント透明電極１１ｂ及びコモン透明電極１２ｂは、たとえば酸化インジウムスズ(indium tin oxide; ITO)で形成される。

表側及び裏側垂直配向膜１１ｃ、１２ｃには、たとえば上記した配向処理方法（ｉｉ）または（ｉｉｉ）により、一方位に配向処理が施されている。表側及び裏側基板１１、１２と平行な面内に、紙面垂直奥方位を１２時方位（９０°方位）、紙面右方位を３時方位（０°方位）、紙面垂直手前方位を６時方位（２７０°方位）、紙面左方位を９時方位（１８０°方位）とする方位座標系を定めるとき、一例として、表側垂直配向膜１１ｃには１２時方位、裏側垂直配向膜１２ｃには６時方位に、液晶分子が一様に配向するように、配向処理がなされている。

垂直配向液晶層１３は、表側基板１１の表側垂直配向膜１１ｃと、裏側基板１２の裏側垂直配向膜１２ｃとの間に配置された略垂直配向する液晶層である。たとえば負の誘電率異方性を有する液晶材料を用いて形成され、モノドメイン構造を有する。たとえば、セグメント透明電極１１ｂとコモン透明電極１２ｂとの間に電圧が印加されない状態においては、液晶層１３の液晶分子は、表側及び裏側基板１１、１２に対して略垂直に配列する。両電極１１ｂ、１２ｂ間に閾値電圧より大きい電圧が印加されると（以下、電圧印加状態）、液晶層１３内の液晶分子の大部分は、基板１１、１２の面内方向に向かって配向処理方位へ倒れる。

スペーサ１４は、たとえば表側基板１１と裏側基板１２との間の間隔を保持する。両基板１１、１２は、シール部１５により貼り合わされている。

表側視角補償板１６、表側偏光板１８が、この順に、液晶層１３とは反対側の表側ガラス基板１１ａ上に配置される。同様に、裏側視角補償板１７、裏側偏光板１９が、この順に、液晶層１３とは反対側の裏側ガラス基板１２ａ上に配置される。表側、裏側偏光板１８、１９は、たとえば略クロスニコルに、かつ、基板面と平行な面内において吸収軸方位が、液晶層１３の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の電圧無印加時における配向方位（６時方位）と、４５°の角度をなすように配置されている。一例として、表側偏光板１８は、吸収軸方位が４５°−２２５°方位となるように配置され、裏側偏光板１９は、吸収軸方位が１３５°−３１５°方位となるように配置される。

表側、裏側視角補償板１６、１７は、負の一軸または負の二軸の光学異方性を有する視角補償板である。表側、裏側視角補償板１６、１７に面内遅層軸が存在する場合、表側、裏側視角補償板１６、１７は、遅層軸と、近接する偏光板１８、１９の透過軸とが略平行となるように配置される。

図示は省略したが、裏側偏光板１９の外側にバックライトが配置される。バックライトから発せられた光は、裏側偏光板１９及び裏側視角補償板１７を透過して液晶セルに入射する。セグメント透明電極１１ｂとコモン透明電極１２ｂとの間に閾値電圧より大きい電圧が印加されていないとき、及び、電圧が印加されている場合でも、表示部（基板１１、１２の法線方向に関して両電極１１ｂ、１２ｂが重なって形成され、表示が行われる領域）以外の領域においては、液晶セルに入射し、これを透過した光は、表側偏光板１８で遮光される。このため、表側偏光板１８の外側から液晶表示素子を観察する観察者に対して、暗表示（黒表示）が行われる。他方、両電極１１ｂ、１２ｂ間に閾値電圧より大きい電圧が印加された状態の表示部においては、液晶セルに入射した光は、液晶セル及び表側偏光板１８を透過する。このため、表側偏光板１８の外側から液晶表示素子を観察する観察者に対して、明表示（白表示）が行われる。

図８（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれセグメント透明電極１１ｂ、コモン透明電極１２ｂの一部を示す概略的な平面図である。また、図８（Ｄ）は、表側基板１１の鉛直上方（基板法線方向）から観察した両電極１１ｂ、１２ｂの一部を示す概略的な平面図である。

図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す液晶表示素子は、表示部の形状を主にセグメント電極１１ｂの形状によって実現する、いわゆるセグメント表示液晶表示素子である。セグメント表示液晶表示素子においては、電極の形状により、任意形状の表示部を作製することができる。図８（Ｂ）〜（Ｄ）には、表示部が「ＡＵＴＯ」の文字列となる電極１１ｂ、１２ｂ領域を示した。なおセグメント表示液晶表示素子は、たとえば単純マトリクス駆動、一例としてマルチプレックス駆動により動作される。

「ＡＵＴＯ」の表示を実現するため、セグメント透明電極１１ｂは、たとえば図８（Ｂ）に示す形状に、表側ガラス基板１１ａ上に形成される。また、コモン透明電極１２ｂは、図８（Ｃ）に示す形状に、裏側ガラス基板１２ａ上に形成される。表側基板１１と裏側基板１２とは、電極１１ｂ、１２ｂ形成面が対向するように略平行配置され、両基板１１、１２の法線方向から見たとき、両電極１１ｂ、１２ｂ形成領域の重なり部分が、「ＡＵＴＯ」のみとなるように、たとえば図８（Ｄ）に示すように位置合わせされ、貼り合わされている。図８（Ｂ）〜（Ｄ）に示す電極構造と、モノドメイン垂直配向液晶層とを組み合わせることにより、表示部以外の良好な暗表示を実現することが可能となる。

図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した液晶表示素子は、１２時方位からは、明表示状態が良好に観察され、逆に６時方位からは明表示が観察されない極角方位観察角度が存在することが知られている。１２時方位は、最良視認方位と呼ばれ、６時方位は反視認方位と呼ばれる。

特許２８７２６２８号公報特開２００５−２３４２５４号公報

本発明の目的は、良好な表示品質を有する液晶表示素子を提供することである。

本発明の一観点によると、第１の電極が形成された第１の基板と、第２の電極が形成された第２の基板であって、前記第２の電極が前記第１の電極と対向するように、前記第１の基板に略平行に配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された垂直配向する液晶層と、前記第１の基板の、前記液晶層とは反対側に配置された第１の偏光板と、前記第２の基板の、前記液晶層とは反対側に、前記第１の偏光板と略クロスニコルに配置された第２の偏光板とを有し、前記第１及び第２の偏光板は、吸収軸方位が、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加しないときの、前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方位と略４５°の角度をなすように配置され、前記第１の電極、前記第２の電極の少なくとも一方は、前記第１及び第２の基板の法線方向に関して前記第１の電極と前記第２の電極とが重なって形成される表示部の輪郭線を構成するエッジに、全体として一方向に延在する屈曲線であって、該延在方向と平行な直線部分を備えない屈曲線を有し、前記屈曲線は、該屈曲線が前記延在方向に沿う直線であった場合には、前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方位が、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加したときと、電圧を印加しないときとで逆方位になる位置の電極エッジに形成されている液晶表示素子が提供される。

本発明によれば、良好な表示品質を有する液晶表示素子を提供することができる。

図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した従来の垂直配向型液晶表示素子について、図８（Ａ）とは異なる断面の液晶セル部分を示す概略図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した従来の垂直配向型液晶表示素子の表示部「ＡＵＴＯ」の「Ａ」の文字の横棒付近の電圧印加時配向組織を示す偏光顕微鏡写真である。暗領域と液晶層中央分子１３ｍの配向方位との関係を示す概略的な平面図である。実施例によるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子の概略を示す断面図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例によるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子のセグメント透明電極１１Ｂ及びコモン透明電極１２Ｂを示す概略的な平面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、セグメント透明電極１１Ｂ及びコモン透明電極１２Ｂのエッジに形成される屈曲線を示す概略的な平面図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、表示部「ＡＵＴＯ」の「Ａ」の文字の横棒付近の電圧印加時配向組織を示す偏光顕微鏡写真である。（Ａ）は、従来の垂直配向型液晶表示素子の概略を示す断面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、その電極構造の一部を示す概略的な平面図である。

従来の垂直配向型液晶表示素子を電圧印加状態時に反視認方位から見ると暗状態が観察される。しかし表示部に、最良視認方位または反視認方位と略直交する辺（たとえば図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す例においては「Ａ」の横棒）が存在する場合には、その辺のエッジ付近で光抜けが生じる。そして光抜けの度合いに不均一が観察され、表示品位を低下させる場合がある。更に、同じ表示パターンにもかかわらず、反視認方位から見たときに表示部エッジ付近の光抜け状態に違いが観察されることがあり、表示パターンの配置によっては表示品位を低下させる。これらの表示品位の低下が認められるのは、反視認方位を中心に、時計回り方向、反時計回り方向の各方向に、それぞれ約７０°以内の範囲から観察した場合においてである。

本願発明者らは、光抜けやその度合いの不均一が生じる理由を以下のように考察した。

図１は、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した従来の垂直配向型液晶表示素子について、図８（Ａ）とは異なる断面の液晶セル部分を示す概略図である。前述のように、表側垂直配向膜１１ｃには１２時方位、裏側垂直配向膜１２ｃには６時方位に、ラビング処理が施されている。このため電圧印加状態においては、液晶層１３の厚さ方向の中央に位置する液晶分子（液晶層中央分子１３ｍ）は、６時方位に倒れるように傾斜する。このため、液晶表示素子の最良視認方位は１２時方位となり、反視認方位は６時方位となる。

セグメント透明電極１１ｂ及びコモン透明電極１２ｂのエッジ部においては、液晶層１３内に斜め電界が生じる。本図には、液晶層１３内の斜め電界を破線で示した。斜め電界の影響を強く受ける液晶層１３内の領域では、液晶層中央分子１３ｍが斜め電界に直交するように配向する。したがって電極１１ｂ、１２ｂのエッジ付近の一部領域においては、液晶層中央分子１３ｍの配向方位が、斜め電界の影響を受けない領域（配向膜１１ｃ、１２ｃ上の配向処理方位で液晶分子の配向方位が決定される領域）の液晶層中央分子１３ｍの配向方位とは逆方位（１８０°異なる方位）となる。このようにモノドメイン構造を有する液晶表示素子であっても、電圧印加状態の表示部内は、実質的にエッジ付近で配向方位が異なるマルチドメイン構造が実現されている。これにより、反視認方位からであるにもかかわらず、表示部のエッジ付近で光抜けが観察されると考えられる。

液晶層中央分子１３ｍの配向方位が相互に逆方位となる領域の中間の領域においては、暗領域（暗線）が形成される。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した従来の垂直配向型液晶表示素子の表示部「ＡＵＴＯ」の「Ａ」の文字の横棒付近の電圧印加時配向組織を示す偏光顕微鏡写真である。両写真は、同じ電極パターンの配向組織を表している。図２（Ａ）、（Ｂ）の双方において、「Ａ」の横棒部分の上側エッジ付近に、曲線状の暗領域が２本形成されているのが認められる。

図３は、暗領域と液晶層中央分子１３ｍの配向方位との関係を示す概略的な平面図である。本図には、矢印の向きでその位置における電圧印加時の液晶層中央分子１３ｍの配向方位を示した。

図示するように、斜め電界の影響を受けない領域の液晶層中央分子１３ｍの配向方位（電圧無印加時における配向方位）は６時方位である。また「Ａ」の横棒の上側エッジにおける液晶層中央分子１３ｍの配向方位は１２時方位となる。暗領域は、両者の中間に２本（たとえば第１の暗領域（暗線）及び第２の暗領域（暗線））形成される。

液晶層中央分子１３ｍの配向方位が相互に逆方位である両者の中間領域においては、一方側から他方側に向かって、液晶層中央分子１３ｍの配向方位は連続的に変化する。このため第１の暗領域は、たとえば液晶層中央分子１３ｍの配向方位が、表側偏光板吸収軸方位（４５°−２２５°方位）と平行な方位である、４５°方位となる位置に形成される。また第２の暗領域は、たとえば液晶層中央分子１３ｍの配向方位が、裏側偏光板吸収軸方位（１３５°−３１５°方位）と平行な方位である、３１５°方位となる位置に形成される。

第１及び第２の暗領域が形成されている領域と、３時方位または９時方位で隣接している領域においては、液晶層中央分子１３ｍの配向方位が連続的に変化する向き（回転方向）は逆となる。たとえば第１及び第２の暗領域が形成されている領域において、液晶層中央分子１３ｍの配向方位が右方向に回転するように連続的に変化するとき、それに隣接する領域においては、液晶層中央分子１３ｍの配向方位は左方向に回転する。このため、たとえば液晶層中央分子１３ｍの配向方位が１３５°方位となる位置を結んで、「Ａ」の横棒の上側エッジに近い暗領域が形成され、２２５°方位となる位置を結んで、「Ａ」の横棒の上側エッジから遠い暗領域が形成される。そして液晶層中央分子１３ｍの配向方位が連続的に変化する向きが逆となる位置に、液晶分子の配向が不連続となるディスクリネーションが現れる。

このように、本願発明者らは、液晶層中央分子１３ｍの配向方位が相互に逆方位となる領域の中間の領域に生じる暗領域は、たとえば液晶層中央分子１３ｍを電圧無印加時における配向方位と逆方位に配向させる斜め電界に起因し、液晶層中央分子１３ｍの配向方位が偏光板の吸収軸方位と略平行になる位置に形成されており、また、ディスクリネーションは、液晶層中央分子１３ｍの配向方位が連続的に変化する向きが逆となる位置に形成される、と考えた。

図２（Ａ）及び（Ｂ）を再参照する。本願発明者らの考察は、「Ａ」の横棒部分の上側エッジ付近に曲線状の暗領域が２本形成されているのが認められる一方で、斜め電界の影響を受ける領域と受けない領域の液晶分子の配向方位が同方位となる下側エッジには暗領域は認められないことと整合する。

また２枚の写真を比較すると、同じ電極パターンにもかかわらず、「Ａ」の横棒部分の上側エッジ付近に発生するディスクリネーションの位置、及び、暗領域の曲線形状は全く異なり、不規則であることがわかる。本願発明者らは、暗領域パターンの不規則性により、反視認方位から観察したときの光抜けに不均一が生じていると考えた。

本願発明者らは、表示部を構成する電極のエッジが、液晶層中央分子の電圧無印加時配向方位と直交しない電極構造を有する液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子は、ディスクリネーションの発生位置を通して、暗領域の曲線形状を制御し、暗領域パターンの不規則性を解消して、光抜けの不均一性を抑止することが可能な液晶表示素子である。

図４は、実施例によるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子の概略を示す断面図である。実施例による垂直配向型液晶表示素子は、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した従来例とは、セグメント透明電極１１Ｂ及びコモン透明電極１２Ｂにおいて相違する。その他の構成要件は、従来例と同様である。

以下、図４を参照しながら、実施例によるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子の製造方法を説明する。

片面が研磨処理され、その表面にＳｉＯ_２アンダーコートが施された後、ＩＴＯ膜が成膜された青板ガラス基板を２枚準備し、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程で各基板のＩＴＯ膜をパターニングして、セグメント透明電極１１Ｂの形成された表側ガラス基板１１ａ、及び、コモン透明電極１２Ｂの形成された裏側ガラス基板１２ａを作製する。必要に応じて、電極１１Ｂ、１２Ｂの一部表面上にＳｉＯ_２などによる絶縁層を形成してもよい。

電極１１Ｂ、１２Ｂ付きのガラス基板１１ａ、１２ａをアルカリ溶液等で洗浄した後、電極１１Ｂ、１２Ｂ上及びガラス基板１１ａ、１２ａ上に、（株）チッソ石油化学製の垂直配向膜をフレキソ印刷法にて塗布し、クリーンオーブン内で１８０℃で３０分間焼成する。こうして得られた表側及び裏側垂直配向膜１１ｃ、１２ｃの各々に、綿製ラビング布を用いて、基板面内の所定の一方位にラビング処理を施す。こうして、表側ガラス基板１１ａ、表側ガラス基板１１ａ上に形成されたセグメント透明電極１１Ｂ、及び、表側ガラス基板１１ａ、セグメント透明電極１１Ｂ上に形成された表側垂直配向膜１１ｃを含んで構成される表側基板（セグメント基板）１１を得る。また、裏側ガラス基板１２ａ、裏側ガラス基板１２ａ上に形成されたコモン透明電極１２Ｂ、及び、裏側ガラス基板１２ａ、コモン透明電極１２Ｂ上に形成された裏側垂直配向膜１２ｃを含んで構成される裏側基板（コモン基板）１２を得る。

表側基板１１の全面に、乾式散布法にて粒径約５μｍの（株）早川ゴム製黒色プラスチックスペーサを散布する。裏側基板１２には約４．５μｍの（株）日本電気硝子製ロッド状ガラススペーサ１４を混入した、（株）三井化学製熱硬化型シール材１５をディスペンサで所定のパターンに塗布する。その後、両基板１１、１２を、電極１１Ｂ、１２Ｂ形成面が対向し、配向方位（ラビング方位）がアンチパラレルとなるように位置合わせして略平行に貼り合わせ、熱圧着にてシール材を硬化させて空セルを完成させる。表側基板１１、裏側基板１２の配向方位は、それぞれ１２時方位、６時方位である。

誘電率異方性Δεが負の（株）メルク製液晶材料を、真空注入法を用いて空セルに注入した後、プレス処理をしながら封止し１２０℃にて１時間焼成する。

表側及び裏側ガラス基板１１ａ、１２ａ表面に、（株）ポラテクノ製偏光板ＳＨＣ１３Ｕを、表側及び裏側偏光板１８、１９が略クロスニコルとなり、かつ各偏光板１８、１９の吸収軸が、ラビング処理により定められる液晶層１３の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方位（電圧無印加時の配向方位、６時方位）と略４５°をなすように貼り合わせる。必要に応じて、表側、裏側ガラス基板１１ａ、１２ａと偏光板１８、１９との間に、表側、裏側視角補償板１６、１７を配置することができる。最後に、液晶セルの電極取り出し端子にリードフレームを取り付ける。

なお、測定の結果、実施例による垂直配向型液晶表示素子の液晶層１３の厚さは約４．３μｍ、液晶層１３におけるプレチルト角は約８９．９°であった。液晶層１３のリタデーションは約１１００ｎｍである。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例によるモノドメイン垂直配向型液晶表示素子のセグメント透明電極１１Ｂ及びコモン透明電極１２Ｂの一部を示す概略的な平面図である。

図５（Ａ）に、セグメント透明電極１１Ｂの構造を示す。セグメント透明電極１１Ｂは、図８（Ｂ）に示した従来例のセグメント透明電極１１ｂとは、図中に太線で囲んだ部分（屈曲線領域）の電極エッジが３時−９時方位（液晶層中央分子の電圧無印加時配向方位と直交する方位）と平行な直線を用いないで形成されている点において異なる。

図５（Ｂ）に、コモン透明電極１２Ｂの構造を示す。コモン透明電極１２Ｂは、図８（Ｃ）に示した従来例のコモン透明電極１２ｂとは、図中に太線で囲んだ部分（屈曲線領域）の電極エッジが３時−９時方位と平行な直線を用いないで形成されている点において異なる。セグメント透明電極１１Ｂ、コモン透明電極１２Ｂは、その他の点においては従来例におけるセグメント透明電極１１ｂ、コモン透明電極１２ｂと等しい。なお、セグメント透明電極１１Ｂ及びコモン透明電極１２Ｂの屈曲線領域は、全体として３時−９時方位に延在している。

図５（Ｃ）は、基板１１、１２法線方向から見た電極１１Ｂ、１２Ｂ配置を示す概略的な平面図である。電極１１Ｂ、１２Ｂは、図８（Ｄ）に示した従来例の電極１１ｂ、１２ｂと同様に、両基板１１、１２の法線方向から見たとき、両電極１１Ｂ、１２Ｂが形成されている領域が重なりあう部分が、「ＡＵＴＯ」のみとなるように位置合わせされている。

電極１１Ｂ、１２Ｂの屈曲線領域は、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示した従来の垂直配向型液晶表示素子において、液晶表示素子を基板１１、１２法線方向から見たとき、「ＡＵＴＯ」の文字列を表示する表示部のエッジ（輪郭線）を構成する電極１１ｂ、１２ｂのエッジのうち、３時−９時方位に沿う直線で形成されているエッジ部分を含む電極１１ｂ、１２ｂエッジを屈曲線とした領域である。したがって、実施例による垂直配向型液晶表示素子においては、「ＡＵＴＯ」の文字列を表示する表示部のエッジ（電極１１Ｂ、１２Ｂエッジ）は、３時−９時方位と平行な直線部分を備えない。

なお、屈曲線領域は、表示部のエッジ部分にエッジをもつ方の電極（表示部のエッジを自らの電極エッジで構成する電極）に形成されている。

図６（Ａ）及び（Ｂ）は、セグメント透明電極１１Ｂ及びコモン透明電極１２Ｂのエッジに形成される屈曲線を示す概略的な平面図である。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）においては、３時−９時方位を破線で示している。

実施例による垂直配向型液晶表示素子の電極１１Ｂ、１２Ｂのエッジは、たとえば図６（Ａ）に実線で示す屈曲線を備える。屈曲線は、相互に異なる２つの方位（３時方位と反時計周りにθ_１の角をなす方位、及び、３時方位と時計周りにθ_２の角をなす方位）に延びる線分（それぞれ長さｌ_１、ｌ_２を有する線分）が交互にその端部で連続する形状を有する。本図に示す例においては、θ_１とθ_２とは等しく、ｌ_１とｌ_２とは等しい。θ_１（θ_２）は５°より大きく１５°以下、より好ましくは１０°以上１５°以下の角度である。連続する二つの線分（延在方位が相互に異なり、長さがｌ_１とｌ_２である二つの線分）を一単位としてみるとき、それは０．２１７４ｍｍピッチで３時−９時方位に沿って並んでいる。また、二つの線分が連続する端部（屈曲点）も、全体として３時−９時方位に延在している。隣接する屈曲点間の、３時−９時方位に沿う距離は０．１０８７ｍｍである。

図６（Ｂ）に、屈曲線の変形例を示す。たとえばθ_１とθ_２とは互いに異なり、一方の方位に延在する線分の長さ（ｌ_１）が、他方の方位に延在する線分の長さ（ｌ_２）の３倍以上であり、θ_１が５°より大きく１５°以下、より好ましくは１０°以上１５°以下となるように、屈曲線を形成することもできる。この屈曲線は、本図に示すように鋸歯形状を呈する。なお、このときθ_２は、たとえば９０°であってもよい。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に例示したように、屈曲線は、相互に異なる２つの方位に延びる長さｌ_１の第１の線分と、長さｌ_２の第２の線分であって、３時−９時方位と、相互に異なる回り方向に、角度θ_１をなす第１の線分と、角度θ_２をなす第２の線分とが、交互にその端部で連続する形状を備え、角度θ_１、角度θ_２の少なくとも一方が５°より大きく１５°以下、より好ましくは１０°以上１５°以下となるように形成することができる。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、表示部「ＡＵＴＯ」の「Ａ」の文字の横棒付近の電圧印加時配向組織を示す偏光顕微鏡写真である。表示部「Ａ」の横棒部分の上側及び下側のエッジは、その箇所に対応するセグメント透明電極１１Ｂエッジの屈曲線の形状が反映され、屈曲線状に構成される。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図６（Ａ）におけるθ_１（θ_２）がそれぞれ５°、１０°、１５°である液晶表示素子の表示部の写真である。

図７（Ａ）〜（Ｃ）のすべての写真において、ディスクリネーションが屈曲点近傍の表示部内に出現しているのが認められる。また暗領域の曲線形状が類似しており、暗領域パターンが規則的であることもわかる。暗領域の曲線形状の類似、及び暗領域パターンの規則性は、ディスクリネーションが屈曲点近傍に発生しているため、暗領域が、ほぼ屈曲点を基点として形成されていることに基くであろう。

暗領域の曲線形状の類似性、及び暗領域パターンの規則性は、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すθ_１（θ_２）が１０°、１５°である場合に顕著であり、これらに比べると、図７（Ａ）に示す５°の場合には不十分であるといえる。このため実施例におけるθ_１（θ_２）は５°より大きく１５°以下とすることが好ましい。また、１０°以上１５°以下とすることがより好ましい。変形例のθ_１についても同様である。

なお、正面からの外観観察により、θ_１（θ_２）が１５°以下であれば、直線部を屈曲線で構成することによる表示品質の低下は許容できるものであることがわかった。

複数の同表示パターンを観察したところ、「Ａ」の横棒部分の上側エッジには、θ_１（θ_２）が１０°、１５°である場合、ほぼ等しい暗領域の曲線形状、及び暗領域パターンが形成されることが確認された。また、実施例による液晶表示素子を反視認方位から外観観察した結果、表示部エッジ付近の光抜けの不均一性が大きく改善されていることが確認された。

実施例による液晶表示素子はディスクリネーションの発生する位置を制御し、暗領域の曲線形状の均一化、及び暗領域パターンの規則化を実現して、光抜けの不均一性を抑止する、良好な表示品質を有する液晶表示素子である。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。

たとえば、実施例においては、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、表示部のエッジを構成する電極エッジが、電圧無印加時の液晶層中央分子の配向方位と直交する直線部をもたない構成とした。しかし、たとえば「Ａ」の横棒の下側エッジは、屈曲線を用いず、直線で形成してもよい。下側エッジにおいては、電圧印加時の斜め電界によって液晶層中央分子が配向する方位と、電圧無印加時における液晶層中央分子の配向方位とが等しいためである。

屈曲線領域は、屈曲線がその延在方向に沿う直線であった場合には、電圧印加時の液晶層中央分子の配向方位が、電圧無印加時とは逆方位になる位置の電極エッジに形成すればよい。そのような電極エッジが、セグメント透明電極１１Ｂのみにあるときは、セグメント透明電極１１Ｂのみに屈曲線領域を形成すればよいし、コモン透明電極１２Ｂのみにあるときは、コモン透明電極１２Ｂのみに形成すればよい。屈曲線領域は、セグメント透明電極１１Ｂ、コモン透明電極１２Ｂの少なくとも一方に形成されればよい。

また、実施例においては、図５（Ｂ）に示すように、表示部エッジを構成しない電極エッジにも屈曲線領域を形成したが、これについても同様で、屈曲線領域は上述の位置の電極エッジに形成すればよい。

電極パターン設定の容易さ等の観点から、表示部のエッジを構成する電極エッジが、電圧無印加時の液晶層中央分子の配向方位と直交する直線部をもたない構成としたり、表示部エッジを構成しない電極エッジにも屈曲線領域を形成したりすることができる。

更に、実施例においては、屈曲線を、相互に異なる２方位に延びる線分を交互に接続した折れ線で形成したが、相互に異なる３以上の方位に延びる線分を、その端部で連続させて形成してもよいし、線分に限らず、曲線を用いて形成することもできる。

また、実施例においては、垂直配向膜１１ｃ、１２ｃの双方に配向処理を施したが、たとえば一方のみに配向処理を行ってもよい。更に、液晶層１３の液晶分子がツイストするように配向処理、またはカイラル材の添加がなされていてもよい。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

たとえばセグメント表示部を有する垂直配向型液晶表示素子、一例として、車載用情報表示装置や民生用情報表示装置に好適に利用することができる。

１１表側基板
１１ａ表側ガラス基板
１１ｂ、１１Ｂセグメント透明電極
１１ｃ表側垂直配向膜
１２裏側基板
１２ａ裏側ガラス基板
１２ｂ、１２Ｂコモン透明電極
１２ｃ裏側垂直配向膜
１３垂直配向液晶層
１３ｍ液晶層中央分子
１４スペーサ
１５シール部
１６表側視角補償板
１７裏側視角補償板
１８表側偏光板
１９裏側偏光板

Claims

第１の電極が形成された第１の基板と、
第２の電極が形成された第２の基板であって、前記第２の電極が前記第１の電極と対向するように、前記第１の基板に略平行に配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された垂直配向する液晶層と、
前記第１の基板の、前記液晶層とは反対側に配置された第１の偏光板と、
前記第２の基板の、前記液晶層とは反対側に、前記第１の偏光板と略クロスニコルに配置された第２の偏光板と
を有し、
前記第１及び第２の偏光板は、吸収軸方位が、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加しないときの、前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方位と略４５°の角度をなすように配置され、
前記第１の電極、前記第２の電極の少なくとも一方は、前記第１及び第２の基板の法線方向に関して前記第１の電極と前記第２の電極とが重なって形成される表示部の輪郭線を構成するエッジに、全体として一方向に延在する屈曲線であって、該延在方向と平行な直線部分を備えない屈曲線を有し、
前記屈曲線は、該屈曲線が前記延在方向に沿う直線であった場合には、前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方位が、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加したときと、電圧を印加しないときとで逆方位になる位置の電極エッジに形成されている液晶表示素子。
前記屈曲線は、相互に異なる２つの方位に延びる第１の長さの第１の線分と、第２の長さの第２の線分であって、前記屈曲線の延在方向と、相互に異なる回り方向に、第１の角度をなす第１の線分と、第２の角度をなす第２の線分とが、交互にその端部で連続する形状を備え、前記第１の角度、前記第２の角度の少なくとも一方が５°より大きく１５°以下である請求項１に記載の液晶表示素子。
前記第１の長さと前記第２の長さとは等しく、かつ、前記第１の角度と前記第２の角度とは等しく、５°より大きく１５°以下である請求項２に記載の液晶表示素子。
前記第１の長さは前記第２の長さの３倍以上であり、前記第１の角度と前記第２の角度とは相互に異なり、前記第１の角度は５°より大きく１５°以下である請求項２に記載の液晶表示素子。