JP2021128232A

JP2021128232A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2021128232A
Application number: JP2020022156A
Authority: JP
Inventors: 恵一伊奈; Keiichi Ina; 孝佐藤; Takashi Sato; 貴啓佐々木; Takahiro Sasaki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2021-09-02
Also published as: CN113253524A; US20210255509A1; US11150520B2; CN113253524B

Abstract

【課題】各画素が反射領域を含む液晶表示装置において、配向特異点に起因する表示品位の低下を抑制する。【解決手段】液晶表示装置１００は、第１基板および第２基板と、液晶層とを備え、それぞれが反射モードで表示を行う反射領域を含む複数の画素を有する。液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶材料およびカイラル剤を含む。第１基板は、各画素に設けられた画素電極１１と、第１垂直配向膜とを有する。第２基板は、画素電極に対向するように設けられた対向電極と、第２垂直配向膜とを有する。第１および第２垂直配向膜のうちの第２垂直配向膜のみがプレチルト方位を規定する配向規制力を有する。画素電極は、複数のサブ画素電極を有する。対向電極は、少なくとも１つのサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成された開口部２１ａを有する。サブ画素電極上の液晶層における厚さ方向中央に位置する液晶分子の配向方向は、開口部を向いている。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、各画素が反射領域を含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、一般に、透過型液晶表示装置と、反射型液晶表示装置とに大別される。透過型液晶表示装置は、バックライトから出射された光を用いた透過モードの表示を行う。反射型液晶表示装置は、周囲光を用いた反射モードの表示を行う。また、各画素が反射モードで表示を行う反射領域と透過モードで表示を行う透過領域とを含む液晶表示装置が提案されている。このような液晶表示装置は、半透過型（Transflective）または透過反射両用型液晶表示装置と呼ばれる。

反射型および半透過型液晶表示装置は、例えば、屋外で利用されるモバイル用途の中小型の表示装置として好適に用いられている。反射型液晶表示装置は、例えば特許文献１に開示されている。半透過型液晶表示装置は、例えば特許文献２に開示されている。

特許文献３には、画素間の領域を透過モードの表示に用いる半透過型液晶表示装置が開示されている。特許文献３の半透過型液晶表示装置では、画素内には透過領域を配置する必要がないので、反射領域の面積を大きくすることができ、明るい反射表示を実現できる。

一方、低消費電力化が可能な液晶表示装置として、画素ごとにメモリ回路が設けられた液晶表示装置（「メモリ液晶」と呼ばれることもある。）が提案されている。メモリ液晶は、例えば特許文献４に開示されている。メモリ液晶では、各画素のメモリ回路に記憶された２値情報を用いて表示を行う。特許文献４には、画素電極を複数のサブ画素電極に分割し、各画素で面積階調法により４階調表示を実現する例が開示されている。

特開２０００−１２２０９４号公報特開２００３−１３１２６８号公報特開２０１２−２５５９０８号公報特開２０１２−１４５９２６号公報

反射型液晶表示装置（および半透過型液晶表示装置）の表示品位をさらに向上させるべく検討が行われた結果、カラーフィルタ基板から発生する気泡によって表示品位の低下が生じ得ることがわかった。本願発明者は、上述した気泡の発生を抑制する手法として、カラーフィルタ基板側に設けられる電極（「対向電極」と呼ばれる。）に開口部を設けることについて詳細な検討を行った。その結果、対向電極に単純に開口部を設けても、表示品位を十分に改善できないことがわかった。具体的には、後に詳述するように、メモリ液晶の構成を採用し、さらに、面積階調法を用いる場合、対向電極に開口部を設けると、配向が不安定な領域（配向特異点）に起因する焼き付き等が生じ、それによって表示品位が低下することがわかった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各画素が反射領域を含む液晶表示装置において、配向特異点に起因する表示品位の低下を抑制することにある。

本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の液晶表示装置が提供される。

［項目１］
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
を備え、
それぞれが反射モードで表示を行う反射領域を含む複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶材料およびカイラル剤を含み、
前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極と、前記画素電極と前記液晶層との間に設けられた第１垂直配向膜とを有し、
前記第２基板は、前記画素電極に対向するように設けられた対向電極と、前記対向電極と前記液晶層との間に設けられた第２垂直配向膜とを有し、
前記第１垂直配向膜および前記第２垂直配向膜のうちの前記第２垂直配向膜のみがプレチルト方位を規定する配向規制力を有し、
前記画素電極は、互いに異なる電圧が印加される２つ以上のサブ画素電極を含む複数のサブ画素電極を有し、
前記対向電極は、前記複数のサブ画素電極のうちの少なくとも１つのサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成された開口部を有し、
前記少なくとも１つのサブ画素電極上の前記液晶層における厚さ方向中央に位置する液晶分子の配向方向は、前記開口部を向いている、液晶表示装置。

［項目２］
前記開口部は、前記複数のサブ画素電極のうちのすべてのサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成されている項目１に記載の液晶表示装置。

［項目３］
前記第２基板は、前記対向電極上に設けられた突起であって、前記複数のサブ画素電極のうちの前記少なくとも１つのサブ画素電極以外のサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成された突起を有する項目１に記載の液晶表示装置。

［項目４］
前記画素電極は、光反射性を有する導電材料から形成された反射電極である項目１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。

［項目５］
前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の２つの画素間の領域が透過モードの表示に用いられる項目１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。

［項目６］
前記第２基板は、前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の２つの画素間にはブラックマトリクスを有しない項目１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。

［項目７］
複数のメモリ回路をさらに備える項目１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。

［項目８］
前記複数のメモリ回路は、前記複数の画素のそれぞれに対応する第１メモリ回路および第２メモリ回路を含み、
前記複数のサブ画素電極は、前記第１メモリ回路に接続されたサブ画素電極と、前記第２メモリ回路に接続されたサブ画素電極とを含む項目７に記載の液晶表示装置。

本発明の実施形態によると、各画素が反射領域を含む液晶表示装置において、配向特異点に起因する表示品位の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態による液晶表示装置１００を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置１００の３つの画素Ｐに対応した領域を示している。液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、図１中の２Ａ−２Ａ’線およびに沿った断面構造を示している。液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、図１中の２Ｂ−２Ｂ’線およびに沿った断面構造を示している。液晶表示装置１００の液晶層３０に電圧を印加していないときの液晶分子ＬＣの配向状態を示す図である。液晶表示装置１００の液晶層３０に最高階調電圧（白表示電圧）を印加しているときの液晶分子ＬＣの配向状態を示す図である。図３Ｂに示した配向状態を対向基板２０側から見た平面図である。面積階調法による階調表示の例を示す図である。液晶表示装置１００において、表示を黒表示から暗い中間調表示に切り替えたとき、および、表示を白表示（より厳密には白地に黒格子の表示）から暗い中間調表示に切り替えたときのサブ画素を示す光学顕微鏡像である。液晶表示装置１００において、表示を黒表示から暗い中間調表示に切り替えたとき、および、表示を白表示（より厳密には白地に黒格子の表示）から暗い中間調表示に切り替えたときの配向状態を模式的に示す図である。液晶表示装置１００の各画素Ｐの回路構成の例を示す図である。本発明の実施形態による他の液晶表示装置１００Ａを模式的に示す平面図であり、液晶表示装置１００Ａの３つの画素Ｐに対応した領域を示している。本発明の実施形態によるさらに他の液晶表示装置２００を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置２００の３つの画素Ｐに対応した領域を示している。液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図８中の９Ａ−９Ａ’線およびに沿った断面構造を示している。比較例の液晶表示装置９００を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置９００の３つの画素Ｐに対応した領域を示している。液晶表示装置９００を模式的に示す断面図であり、図１０中の１１Ａ−１１Ａ’線に沿った断面構造を示している。液晶表示装置９００において、表示を黒表示から暗い中間調表示に切り替えたとき、および、表示を白表示（より厳密には白地に黒格子の表示）から暗い中間調表示に切り替えたときのサブ画素を示す光学顕微鏡像である。液晶表示装置９００において、表示を黒表示から暗い中間調表示に切り替えたとき、および、表示を白表示（より厳密には白地に黒格子の表示）から暗い中間調表示に切り替えたときの配向状態を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００を説明する。本実施形態の液晶表示装置１００は、半透過型（透過反射両用型）の液晶表示装置である。図１は、液晶表示装置１００を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置１００の３つの画素Ｐに対応した領域を示している。図２Ａおよび図２Ｂは、液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１中の２Ａ−２Ａ’線および２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面構造を示している。

液晶表示装置１００は、図１に示すように、複数の画素Ｐを有する。複数の画素Ｐは、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列されている（図１には１行３列に配置された３つの画素Ｐが示されている）。複数の画素Ｐは、典型的には、赤を表示する赤画素Ｐ_Ｒ、緑を表示する緑画素Ｐ_Ｇおよび青を表示する青画素Ｐ_Ｂを含む。

また、液晶表示装置１００は、図２に示すように、ＴＦＴ基板（第１基板）１０と、ＴＦＴ基板１０に対向する対向基板（第２基板）２０と、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に設けられた液晶層３０とを備える。各画素Ｐは、反射モードで表示を行う反射領域Ｒｆを含んでいる。また、本実施形態では、互いに隣接する任意の２つの画素P間の領域が透過モードの表示に用いられる（つまり透過領域Ｔｒとして機能する）。

液晶層３０は、誘電異方性が負の（つまりネガ型の）ネマチック液晶材料と、カイラル剤とを含む。液晶層３０は、例えば滴下法により形成することができる。

ＴＦＴ基板１０は、複数の画素Ｐのそれぞれに設けられた画素電極１１と、画素電極１１と液晶層３０との間に設けられた第１垂直配向膜１２とを有する。ＴＦＴ基板１０の構成要素（上述した画素電極１１等）は、基板１０ａによって支持されている。基板１０ａは、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。

基板１０ａ上には、画素Ｐを駆動するための回路（バックプレーン回路）が形成されている（不図示）。ここでは、バックプレーン回路は、複数のメモリ回路（例えばＳＲＡＭ）を有する。画素ごとにメモリ回路が設けられた液晶表示装置（メモリ液晶）の具体的な構成は、例えば上述した特許文献４（米国特許第８８３０４３６号明細書に対応）に開示されている。特許文献４および米国特許第８８３０４３６号明細書のすべての開示内容を参考のために本明細書に援用する。

画素電極１１は、メモリ回路を含むバックプレーン回路に電気的に接続されている。画素電極１１は、光反射性を有する導電材料から形成された反射電極である。反射電極用の導電材料としては、反射率の高い金属材料（例えば銀合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金）を好適に用いることができる。

ここでは図示しないが、反射電極（画素電極１１）は、凹凸表面構造を有してもよい。反射電極の凹凸表面構造は、周囲光を拡散反射してペーパーホワイトに近い表示を実現するために設けられる。凹凸表面構造は、例えば、隣り合う凸部の中心間隔が５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下となるようにランダムに配置された複数の凸部で構成され得る。基板１０ａの法線方向からみたとき、凸部の形状は略円形または略多角形である。画素Ｐに占める凸部の面積は、例えば約２０％から４０％である。凸部の高さは、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。画素電極１１の直下に形成される絶縁膜（ここでは不図示）に凹凸形状を形成しておくことにより、画素電極１１に、絶縁膜の凹凸形状が反映された凹凸表面構造を形成することができる。なお、反射電極に凹凸表面構造を形成する代わりに、光拡散層を設ける（例えば液晶層３０の観察者側に配置する）ことによってペーパーホワイトに近い表示を実現してもよい。

画素電極１１は、複数のサブ画素電極１１ａを有する。複数のサブ画素電極１１ａのそれぞれは、略矩形状である。このように、画素電極１１が複数のサブ画素電極１１ａに分割されているので、各画素Ｐは複数のサブ画素Ｓｐに分割されているといえる。図１には、画素Ｐが３つのサブ画素Ｓｐに分割され、画素電極１１が３つのサブ画素電極１１ａに分割された例を示している。３つのサブ画素電極１１ａのうち、図中の上側および下側に配置されている２つのサブ画素電極１１ａ（第１サブ画素電極１１ａ１および第３サブ画素電極１１ａ３）は、共通の１つのメモリ回路に電気的に接続されており、図中の中央に配置されている１つのサブ画素電極１１ａ（第２サブ画素電極１１ａ２）は、別の１つのメモリ回路に電気的に接続されている。つまり、各画素Ｐに対して２つのメモリ回路が設けられている。

対向基板２０は、画素電極１１に対向するように設けられた対向電極２１と、対向電極２１と液晶層３０との間に設けられた第２垂直配向膜２２とを有する。また、対向基板２０は、カラーフィルタ層２３およびオーバーコート層２４をさらに有する。対向基板２０の構成要素（上述した対向電極２１等）は、基板２０ａによって支持されている。基板２０ａは、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。なお、対向基板２０は、互いに隣接する任意の２つの画素Ｐ間にはブラックマトリクス（遮光層）を有しない。

対向電極２１は、透明導電材料から形成されている。透明導電材料としては、透明導電材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ（登録商標））、またはこれらの混合物を用いることができる。

カラーフィルタ層２３は、典型的には、赤画素Ｐ_Ｒに対応する領域に設けられた赤カラーフィルタ２３ｒ、緑画素Ｐ_Ｇに対応する領域に設けられた緑カラーフィルタ２３ｇ、および、青画素Ｐ_Ｂに対応する領域に設けられた青カラーフィルタ２３ｂを含む。カラーフィルタ層２３の、異なる色の画素Ｐ間に対応する領域は、例えば、異なる色のカラーフィルタで略等分されている。

オーバーコート層（平坦化層）２４は、カラーフィルタ層２３を覆うように設けられている。オーバーコート層２４は、例えば、透明な樹脂材料から形成されている。

第１垂直配向膜１２および第２垂直配向膜２２は、それぞれ液晶層３０に接するように設けられている。本実施形態では、第１垂直配向膜１２および第２垂直配向膜２２のうちの第２垂直配向膜２２のみがプレチルト方位を規定する配向規制力を有する。つまり、第２垂直配向膜２２には配向処理（例えばラビング処理）が施されているのに対し、第１垂直配向膜１２には配向処理が施されていない。

ここでは図示していないが、液晶表示装置１００は、少なくとも液晶層３０を介して互いに対向する一対の偏光板をさらに備える。また、一対の偏光板のそれぞれと液晶層３０との間に、位相差板が設けられていてもよい。一対の偏光板（および位相差板）は、例えば、ノーマリブラックモードで表示が行われるように配置される。

液晶層３０の液晶分子は、液晶層３０に電圧が印加されていない状態では垂直配向し、液晶層３０に所定の電圧が印加された状態ではツイスト配向する。図３Ａに、液晶層３０に電圧を印加していないときの液晶分子ＬＣの配向状態を示し、図３Ｂに、液晶層３０に最高階調電圧（白表示電圧）を印加しているときの液晶分子ＬＣの配向状態を示す。

液晶表示装置１００は、図３Ａに示すように、電圧無印加状態（液晶層３０にしきい値電圧よりも低い電圧が印加されている状態）で黒表示を行う。このとき、液晶層３０の液晶分子ＬＣは、第１垂直配向膜１２および第２垂直配向膜２２の配向規制力を受けて垂直に配向している。液晶層３０に電圧（画素電極１１と対向電極２１との間の電位差に相当）が印加されると、誘電異方性が負の液晶分子ＬＣは倒れる。第２垂直配向膜２２には配向処理（例えばラビング処理）が施されており、第２垂直配向膜２２の近傍の液晶分子ＬＣが倒れる方位（すなわちプレチルト方位）は、第２垂直配向膜２２によって規制される方位である。

液晶層３０には、誘電異方性が負のネマチック液晶材料とともにカイラル剤が混合されており、液晶分子ＬＣはカイラル剤で規定される方向にツイスト配向する。液晶層３０に白表示電圧を印加したときの液晶分子ＬＣは、図３Ｂに示すようなツイスト配向をとる。

液晶層３０の液晶分子ＬＣは、第２垂直配向膜２２で規定されたプレチルト方位に倒れた液晶分子ＬＣに連続して、カイラル剤で規定される方向にツイストする。第１垂直配向膜１２の近傍の液晶分子ＬＣの配向方位は、カイラル剤の種類および量によって変わるカイラルピッチ（液晶分子が３６０°ツイストするのに必要な厚さ方向の長さ）と液晶層３０の厚さ（セルギャップ）とによって決まる方位になる。

なお、第１垂直配向膜１１および第２垂直配向膜２２の表面のごく近傍の液晶分子ＬＣは、近傍の垂直配向膜の配向規制力（極角アンカリング）を強く受けており、白電圧印加時においても、ほぼ垂直に配向している。このように第１垂直配向膜１２および第２垂直配向膜２２で強く配向規制された液晶分子ＬＣが存在するので、電圧を取り除いた際に、可逆的に垂直配向状態に戻り、黒を表示することができる。

本実施形態のように、一方の垂直配向膜だけがプレチルト方位（アジマス）を規制する表示モードは、ＶＡ−ＨＡＮモードと呼ばれる。ＶＡ−ＨＡＮモードは、一方の垂直配向膜だけに配向処理を施し、プレチルト方位を規制する力（方位角アンカリング力）を付与すればよいので、両方の垂直配向膜がプレチルト方位を規定するＶＡ−ＴＮモードよりも簡便に製造できるという利点を有する。

図３Ｃは、図３Ｂに示した配向状態を対向基板２０側から見た平面図である。ここでは、表示面を時計の文字盤に見立てたときの３時方向を０°とし、反時計回りを正とする。なお、図３Ｂは、図３Ｃにおける２７０°方向から見た図である。

第２垂直配向膜２２のラビング方向が１６５．５°方向であると、対向基板２０近傍の液晶分子ＬＣの配向方位は、３４５．５°方向である。このとき、液晶層３０の厚さ（セルギャップ）ｄ（図３Ａ参照）が２．８μｍ、カイラルピッチが９μｍであると、例えば、液晶層３０の厚さ方向中央の液晶分子ＬＣの配向方位は２９．５°、ＴＦＴ基板１０近傍の液晶分子ＬＣの配向方位は７３．５°となり、ツイスト角は８８°である。

本実施形態の液晶表示装置１００の各画素Ｐは、図４に示すように、面積階調法による４階調表示を行うことができる。具体的には、図４のもっとも左側に示しているように、３つのサブ画素Ｓｐをすべて黒表示状態にすることにより、１画素Ｐ全体として黒表示を行うことができ、図４の左側から２番目に示しているように、２つのサブ画素Ｓｐを黒表示状態とし、１つのサブ画素Ｓｐを白表示状態とすることにより、１画素Ｐ全体として暗い中間調表示を行うことができる。また、図４の左側から３番目に示しているように、２つのサブ画素Ｓｐを白表示状態とし、１つのサブ画素Ｓｐを黒表示状態とすることにより、１画素Ｐ全体として明るい中間調表示を行うことができ、図４のもっとも右側に示しているように、３つのサブ画素Ｓｐをすべて白表示状態にすることにより、１画素Ｐ全体として白表示を行うことができる。このように、複数のサブ画素電極１１ａが、互いに異なる電圧が印加される２つ以上のサブ画素電極１１ａを含むことにより、面積階調法による階調表示を行うことができる。なお、３つのサブ画素電極１１ａが、それぞれ別のメモリ回路に電気的に接続されていても（つまり各画素Ｐに３つのメモリ回路が設けられていても）よい。

本発明の実施形態による液晶表示装置１００では、対向電極２１は、図１および図２Ｂに示すように、複数の開口部２１ａを有する。複数の画素Ｐのそれぞれに対応して少なくとも１つの開口部２１ａが形成されている。より具体的には、各画素Ｐの複数のサブ画素電極１１ａのうちの少なくとも１つのサブ画素電極１１ａの四隅のうちの一隅（つまり左上隅、右上隅、右下隅または左下隅）に対応した領域に開口部２１ａが形成されている。図示している例では、開口部２１ａは、すべてのサブ画素電極１１ａの一隅に対応した領域に形成されている。

また、サブ画素電極１１ａ上の液晶層３０における厚さ方向中央に位置する液晶分子ＬＣの配向方向は、対応する開口部２１ａを向いている。言い換えると、液晶層３０の厚さ方向中央の液晶分子ＬＣの配向方向は、サブ画素電極１１ａの一隅を向いており、その隅に対応した領域に対向電極２１の開口部２１ａが形成されている。

ここで、液晶分子ＬＣの配向方向が０°〜９０°方向の場合には、液晶分子ＬＣの配向方向はサブ画素電極１１ａの右上隅に向いており、液晶分子ＬＣの配向方向が９０°〜１８０°方向の場合には、液晶分子ＬＣの配向方向はサブ画素電極１１ａの左上隅を向いているといえる。同様に、液晶分子ＬＣの配向方向が１８０°〜２７０°方向の場合には、液晶分子ＬＣの配向方向はサブ画素電極１１ａの左下隅を向いており、液晶分子ＬＣの配向方向が２７０°〜３６０°（０°）方向の場合には、液晶分子ＬＣの配向方向はサブ画素電極１１ａの右下隅を向いているといえる。例えば、図３Ｃに示している例では、液晶層３０における厚さ方向中央に位置する液晶分子ＬＣの配向方向は、サブ画素電極１１ａの右上隅を向いており、その隅（右上隅）に対応する位置に開口部２１ａが形成されている。

本実施形態の液晶表示装置１００では、対向電極２１が開口部２１ａを有することにより、対向基板２０からの気泡の発生を抑制することができる。これは、対向基板２０のカラーフィルタ層２３、オーバーコート層２４の材料に由来して生じるガスが、対向基板２０の製造工程において対向電極２１の開口部２１ａから抜けるためと考えられる。

ただし、開口部２１ａの位置によっては、中間調表示状態（つまり隣接する２つのサブ画素電極１１ａに異なる電圧が印加された場合）において、サブ画素電極１１ａ間に配向が不安定な部分（配向特異点）が生じ、それを起点とした焼き付き等の表示品位の低下が発生することがある。これに対し、本実施形態の液晶表示装置１００では、対向電極２１の開口部２１ａが上述したように配置されていることにより、配向特異点に起因する焼き付き等の表示品位の低下を防止できる。以下、この点を、図１０および図１１に示す比較例の液晶表示装置９００と比較しながら具体的に説明する。

図１０は、比較例の液晶表示装置９００を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置９００の３つの画素Ｐに対応した領域を示している。図１１は、液晶表示装置９００を模式的に示す断面図であり、図１０中の１１Ａ−１１Ａ’線に沿った断面構造を示している。

液晶表示装置９００では、図１０および図１１に示すように、液晶表示装置１００と同様に、対向電極２１が開口部２１ａを有する。ただし、液晶表示装置９００の対向電極２１の開口部２１ａの配置は、液晶表示装置１００の対向電極２１の開口部２１ａの配置と異なる。図１０および図１１に示すように、液晶表示装置９００では、対向電極２１の開口部２１ａは、各サブ画素Ｓｐの略中央、つまり、各サブ画素電極１１ａの中央に重なる位置に形成されている。

図１２Ａは、比較例の液晶表示装置９００において、表示を黒表示から暗い中間調表示に切り替えたとき、および、表示を白表示（より厳密には白地に黒格子の表示）から暗い中間調表示に切り替えたときのサブ画素を示す光学顕微鏡像である。図１２Ｂは、そのときの配向状態を模式的に示す図である。

図１２Ａおよび図１２Ｂから、中間調表示状態において、サブ画素Ｓｐの隅（ここでは右上隅）に配向特異点が生じていることがわかる。配向特異点は、異なる方位に配向した液晶ドメインの境界点である。また、暗線がサブ画素Ｓｐ内の開口部２１ａに引き寄せられていることがわかる。さらに、表示状態の切り替え方の違いにより、配向特異点の位置や暗線の形状が異なることもわかる。このような配向特異点を核として、焼き付きが発生する。図１２Aおよび図１２Bは、黒表示から暗中間調表示に切り替えた時と白表示から暗中間調表示に切り替えた時とでは、同じ暗中間調表示であるにも関わらず液晶配向状態が異なることを示している。このような状態を示す液晶表示装置９００において、例えば白地に黒格子の表示、または、白と黒のチェッカー表示のような、面内に白と黒とを有するパターン表示を行い、その後全面を暗中間調表示に切り替えると、暗中間調表示の画素の配向状態は、切り替え前のパターンに対応して面内で異なるものとなる。これは、表示面全面を暗中間調表示としているにも関わらず、格子やチェッカーのような前表示パターンの跡が残って見えるという表示不良として視認される。本明細書では、この表示不良を焼き付きと呼んでいる。上述した配向の不安定さは、第２垂直配向膜２２による配向規制力（プレチルト方位を規定する配向規制力）と、開口部２１ａによる配向規制力とが競合（矛盾）することに起因していると考えられる。

図５Ａは、本実施形態の液晶表示装置１００において、表示を黒表示から暗い中間調表示に切り替えたとき、および、表示を白表示（より厳密には白地に黒格子の表示）から暗い中間調表示に切り替えたときのサブ画素を示す光学顕微鏡像である。図５Ｂは、そのときの配向状態を模式的に示す図である。

図５Ａおよび図５Ｂから、中間調表示状態において、サブ画素Ｓｐの隅（ここでは右上隅）に配向特異点が生じるものの、その位置や暗線の形状が、表示状態の切り替え方の違いによらずほぼ同じであることがわかる。また、暗線がサブ画素Ｓｐ内に引き寄せられていないことがわかる。このように、配向特異点がサブ画素Ｓｐの隅の特定の位置に固定されることにより、配向が安定化され（配向状態が１種類となり）、焼き付きの発生が抑制される。

なお、対向電極２１の開口部２１ａの位置を、サブ画素Ｓｐの中央から、サブ画素Ｓｐの隅に変更しても、光学性能（反射率、透過率、コントラスト比等）への悪影響はない。

対向電極２１の開口部２１ａの大きさに特に制限はない。開口部２１ａが略円形である場合、その直径は、典型的には５μｍ以上１１μｍ以下（例えば約８μｍ）である。また、開口部２１ａの形状は略円形に限定されるものではなく、略多角形であってもよく、スリット状であってもよい。

また、第２垂直配向膜２２のラビング方向、カイラルピッチ、セルギャップは、例示した値に限定されない。第２垂直配向膜２２のラビング方向は、例えば１５０°〜１８０°方向である。カイラルピッチは、例えば６μｍ以上１２μｍ以下である。セルギャップは、例えば２．０μｍ以上３．６μｍ以下である。

本実施形態の液晶表示装置１００では、画素Ｐ間の領域を透過モードの表示に用いるので、対向基板２０は、複数の画素Ｐのうちの互いに隣接する任意の２つの画素Ｐ間にブラックマトリクスを有しないことが好ましい。

［メモリ回路］
図６を参照しながら、メモリ回路の構成を説明する。図６は、画素Ｐの回路構成の例を示す図である。

図６に示す例では、画素Ｐは、第１メモリ回路４０Ａおよび第２メモリ回路４０Ｂを有する。３つのサブ画素電極１１ａのうちの２つのサブ画素電極（第１サブ画素電極１１ａ１および第３サブ画素電極１１ａ３）に第１メモリ回路４０Ａが接続されており、残りの１つのサブ画素電極（第２サブ画素電極１１ａ２）に第２メモリ回路４０Ｂが接続されている。

第１メモリ回路４０Ａおよび第２メモリ回路４０Ｂのそれぞれは、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３およびラッチ部４４を含む。

第１スイッチング素子４１の一端は、信号線５１に接続されており、他端は、ラッチ部４４に接続されている。第１スイッチング素子４１は、走査信号φＶを与えられることによってオン（閉）状態となり、信号線５１を介して供給されるデータＳＩＧを取り込む。

ラッチ部４４は、互いに逆向きに並列接続された第１インバータ４５および第２インバータ４６から構成されている。ラッチ部４４は、第１スイッチング素子４１によって取り込まれたデータＳＩＧに応じた電位を保持（ラッチ）する。

第２スイッチング素子４２および第３スイッチング素子４３は、ラッチ部４４に保持された電位の極性に応じていずれか一方がオン状態となり、対向電極２１に印加されているコモン電位Ｖｃｏｍと同相の制御パルスＦＲＰまたは逆相の制御パルスＸＦＲＰをサブ画素電極１１ａに与える。第２スイッチング素子４２の一端および第３スイッチング素子４３の一端が共通に接続されたノードが、第１メモリ回路４０Ａおよび第２メモリ回路４０Ｂのそれぞれの出力ノードＮｏｕｔとなる。

サブ画素電極１１ａにコモン電位Ｖｃｏｍと同相の制御パルスＦＲＰが与えられているとき、サブ画素Ｓｐは黒表示となる。これに対し、サブ画素電極１１ａにコモン電位Ｖｃｏｍと逆相の制御パルスＸＦＲＰが与えられているとき、サブ画素Ｓｐは白表示となる。

なお、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３およびラッチ部４４のより具体的な構成としては、例えば、特許文献４に開示されている構成を用いることができる。また、第１メモリ回路４１および第２メモリ回路４２の具体的な構成は、ここで例示したものに限定されない。

［変形例］
図１などには、対向電極２１の開口部２１ａをすべてのサブ画素電極１１ａに対応して形成する例を示したが、例えば図７に示す液晶表示装置１００Ａのように、一部の開口部２１ａが省略されてもよい。

図７に示す液晶表示装置１００Ａでは、第２サブ画素電極１１ａ２の右上隅に対応した領域および第３サブ画素電極１１ａ３の右上隅に対応した領域には開口部２１ａが形成されているが、第１サブ画素電極１１ａ１の右上隅に対応した領域には開口部２１ａが形成されていない。このように、気泡の生じやすさ等に応じて、開口部２１ａの数（配置密度）を調整してもよい。

（実施形態２）
図８および図９を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置２００を説明する。本実施形態の液晶表示装置２００は、半透過型（透過反射両用型）の液晶表示装置である。図８は、液晶表示装置２００を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置２００の３つの画素Ｐに対応した領域を示している。図９は、液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図１中の９Ａ−９Ａ’線に沿った断面構造を示している。以下では、液晶表示装置２００が実施形態１における液晶表示装置１００と異なる点を中心として説明を行う。

本実施形態では、対向電極２１は、複数のサブ画素電極１１ａのうちの一部のサブ画素電極１１ａ、より具体的には、第１サブ画素電極１１ａ１および第３サブ画素電極１１ａ３の一隅（ここでは右上隅）に対応した領域に開口部２１ａを有する。

また、対向基板２０は、対向電極２１上に設けられた突起２５を有する。突起２５は、残りのサブ画素電極１１ａ、より具体的には、第２サブ画素電極１１ａ２の一隅（ここでは右上隅）に対応した領域に形成されている。この突起２５は、樹脂等の誘電体材料から形成されている。

このように、本実施形態の液晶表示装置２００は、実施形態１の液晶表示装置１００における一部の開口部２１ａが突起２５に置換された構成を有する。サブ画素電極１１ａ上の液晶層３０の厚さ方向中央の液晶分子ＬＣの配向方向が向いている隅に対応した領域に形成された突起２５も、配向を安定化させるように作用する。そのため、本実施形態の液晶表示装置２００においても、実施形態１の液晶表示装置１００と同様に、焼き付き等の表示品位の低下を防止できる。

突起２５の直径は、開口部２１ａの直径と同程度であってよい。また、突起２５の高さに特に制限はない。突起２５は、液晶層３０の厚さ（セルギャップ）を規定するスペーサとして機能してもよい。

［反射型液晶表示装置］
これまでの説明では、半透過型液晶表示装置を例として本発明の実施形態を説明したが、本発明の実施形態による液晶表示装置は、反射型液晶表示装置であってもよい。つまり、２つの画素P間の領域が透過モードの表示に用いられなくてもよい。

本発明の実施形態は、各画素が反射モードで表示を行う反射領域を含む液晶表示装置（つまり反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置）に広く適用することができる。

１０ＴＦＴ基板
１１画素電極
１１ａサブ画素電極
１２第１垂直配向膜
２０対向基板
２１対向電極
２１ａ開口部
２２第２垂直配向膜
２３カラーフィルタ層
２４オーバーコート層
２５突起
３０液晶層
４０Ａ第１メモリ回路
４０Ｂ第２メモリ回路
１００、１００Ａ、２００液晶表示装置
Ｐ画素
Ｓｐサブ画素
Ｒｆ反射領域
Ｔｒ透過領域
ＬＣ液晶分子

Claims

第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
を備え、
それぞれが反射モードで表示を行う反射領域を含む複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶材料およびカイラル剤を含み、
前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極と、前記画素電極と前記液晶層との間に設けられた第１垂直配向膜とを有し、
前記第２基板は、前記画素電極に対向するように設けられた対向電極と、前記対向電極と前記液晶層との間に設けられた第２垂直配向膜とを有し、
前記第１垂直配向膜および前記第２垂直配向膜のうちの前記第２垂直配向膜のみがプレチルト方位を規定する配向規制力を有し、
前記画素電極は、互いに異なる電圧が印加される２つ以上のサブ画素電極を含む複数のサブ画素電極を有し、
前記対向電極は、前記複数のサブ画素電極のうちの少なくとも１つのサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成された開口部を有し、
前記少なくとも１つのサブ画素電極上の前記液晶層における厚さ方向中央に位置する液晶分子の配向方向は、前記開口部を向いている、液晶表示装置。
前記開口部は、前記複数のサブ画素電極のうちのすべてのサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第２基板は、前記対向電極上に設けられた突起であって、前記複数のサブ画素電極のうちの前記少なくとも１つのサブ画素電極以外のサブ画素電極の四隅のうちの一隅に対応した領域に形成された突起を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
前記画素電極は、光反射性を有する導電材料から形成された反射電極である請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の２つの画素間の領域が透過モードの表示に用いられる請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記第２基板は、前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の２つの画素間にはブラックマトリクスを有しない請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
複数のメモリ回路をさらに備える請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記複数のメモリ回路は、前記複数の画素のそれぞれに対応する第１メモリ回路および第２メモリ回路を含み、
前記複数のサブ画素電極は、前記第１メモリ回路に接続されたサブ画素電極と、前記第２メモリ回路に接続されたサブ画素電極とを含む請求項７に記載の液晶表示装置。