JP2013238714A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極に複数の開口部を設ける場合における表示不良を低減する。
【解決手段】液晶表示装置は、対向配置される第１基板及び第２基板、第１基板と第２基板の各々の一面側に設けられる電極、第１基板と第２基板の各一面の間に設けられる液晶層を含み、第１基板と第２基板の少なくとも一方の電極は、各々が第１方向に長い形状の複数の開口部を有し、複数の開口部は、平面視において電極の外縁部５１から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲で設定された帯状領域５３よりも内側に全て配置され、外縁部５１に最も近い開口部と外縁部５１との間が１０μｍ以上３０μｍ以下の距離である。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極に複数の開口部（スリット）を有する液晶表示装置に関する。

特許第４１０７９７８号公報（特許文献１）には、液晶層を挟んで対向配置される透明電極に開口部（スリット）を設けた液晶表示素子が開示されている。この液晶表示装置においては、スリットの作用によって斜め電界を発生させてこれを液晶層へ印加することにより液晶層に２ドメイン配向構造を生じさせる。それにより、視角依存性が改善され、表示領域全体として視角依存性を低減させることが可能となる。

ところで、上記した先行例のように電極に複数の開口部を設ける液晶表示装置においては、各々の長手方向に隣り合う開口部同士の間隔を比較的狭く（例えば１０μｍ以下）とすることが望まれ、例えば各開口部の短手方向の幅よりも狭くすることが望まれる。しかしながら、開口部同士の間隔を狭くすると、パターニング精度の点から長手方向に隣り合う開口部同士の分離が不十分になり両者が接続してしまうことがある。この場合、電極の部分的な断線を生じさせ、あるいは断線を生じないまでも抵抗値の著しい上昇を招き、部分的な表示不良の原因となる。

特許第４１０７９７８号公報

本発明に係る具体的態様は、電極に複数の開口部を設ける場合における表示不良を低減することが可能な液晶表示装置を提供することを目的の１つとする。

本発明による一態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置される第１基板及び第２基板と、（ｂ）第１基板と第２基板の各々の一面側に設けられる電極と、（ｃ）第１基板と第２基板の各一面の間に設けられる液晶層と、を含み、（ｄ）第１基板と第２基板の少なくとも一方の電極は、各々が第１方向に長い形状の複数の開口部を有し、（ｅ）複数の開口部は、平面視において電極の外縁部から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲で設定された帯状領域よりも内側に全て配置され、外縁部に最も近い開口部と当該外縁部との間が１０μｍ以上３０μｍ以下の距離である、ことを特徴とする液晶表示装置である。

上記構成によれば、電極の外縁部から所定幅で開口部を配置しない帯状領域が設定され、全ての開口部がこの帯状領域よりも内側に配置されることにより、外縁部に欠損部分を生じさせることがない。したがって、仮に長手方向に隣り合う開口部の間がパターニング不良によって接続した場合であっても電極の外縁部では最低限の導通が確保できるため、表示不良を低減することが可能となる。また、外縁部に最も近い開口部と当該外縁部との相互間距離を帯状領域の幅に合わせて設定することにより、帯状領域の内側により多くの開口部を配置することができる。

上記の液晶表示装置において、複数の開口部は、各々、長手方向における略中央に向かうほど短手方向の幅が小さくなる外形を有することも好ましい。

これにより、長手方向において隣り合う開口部の間がパターニング不良によって接続することを回避しやすくなる。

上記の液晶表示装置において、外縁部に最も近い開口部は、それ以外の開口部と外形が異なることも好ましい。

それにより、帯状領域の内側により多くの開口部を配置することができる。

本発明による他の態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置される第１基板及び第２基板と、（ｂ）第１基板と第２基板の各々の一面側に設けられる電極と、（ｃ）第１基板と第２基板の各一面の間に設けられる液晶層と、を含み、（ｄ）第１基板と第２基板の少なくとも一方の電極は、各々が第１方向に長い形状の複数の開口部を有し、（ｅ）複数の開口部は、各々、長手方向における略中央に向かうほど短手方向の幅が小さくなる外形を有する、ことを特徴とする液晶表示装置である。

上記構成によれば、開口部を設けることによる開口率の低下を抑制しつつ長手方向において隣り合う開口部の相互間距離をより大きく確保することが可能となり、パターニング不良によって開口部同士が接続することを抑制できるので、表示不良を低減することが可能となる。

上記の液晶表示装置において、複数の開口部は、平面視において電極の外縁部から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲で設定された帯状領域よりも内側に全て配置され、外縁部に最も近い開口部と当該外縁部との間が１０μｍ以上３０μｍ以下の距離である、ことも好ましい。

これによれば、電極の外縁部から所定幅で開口部を配置しない帯状領域が設定されることにより、外縁部に欠損部分を生じさせることがない。したがって、仮に長手方向に隣り合う開口部の間がパターニング不良によって接続した場合であっても電極の外縁部では最低限の導通が確保できるため、表示不良を低減することが可能となる。また、外縁部に最も近い開口部と当該外縁部との相互間距離を帯状領域の幅に合わせて設定することにより、帯状領域の内側により多くの開口部を配置することができる。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 図２（Ａ）は第１電極の構成例を示す平面図であり、図２（Ｂ）は第２電極の構成例を示す平面図である。 図３（Ａ）は第１開口部を示す平面図であり、図３（Ｂ）は第２開口部を示す平面図である。 図４（Ａ）は第１開口部の他の構成例を示す平面図であり、図４（Ｂ）は第２開口部の他の構成例を示す平面図である。 図５（Ａ）は比較例の第１開口部を示す平面図であり、図５（Ｂ）は比較例の第２開口部を示す平面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、対向配置された第１基板１１および第２基板１２と、両基板の間に配置された液晶層１７を基本構成として備える。

第１基板１１および第２基板１２は、それぞれ例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。図示のように、第１基板１１と第２基板１２は、所定の間隙（例えば４μｍ程度）を設けて貼り合わされている。

第１電極１３は、第１基板１１の一面側に設けられている。同様に、第２電極１４は、第２基板１２の一面側に設けられている。第１電極１３および第２電極１４は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。第１電極１３には複数の第１開口部（第１スリット）１８が設けられており、第２電極１４には複数の第２開口部（第２スリット）１９が設けられている。各第１開口部１８と各第２開口部１９は、互いが平面視において重ならずに互い違いとなるように配置されている。

図２（Ａ）は第１電極の構成例を示す平面図であり、図２（Ｂ）は第２電極の構成例を示す平面図である。図示のように、本実施形態の第１電極１３と第２電極１４は、互いが重なった領域がセグメント表示部の所定の文字や図案（本例では２桁の数字）を形作るように形成されている。第１電極１３は複数のセグメント電極を含み、第２電極１４は２つのコモン電極を含んでいる。各セグメント電極は、いずれかのコモン電極と対向するように配置される。このような第１電極１３と第２電極１４を介して駆動回路から液晶層１７に駆動電圧が供給されることにより、いわゆるセグメント表示型の液晶表示装置が実現される。ここでセグメント表示型とは電極同士の重なり合う領域が表示したい文字や図案を直接的に形作るように構成され、基本的に予め定めた文字等のみを表示可能なものをいい、概ね、液晶表示装置の有効表示領域内における面積比で５０％以下程度の領域が文字等の表示に寄与するものである。この点、規則的に配列された略同一形状の複数の画素のうちからいくつかの画素を適宜に組み合わせて様々な文字等を自在に形作ることが可能なドットマトリクス表示型とは異なる。

配向膜１５は、第１基板１１の一面側に第１電極１３を覆うようにして設けられている。配向膜１６は、第２基板１２の一面側に第２電極１４を覆うようにして設けられている。これらの配向膜１５、１６としては、液晶層１７の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられている。各配向膜１５、１６にはラビング処理等の一軸配向処理は施されていない。

液晶層１７は、第１基板１１と第２基板１２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層１７が構成される。液晶材料の屈折率異方性Δｎは、例えば０．１程度である。液晶層１７に図示された太線は、液晶層１７における液晶分子の配向方向を模式的に示したものである。本実施形態の液晶層１７は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が第１基板１１および第２基板１２の各基板面に対して略垂直となる垂直配向に設定されている。

第１偏光板２１は、第１基板１１の外側に配置されている。同様に、第２偏光板２２は、第２基板１２の外側に配置されている。第１偏光板２１と第２偏光板２２は、各々の吸収軸が互いに略直交するように配置されている。また、各偏光板と各基板との間には適宜Ｃプレート等の光学補償板が配置されてもよい。例えば本実施形態では、第１基板１１と第１偏光板２１の間、第２基板１２と第２偏光板２２の間のそれぞれに光学補償板２３、２４が配置されている。

図３（Ａ）は第１開口部を示す平面図であり、図３（Ｂ）は第２開口部を示す平面図である。図３（Ａ）は上記した図２（Ａ）において点線で示した部分を拡大した図であり、図３（Ｂ）は上記した図２（Ｂ）において点線で示した部分を拡大した図である。図３（Ａ）に示すように、各第１開口部１８は、一方向に伸びる矩形状の外形を有しており、それぞれの長手方向がＹ方向（第１方向）に沿い、短手方向がＹ方向と直交するＸ方向（第２方向）に沿うようにして配列されている。同様に、図３（Ｂ）に示すように、各第２開口部１９は、一方向に伸びる矩形状の外形を有しており、それぞれの長手方向がＹ方向（第１方向）に沿い、短手方向がＹ方向と直交するＸ方向（第２方向）に沿うようにして配列されている。なお、上記した第１偏光板２１と第２偏光板２２の各吸収軸は、一方が各第１開口部１８および各第２開口部１９の短手方向を基準に４５°方向、他方が１３５°方向に配置されている（後述する図４においても同様）。

ここで、各第１開口部１８および各第２開口部１９のスリット長（長手方向の長さ）Ｌは、例えば１００μｍ程度に設定される。各第１開口部１８および各第２開口部１９のスリット幅（短手方向の長さ）Ｓは、例えば１０μｍ程度に設定される。各第１開口部１８および各第２開口部１９の長手方向に隣り合うもの同士の間隔（相互間距離）Ｌｓは、スリット幅Ｓ以下であることが望ましく、例えば７．５μｍ程度に設定される。また、各第１開口部１８および各第２開口部１９の短手方向に隣り合うもの同士の間隔（相互間距離）Ａは、例えば７０μｍ程度に設定される。また、各第１開口部１８と各第２開口部１９とは平面視において等間隔で交互に配置されることが望ましく、隣り合う第１開口部１８と第２開口部１９の間隔は例えば３０μｍ程度に設定される。

第１電極１３には、その平面視における外形を画定する外縁部５１から第１電極１３の内側へ向けて所定の幅Ｒで、第１開口部１８を配置しない帯状領域５３が設定されている。同様に、第２電極１４には、その平面視における外形を画定する外縁部５２から第２電極１４の内側へ向けて所定の幅Ｒで、第２開口部１９を配置しない帯状領域５４が設定されている。なお、図中では各帯状領域５３、５４を分かりやすく示すために、それぞれに模様を付している。各帯状領域５３、５４の幅Ｒは、１０μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。これは、外縁部５１とこれに最も近い第１開口部１８との距離、外縁部５２とこれに最も近い第２開口部１９との距離のそれぞれがあまり開き過ぎると液晶層１７に配向乱れを生じさせて外観上の暗領域を生じさせるが、人間の目の分解能を考慮すると１０μｍ〜３０μｍ程度であればほとんど視認できない状態となるからである。

上記のような帯状領域５３を第１電極１３に設けるには、各第１開口部１８のうち第１電極１３の外縁部５１に最も近い第１開口部１８と外縁部５１との距離が１０μｍ以上３０μｍ以下となるようにすればよい。これについて、すべての第１開口部１８の平面視形状を矩形状としてそれらのうち最も外縁部５１に近いものを外縁部５１から１０μｍ以上３０μｍ以下の距離に配置してもよいし、図３（Ａ）に示すように、矩形状ではない外形に変形させた第１開口部１８ａ、１８ｂを混在させてもよい。この場合の第１開口部１８ａ、１８ｂは、仮に矩形状の第１開口部１８を配置したと想定した場合にその第１開口部１８と帯状領域５３とが重なる領域を取り除くようにして外形を定めることができる。具体的には、図３（Ａ）に示した第１開口部１８ａは、仮に矩形状の第１開口部１８を配置したと想定した場合に帯状領域５３と重なる左上側部分を取り除くようにして外形が定められている。また、図３（Ａ）に示した第１開口部１８ｂは、仮に矩形状の第１開口部１８を配置したと想定した場合に帯状領域５３を重なる右下側部分を取り除くようにして外形が定められている。

同様に、上記したような帯状領域５４を第２電極１４に設けるには、各第２開口部１９のうち第２電極１４の外縁部５２に最も近い第２開口部１９と外縁部５２との距離が１０μｍ以上３０μｍ以下となるようにすればよい。これについて、すべての第２開口部１９の平面視形状を矩形状としてそれらのうち最も外縁部５２に近いものを外縁部５２から１０μｍ以上３０μｍ以下の距離に配置してもよいし、図３（Ｂ）に示すように、矩形状ではない外形に変形させた第２開口部１９ａを混在させてもよい。この場合の第２開口部１９ａは、仮に矩形状の第２開口部１９を配置したと想定した場合にその第２開口部１９と帯状領域５４とが重なる領域を取り除くようにして外形を定めることができる。具体的には、図３（Ｂ）に示した第２開口部１９ａは、仮に矩形状の第２開口部１９を配置したと想定した場合に帯状領域５４と重なる左上側部分を取り除くようにして外形が定められている。

図４（Ａ）は第１開口部の他の構成例を示す平面図であり、図４（Ｂ）は第２開口部の他の構成例を示す平面図である。図４（Ａ）は上記した図２（Ａ）において点線で示した部分を拡大した図であり、図４（Ｂ）は上記した図２（Ｂ）において点線で示した部分を拡大した図である。図４（Ａ）に示す各第１開口部１８は、一方向に伸びる外形を有しており、それぞれの長手方向がＹ方向（第１方向）に沿い、短手方向がＹ方向と直交するＸ方向（第２方向）に沿うようにして配列されている。同様に、図４（Ｂ）に示す各第２開口部１９は、一方向に伸びる外形を有しており、それぞれの長手方向がＹ方向（第１方向）に沿い、短手方向がＹ方向と直交するＸ方向（第２方向）に沿うようにして配列されている。

各第１開口部１８および各第２開口部１９は、スリット幅が一定ではなく、それぞれ長手方向における略中央に向かうほどスリット幅が狭くなっている。具体的には、各第１開口部１８および各第２開口部１９は、最も狭い部分のスリット幅（スリット中央部幅）Ｓａが例えば１０μｍ程度で、最も広い部分のスリット幅（スリット端幅）Ｓｂが例えば１３μｍ程度である。また、それぞれのスリット長Ｌは例えば１５０μｍ程度である。また、それぞれの長手方向に隣り合うもの同士の間隔Ｌｓはスリット幅Ｓｂ以下であることが望ましく、例えば１０μｍ程度に設定される。なお、各第１開口部１８および各第２開口部１９は、長手方向における略中央へ向かって折線状に窪んだ外縁部となっているが、曲線的に窪んだ外縁部となっていてもよい。また、各第１開口部１８および各第２開口部１９は、長手方向における２つの外縁部のうち一方のみが折線状または曲線状に窪んだ外縁部となり、他方は直線状の外縁部となっていてもよい。

第１電極１３に帯状領域５３を設けるには、各第１開口部１８のうち第１電極１３の外縁部５１に最も近い第１開口部１８と外縁部５１との距離が１０μｍ以上３０μｍ以下となるようにすればよい。これについて、すべての第１開口部１８の平面視形状を矩形状としてそれらのうち最も外縁部５１に近いものを外縁部５１から１０μｍ以上３０μｍ以下の距離に配置してもよいし、図４（Ａ）に示すように、矩形状ではない外形に変形させた第１開口部１８ｃ、１８ｄを混在させてもよい。同様に、第２電極１４に帯状領域５４を設けるには、各第２開口部１９のうち第２電極１４の外縁部５２に最も近い第２開口部１９と外縁部５２との距離が１０μｍ以上３０μｍ以下となるようにすればよい。これについて、すべての第２開口部１９の平面視形状を矩形状としてそれらのうち最も外縁部５２に近いものを外縁部５２から１０μｍ以上３０μｍ以下の距離に配置してもよいし、図４（Ｂ）に示すように、矩形状ではない外形に変形させた第２開口部１９ｂを混在させてもよい。これらの第１開口部１８ｃ、１８ｄおよび第２開口部１９ｂの外形の定め方については上記した第１開口部１８ａ、１８ｂおよび第２開口部１９ａの場合と同様である。

図５（Ａ）は比較例の第１開口部を示す平面図であり、図５（Ｂ）は比較例の第２開口部を示す平面図である。図５（Ａ）に示す比較例では、第１電極１０１３の外縁部１０５１とこれに近接する第１開口部１０１８との距離を離すようにしていないため、図中では右側の外縁部１０５１において外縁部１０５１が部分的に切り欠けた欠損部１０６１を生じている。このような欠損部１０６１を生じた場合に、これらと長手方向において隣り合う各第１開口部１０１８の間の分離が不十分となり相互に接続した状態となると、それらの第１開口部１０１８から欠損部１０６１へと続く断線が生じ、結果として第１電極１０１３の一部が電気的に分離された状態になる。それにより、その分離された部分には電圧が印加されなくなり、あるいは印加状態が不十分となるため表示不良を生じさせる。同様に、図５（Ｂ）に示す比較例では、第２電極１０１４の外縁部１０５２とこれに近接する第２開口部１０１９との距離を離すようにしていないため、図中では左側の外縁部１０５２において外縁部１０５２が部分的に切り欠けた欠損部１０６２を生じている。このような欠損部１０６２を生じた場合には、上記と同様の理由により表示不良を生じることになる。

これに対して、上記した実施形態によれば、第１電極１３の外縁部５１から所定幅で第１開口部１８を配置しない帯状領域５３が設定され、第２電極１４の外縁部５２から所定幅で第２開口部１９を配置しない帯状領域５４が設定されていることにより、各外縁部５１、５２に上記した比較例のような欠損部を生じさせることがない。したがって、仮に長手方向に隣り合う第１開口部１８の間がパターニング不良によって接続した場合であっても第１電極１３の外縁部５１では最低限の導通が確保できるため、表示不良を低減することが可能となる。同様に、仮に長手方向に隣り合う第２開口部１９の間がパターニング不良によって接続した場合であっても第２電極１４の外縁部５２では最低限の導通が確保できるため、表示不良を低減することが可能となる。

また、図４（Ａ）に示した第１開口部１８および図４（Ｂ）に示した第２開口部１９のように、スリット幅が一定ではなくそれぞれ長手方向における略中央に向かうほどスリット幅が狭くなる開口部を用いることにより、開口率をそれほど下げることなくスリット端幅Ｓｂの寸法を広げることができる。その理由は以下の通りである。一般に、図３（Ａ）または図３（Ｂ）に示したような矩形状の開口部を用いた場合、スリット相互間距離をスリット幅Ｓ以上とした場合には隣接する開口部間での配向乱れが外観上許容し得ない状態となることが分かっている。一方で、スリット幅を大きくするとその分だけ表示に寄与し得ない領域が増え、開口率が低下する。これに対して、中央ほどスリット幅が狭くなるようにした開口部を用いることによりスリット端幅をより広くすることができるので、それに対応してスリット間隔を広くすることができる。したがって、長手方向に隣り合う開口部同士が接続することによる断線を回避することが可能となり、表示不良を低減することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態における各開口部の配置状態は一例であり、求める視角特性に応じて適宜に回転配置される。また、上記した実施形態では第１基板と第２基板の双方の電極に開口部を設けていたが、いずれか一方の基板の電極にのみ開口部を設ける場合にも本発明を適用可能である。

１１：第１基板
１２：第２基板
１３：第１電極
１４：第２電極
１５、１６：配向膜
１７：液晶層
１８：第１開口部
１８ａ、１８ｂ：開口部
１９：第２開口部
１９ａ：開口部
２１：第１偏光板
２２：第２偏光板
２３、２４：光学補償板
５１、５２：外縁部
５３、５４：帯状領域

Claims (5)

1. 対向配置される第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の各々の一面側に設けられる電極と、
   前記第１基板と前記第２基板の各一面の間に設けられる液晶層と、
   を含み、
   前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方の前記電極は、各々が第１方向に長い形状の複数の開口部を有し、
   前記複数の開口部は、平面視において前記電極の外縁部から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲で設定された帯状領域よりも内側に全て配置され、前記外縁部に最も近い開口部と当該外縁部との間が１０μｍ以上３０μｍ以下の距離である、
   液晶表示装置。
2. 前記複数の開口部は、各々、長手方向における略中央に向かうほど短手方向の幅が小さくなる外形を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記外縁部に最も近い開口部は、それ以外の前記開口部と外形が異なる、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 対向配置される第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の各々の一面側に設けられる電極と、
   前記第１基板と前記第２基板の各一面の間に設けられる液晶層と、
   を含み、
   前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方の前記電極は、各々が第１方向に長い形状の複数の開口部を有し、
   前記複数の開口部は、各々、長手方向における略中央に向かうほど短手方向の幅が小さくなる外形を有する、
   液晶表示装置。
5. 前記複数の開口部は、平面視において前記電極の外縁部から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲で設定された帯状領域よりも内側に全て配置され、前記外縁部に最も近い開口部と当該外縁部との間が１０μｍ以上３０μｍ以下の距離である、
   請求項４に記載の液晶表示装置。

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