JP4902345B2

JP4902345B2 - 液晶表示素子

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Publication number: JP4902345B2
Application number: JP2006354997A
Authority: JP
Inventors: 祐二早田
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Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP2008164983A

Description

本発明は、液晶の初期配向が垂直配向である液晶表示素子に関し、特に、配向乱れを減少させることができる液晶表示素子に関する。

液晶表示素子として、電圧が印加されないときの液晶層における液晶（液晶分子）の配向（初期配向）が基板面に対して略垂直である垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment ）である液晶表示素子（ＶＡ型の液晶表示素子）がある。ＶＡ型の液晶表示素子では、誘電異方性が負である液晶が用いられる。そして、液晶層に電圧を印加することによって、液晶を、寝た状態（基板面に対して水平に近づく状態）にさせる（例えば、特許文献１参照。）。ＶＡ型の液晶表示素子は、ＴＮ（Twisted Nematic ）型の液晶表示素子やＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型の液晶表示素子と比較すると、応答性が高まり、高コントラストの表示を実現できる（例えば、特許文献２参照。）。

電圧が印加されないときの液晶の配向が基板に対して完全に垂直である場合には、電圧が印加されたときの液晶が傾く方向を規定することができない。その結果、液晶の配向が一様にならず表示品位が低下する。よって、何らかの方法で、プレチルトを付けるか、電極形状を工夫して液晶が傾く方向を規定する必要がある。プレチルトを付ける方法または電極形状を工夫して液晶が傾く方向を規定する方法として、印加電圧による電界方向を基板面に対して斜めにする斜め電界法、電極等にリブ構造を設けるリブ法、酸化珪素（ＳｉＯ_２）を基板に斜めに蒸着する斜め蒸着法等がある。また、垂直配向製の配向膜にラビング処理を施すことによって液晶の配向方向を規定することもできる。

また、液晶の配向方向を規定する方法として、電極にスリットを形成する方法がある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００３−２０７７８２号公報（段落０００２−０００４）特開２００６−１１３６２号公報（段落００１４）特開２００５−１１５１４３号公報（段落０００４，００１０）

図１８（Ａ）は、一般的なＶＡ型の液晶表示素子の構成例を示す分解斜視図である。液晶表示素子１は、ガラス等の２枚の基板（図示せず）間に形成され、視認側（前側）から前側（Ｆ）偏光板１１、多数の電極からなるＦ電極部１２、液晶層１３、多数の電極からなる後側（Ｒ）電極部１４およびＲ偏光板１５が積層された構造を有する。

図１８（Ｂ）は、Ｆ電極部１２およびＲ電極部１４のみを前側から眺めた場合の平面図である。図１８（Ｂ）に示すように、Ｆ電極部１２における複数のＦ電極１２１とＲ電極部１４における複数のＲ電極１４１とが交差するように配されている。なお、図１８（Ｂ）に示す例では、Ｆ電極１２１は横方向に伸び、Ｒ電極１４１は縦方向に伸びている。また、液晶表示素子１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などの能動素子を有していないパッシブ型の液晶表示素子である。

図１９は、液晶層１３においてＦ電極１２１とＲ電極部１４とが交差する領域に形成される１つの画素を示す平面図である。以下、基板の平面に直交する方向をＺ方向とし、Ｆ電極１２１が伸びる方向すなわちＦ電極１２１の長手方向をＸ方向とし、Ｒ電極１４１が伸びる方向すなわちＲ電極１４１の長手方向をＹ方向とする。図１９には、電圧非印加時には、液晶層１３における液晶が垂直配向していることが示されている。Ｆ偏光板１１とＲ偏光板１５とは、各偏光板の吸収軸のそれぞれが直交するように配置されているので、図１９に示す状態では、黒表示が視認される。

液晶層１３に電圧を印加すると液晶は傾斜し、液晶の複屈折性により透過率が上昇する。液晶層１３への電圧印加時に液晶の配列を均一にさせるように液晶層１３に斜め電界を生じさせるのであるが、上記の特許文献１にも記載されているように（特許文献１の段落０００４−０００５参照）、斜め電界によって全体としては均一な配列が得られるが、局所的に配向の不均一（配向乱れ）が生ずることが知られている。配向乱れが生じている部分では透過率が低下する。

図２０は、電圧印加時の配向乱れを説明するための画素の模式図である。図２０（Ａ）には、液晶層１３のＺ方向における中央部における基板面と平行な面での１画素内の液晶の配列方向の例が示されている。図２０において、白抜きの矢印の向きが、液晶の配向方向を示している。図２０（Ｂ）には、１画素のＹ方向の断面における液晶の配列方向の例が示されている。図２０（Ｂ）における右側が、図２０（Ａ）における上側に相当する。図２０（Ｃ）には、１画素のＸ方向の断面における液晶の配列方向の例が示されている。以下、図２０（Ａ）に示されたものをＺ断面、図２０（Ｂ）に示されたものをＹ断面、図２０（Ｃ）に示されたものをＸ断面という。

Ｚ断面において、図２０（Ａ）における上側、下側および右側において、配向乱れが生じている（図２０（Ｄ）参照）。特に、液晶層１３のＺ方向の中央部において、画素における上側部分および下側部分（画素内の上側部分および下側部分）では、液晶は、Ｒ電極１４１の斜め電界の影響を受けて、Ｒ電極部１４の方向に傾こうとする配向乱れを生じ、偏光板の吸収軸またはそれに直交する方向に近づくので透過率が低下する。図２０において、破線は、電圧非印加時の透過率に対する、電圧印加時の液晶表示素子１の画素内の相対的な透過率を示す。

また、画素における右側部分（画素内の右側部分）では、液晶は、Ｆ電極１２１の斜め電界の影響を受けて、液晶が本来傾くべき方向とは逆方向に傾こうとする配向乱れを生じて透過率が低下する。なお、本明細書では、液晶が逆方向に傾いている領域をドメインという。また、配向乱れが生じている領域には、ドメイン（この例では、右側部分）と、傾きの程度が周囲とは異なる領域（この例では、上側部分および下側部分）とがある。

以上のように、ＶＡ型の液晶表示素子では、斜め電界によって局所的に配向乱れが生じ、配向乱れが生じた領域では透過率が低下するので、コントラストが低下するという課題がある。

そこで、本発明は、電圧印加時の配向乱れを低減して液晶の配列をより均一にでき、画素内の明るさを向上させることができるＶＡ型の液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明による液晶表示素子は、表示領域における横方向に配置された複数の第１電極と、第１電極と交差するように表示領域における縦方向に配置された複数の第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ電圧無印加時の液晶の配向が垂直配向である液晶層とを備えた液晶表示素子であって、第１電極と第２電極とのうち、長手方向が配向処理方向と直交する電極に、電極間距離と同じ幅のスリットが形成され、第１電極と第２電極とのうち、長手方向が配向処理方向と同じである電極に、電極間距離よりも狭い幅のスリットが形成されていることを特徴とする。なお、同じ幅とは、許容寸法を含んだ同等の幅のことである。

複数の第１電極上に形成された配向膜と複数の第２電極上に形成された配向膜とに、反平行ラビング処理が施されていることが好ましい。

配向処理方向は、第１電極の長手方向または第２電極の長手方向と同じであることが好ましい。

電極間距離よりも狭い幅のスリットが形成されている電極における配向処理方向側が、他方の電極（例えば、Ｆ電極１２１に対するＲ電極１４１）との重複領域に対して突出するように形成されていることが好ましい。

本発明によれば、ＶＡ型の液晶表示素子において、斜め電界に起因する配向乱れを低減して液晶の配向をより均一にすることができ、画素の明るさが向上して表示品位を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

本発明による液晶表示素子の全体的な構成は、図１８（Ａ）に示された構成と同じである。すなわち、液晶表示素子１は、ガラス等の２枚の基板間に形成され、視認側（前側）から前側（Ｆ）偏光板１１、Ｆ電極部１２、液晶層１３、後側（Ｒ）電極部１４およびＲ偏光板１５が積層された構造である。図１８（Ａ）では、基板は記載省略されている。

図１（Ａ）は、本発明による液晶表示素子におけるＦ電極部１２を示す平面図である。Ｆ電極部１２には、横方向に伸びる短冊状の複数のＦ電極１２１が設けられているが、図１（Ａ）には、Ｆ電極部１２における３つのＦ電極１２１の一部が示されている。実際には、それぞれのＦ電極１２１は、図１（Ａ）における左右方向にさらに伸びている。各Ｆ電極１２１の間（線間）の幅すなわち電極間距離はａである。以下、電極間距離を、単に「線間」ということがある。図１（Ｂ）は、本発明による液晶表示素子におけるＲ電極部１４を示す平面図である。図１（Ｂ）には、Ｒ電極部１４における３つのＲ電極１４１の一部が示されている。実際には、それぞれのＲ電極１４１は、図１（Ｂ）における上下方向にさらに伸びている。各Ｒ電極１４１の線間は、各Ｆ電極１２１の線間と同じａである。

また、Ｆ電極部１２の液晶層１３側およびＲ電極部１４の液晶層１３側に垂直性の配向膜が形成され、Ｆ側の配向膜には、図１（Ａ）においてＦ電極部１２の長手方向で左側から右側に向かう方向にラビング処理（配向処理）が施されている。また、Ｒ側の配向膜には、図１（Ａ）においてＦ電極部１２の長手方向で右側から左側に向かう方向にラビング処理（配向処理）が施されている。すなわち、Ｆ側の配向膜およびＲ側の配向膜に対して一方向にアンチパラレル（反平行）ラビング処理が施されている。また、液晶は、図１において、電圧印加時に左側から右側に倒れるような処理（例えば、プレチルトの形成）が施されている。

図１（Ｃ）は、Ｆ電極部１２およびＲ電極部１４のみを前側から眺めた場合の平面図である。表示領域（視認可能な領域）において、図１（Ｃ）に示すように、複数のＦ電極１２１と複数のＲ電極１４１とは交差するように配されている。なお、液晶表示素子１は、ＴＦＴなどの能動素子を有していないパッシブ型の液晶表示素子であり、例えば、Ｆ電極部１２を信号電極としＲ電極を走査電極として線順次に駆動される。液晶表示素子１を透過型の液晶表示パネルに適用する場合には、例えば、Ｒ偏光板１５の裏面（後側）にバックライトが設置される。

図１に示すように、それぞれのＦ電極１２１には、Ｆ電極１２１の長手方向に直交する方向に、幅ｂのスリット１２１Ａが形成されている。また、Ｆ電極１２１は、画素（Ｆ電極１２１とＲ電極１４１とが重なる部分）領域の配向処理方向側（図１（Ａ）において、左側）には、画素領域を越える幅ｃの領域（以下、画素超過領域という。）１２１Ｂが存在する。画素超過領域１２１Ｂが存在することによって、スリット１２１Ａの幅ｂは、線間ａよりも小さくなる。

長手方向が配向処理方向と直交するＲ電極１４１には、Ｒ電極１４１の長手方向に直交する方向に、線間ａと同じ幅（詳しくは、許容寸法を含む同等の幅）ｄのスリット１４１Ａが形成されている。

Ｆ電極１２１とＲ電極１４１とに、上記のようなスリット１２１Ａおよび１４１Ａを設ける理由を、以下に説明する。

図２は、Ｆ電極１２１およびＲ電極１４１の線幅が１８０μｍであって線間を２０μｍとし（図２（Ｄ）参照）、液晶層１３に３．０Ｖの電圧（駆動電圧）を印加した場合の１つの画素における液晶の配列方向を示す模式図である。図２（Ａ）には、液晶層１３のＺ断面が示され、図２（Ｂ）にＹ断面が示され、図２（Ｃ）にはＸ断面が示されている。図２において、破線は、電圧非印加時の透過率に対する、電圧印加時の液晶表示素子１の相対的な透過率を示す。なお、液晶層１３の物性値等は、後述する実施例における物性値等と同じである。

図２に示すように、画素の右側部分においてドメインが生じている。その結果、図２（Ｃ）の右側において、透過率が大きく低下する部分が生ずる。また、画素の上側部分および下側部分において配向乱れが生じている。その結果、図２（Ｂ）の左右両側において、透過率が大きく低下する部分が生ずる。なお、図２の模式図に示す様子は、配向膜のラビング方向を０°（Ｆ電極１２１の長手方向と同じ方向）にした場合に得られたものである。

図３は、Ｆ電極１２１およびＲ電極１４１にスリット１２１Ａ，１４１Ａを設け、液晶層１３に３．０Ｖの電圧（駆動電圧）を印加した場合の１つの画素における液晶の配列方向を示す模式図である。横方向に伸びるＦ電極１２１には、図３（Ｄ）に示すように、上下の両側から切れ込むように幅２０μｍのスリット１２１Ａが形成されている。図３（Ｄ）には、１つのＦ電極１２１における１画素に相当する部分のみが示されているので１０μｍと記載されているが、隣接画素部分を含めると、スリット１２１Ａの幅は２０μｍである。

また、縦方向に伸びるＲ電極１４１には、左右の両側から切れ込むように幅２０μｍのスリット１４１Ａが形成されている。図３（Ｄ）には、１つのＲ電極１４１における１画素に相当する部分のみが示されているので１０μｍと記載されているが、隣接画素部分を含めると、スリット１４１Ａの幅は２０μｍである。なお、図３（Ｄ）において、画素内の実線の矢印はＦ電極側の配向膜の配向処理方向を示し、破線の矢印はＲ電極側の配向膜の配向処理方向を示す。

図３（Ｄ）に示すように電極を形成し、液晶層１３に３．０Ｖの電圧を印加すると、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、図２に示す場合に比べて、画素の右側部分のドメインは改善される。すなわち、ドメインの領域は小さくなる。また、画素の上側部分および下側部分の配向乱れも改善される、すなわち、配向乱れの程度が軽減される。しかし、画素の左側部分において、新たな配向乱れが生ずる。

図４は、画素の左側部分における配向乱れを改善するために、Ｆ電極１２１およびＲ電極１４１にスリット１２１Ａ，１４１Ａを設けた上に、Ｆ電極１２１に画素超過領域１２１Ｂを設け、液晶層１３に３．０Ｖの電圧（駆動電圧）を印加した場合の１つの画素における液晶の配列方向を示す模式図である。なお、画素超過領域１２１Ｂの幅は、線間２０μｍの１／２の１０μｍである。隣接画素における画素超過領域１２１Ｂを考慮すると、横方向に伸びるＦ電極１２１には、上下の両側から切れ込むように幅１０μｍのスリット１２１Ａが形成されていることになる。画素超過領域１２１Ｂでは、斜め電界を有効に利用することができる。

また、縦方向に伸びるＲ電極１４１には、右側から切れ込む幅２０μｍのスリット１４１Ａが形成されている。図４（Ｄ）には、１つのＲ電極１４１における１画素に相当する部分のみが示されているので１０μｍと記載されているが、隣接画素部分を含めると、スリット１４１Ａの幅は２０μｍである。なお、図４（Ｄ）において、画素内の実線の矢印はＦ電極側の配向膜の配向処理方向を示し、破線の矢印はＲ電極側の配向膜の配向処理方向を示す。

図４（Ｄ）に示すように電極を形成し、液晶層１３に３．０Ｖの電圧を印加すると、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、図３に示す場合に比べて、画素の左側部分のドメインは改善される。すなわち、ドメインの領域は小さくなる。しかし、画素の右側部分における配向乱れの程度は、図３に示す場合に比べて大きくなる。

図５は、図４に示す場合に比べて、Ｆ電極１２１に画素超過領域１２１Ｂの幅を５μｍと小さくして、液晶層１３に３．０Ｖの電圧（駆動電圧）を印加した場合の１つの画素における液晶の配列方向を示す模式図である。画素超過領域１２１Ｂの幅が５μｍであるから、スリット１２１Ａの幅は、隣接画素における画素超過領域１２１Ｂを考慮すると、１５μｍである。なお、図５（Ｄ）において、画素内の実線の矢印はＦ電極側の配向膜の配向処理方向を示し、破線の矢印はＲ電極側の配向膜の配向処理方向を示す。

電極を図５（Ｄ）に示すように形成した場合には、液晶の配列方向はほぼ揃っている。また、ドメインは発生していない。その結果、電圧印加時の画素内の透過率の変化の程度は、図２等に示された場合に比べて小さくなっている。具体的には、画素の上側部分、下側部分および右側部分において、透過率は、図２等に示された場合に比べると、さほど低下しない。

以上の結果から、スリット１２１Ａ，１４１Ａの形成位置等を示す図６に示すように、長手方向が配向処理方向と直交するＲ電極１４１におけるＦ電極１２１の線間に相当する部分において、線間ａと同じ幅のスリット１４１Ａを設け（図６（Ｂ）参照）、長手方向が配向処理方向と一致するＦ電極１２１において、液晶が倒れる方向側（図６において右側）のＲ電極１４１の線間に相当する部分に、線間ａよりも幅が狭いスリット１２１Ａを設け、また、液晶が倒れる方向と反対側（図６において左側）のＲ電極１４１の線間に相当する部分では、スリット１２１Ａに対して電極超過部分１２１Ｂを設けることによって、液晶の配向乱れを低減させることができる。

なお、図６（Ｂ）には、図５（Ｂ）に示されたものが２画素分示され、図６（Ｃ）には、図５（Ｃ）に示されたものが２画素分示されている。また、図６（Ｃ）において、画素内の実線の矢印はＦ電極側の配向膜の配向処理方向を示し、破線の矢印はＲ電極側の配向膜の配向処理方向を示す。

以下、具体的な実施例を説明する。

（実施例１）
Ｆ側（視認側、前側）のガラス基板に、線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになり、図６に示されたような位置に１５μｍのスリット１２１Ａが形成されるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側（反視認側、後側）のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになり、図６に示されたような位置に２０μｍのスリット１４１Ａが形成されるようにＲ電極１４１をパターンニングした。線間ａよりも狭い幅のスリット１２１Ａが形成されているＦ電極１２１における配向処理方向側には画素超過領域１２１Ｂが存在するので、Ｆ電極１２１は、Ｒ電極１４１との重複領域に対して突出するように形成されている。

次いで、垂直性の配向膜をＦ側およびＲ側に成膜し、図７（Ｂ）に示すように、Ｆ側の配向膜およびＲ側の配向膜に対して一方向にアンチパラレル（反平行）ラビング処理を施して、図８（Ａ）に示すように、プレチルト角を８９．６゜、リタデーションΔｎ・ｄを５３８ｎｍにした。なお、液晶分子が完全に垂直状態にあるときの角度が９０゜である。液晶材料として、図８（Ｂ）に示すように、屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９６、誘電異方性（Δε）が−５．６のものを用いた。図８（Ａ）に示すように、セルギャップを６．０μｍとした。

偏光板１１，１５として、日東電工株式会社製のＮＰＦ−ＳＥＧ１２２４ＤＵを用いた。図７（Ａ），（Ｃ）に示すように、Ｆ側の配向膜の配向処理方向を基準軸として、視認側から見たときの基準軸からＦ偏光板（第１偏光板）１１の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１＝４５゜になるようにし、Ｒ偏光板（第２偏光板）１５の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２＝１３５゜になるようにした。ここでは、偏光板１１，１５の吸収軸が直交するようにしたが、偏光軸が直交するようにしてもよい。

図９（Ａ）は、視認側から見た本実施例のＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、本実施例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図９（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。図９において、「ａ」はＦ電極１２１およびＲ電極１４１の線間を示し、「ｂ」はスリット１２１Ａの幅を示し、「ｃ」は画素超過領域の幅を示し、「ｄ」はスリット１４１Ａの幅を示す。

なお、本実施例では、長手方向が配向処理方向と直交するＲ電極１４１に線間ａと同じ幅（２０μｍ）のスリット１４１Ａが形成され、長手方向が配向処理方向と同じであるＦ電極１２１に、線間ａよりも狭いスリット１２１Ａが形成され、画素の左側部分ではＦ電極１２１が画素よりも５μｍ広くなっている。

以上のように作製した液晶表示素子１を、デューティ比１／３２で駆動したところ、良好な視認性が得られた。すなわち電圧非印加時やオフ（ＯＦＦ）時には良好な黒色表示が得られ、オン（ＯＮ）の電圧印加時には明るい白色表示が得られた。

（比較例１）
図１０（Ａ）は、第１の比較例（比較例１）の視認側から見たＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１０（Ｂ）は、第１の比較例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１０（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。

第１の比較例では、電極にスリット１２１Ａ，１４１Ａを形成せず、Ｆ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＲ電極１４１をパターンニングした。その他は、第１の実施例（実施例１）の場合と同様にし、デューティ比１／３２で駆動した。

第１の比較例では、オン時（オンの電圧印加時）の明るさが低下し、第１の実施例の場合に比べて視認性が低下した。その理由は、上記のように、液晶層１３のＺ方向の中央部において、画素における上側部分および下側部分では、液晶は、Ｒ電極１４１の斜め電界の影響を受けて、Ｒ電極部１４の方向に傾こうとする配向乱れを生じ、偏光板の吸収軸またはそれに直交する方向に近づくので透過率が低下するからである。また、画素における右側部分では、液晶は、Ｆ電極１２１の斜め電界の影響を受けて、液晶が本来傾くべき方向とは逆方向に傾こうとする配向乱れを生じて透過率が低下するからである。換言すれば、第１の比較例と比較すると、第１の実施例では、画素における上側部分、下側部分および右側部分において、電圧が印加された時の斜め電界の影響が少なくなり、画素における液晶層１３の中央部分の液晶配向の乱れが少なくなって、オン時の画素内の明るさが向上する。

（比較例２）
図１１（Ａ）は、第２の比較例（比較例２）の視認側から見たＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１１（Ｂ）は、第２の比較例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１１（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。

第２の比較例では、Ｆ側のガラス基板に、Ｆ電極１２１にスリットが形成され、線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側のガラス基板に、Ｒ電極１４１にスリットが形成され、線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＲ電極１４１をパターンニングした。その他は、第１の実施例（実施例１）の場合と同様にし、デューティ比１／３２で駆動した。

第１の比較例と比較すると、画素における上側部分および下側部分において電圧が印加された時の斜め電界の影響が少なくなり、画素における液晶層１３の中央部分の液晶の配向乱れが少なくなって、オン時の画素内の明るさが向上した。しかし、画素における左側部分に液晶の配向乱れが生じ、第１の実施例と比較すると、オン時の画素内の明るさが低下して視認性が低下した。

（実施例２）
Ｆ側のガラス基板に、線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになり、２０μｍのスリット１２１Ａが形成されるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになり、１５μｍのスリット１４１Ａが形成されるようにＲ電極１４１をパターンニングした。線間ａよりも狭い幅のスリット１４１Ａが形成されているＲ電極１４１における配向処理方向側には画素超過領域１４１Ｂが存在するので、Ｒ電極１４１は、Ｆ電極１２１との重複領域に対して突出するように形成されている。

次いで、垂直性の配向膜をＦ側およびＲ側に成膜し、図１２（Ｂ）に示すように、Ｆ側の配向膜およびＲ側の配向膜に対して一方向にアンチパラレル（反平行）ラビング処理を施して、プレチルト角を８９．６゜、リタデーションΔｎ・ｄを５３８ｎｍにした。液晶材料として、屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９６、誘電異方性（Δε）が−５．６のものを用いた。また、セルギャップを６．０μｍとした。

偏光板１１，１５として、日東電工株式会社製のＮＰＦ−ＳＥＧ１２２４ＤＵを用いた。図１２（Ａ），（Ｃ）に示すように、Ｆ側の配向膜の配向処理方向を基準軸として、視認側から見たときの基準軸からＦ偏光板（第１偏光板）１１の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１＝４５゜になるようにし、Ｒ偏光板（第２偏光板）１５の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２＝１３５゜になるようにした。ここでは、偏光板１１，１５の吸収軸が直交するようにしたが、偏光軸が直交するようにしてもよい。

図１３（Ａ）は、視認側から見た本実施例のＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１３（Ｂ）は、本実施例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１３（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。図１３において、「ａ」はＦ電極１２１およびＲ電極１４１の線間を示し、「ｂ」はスリット１２１Ａの幅を示し、「ｄ」はスリット１４１Ａの幅を示し、「ｅ」はＲ電極１４１における画素超過領域１４１Ｂの幅を示す。

なお、本実施例では、長手方向が配向処理方向と直交するＦ電極１２１に線間ａと同じ幅（２０μｍ）のスリット１２１Ａが形成され、長手方向が配向処理方向と同じであるＲ電極１４１に、線間ａよりも狭いスリット１４１Ａが形成され、画素の上側部分ではＲ電極１４１が画素よりも５μｍ広くなっている。つまり、第１の実施例の構成に対して、Ｆ電極１２１の形状とＲ電極１４１の形状とを逆にした構成になっている。

（比較例３）
図１４（Ａ）は、第３の比較例（比較例３）の視認側から見たＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１４（Ｂ）は、第３の比較例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１４（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。

第３の比較例では、電極にスリット１２１Ａ，１４１Ａを形成せず、Ｆ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＲ電極１４１をパターンニングした。その他は、第２の実施例（実施例２）の場合と同様にし、デューティ比１／３２で駆動した。

第３の比較例では、オン時の明るさが低下し、第２の実施例の場合に比べて視認性が低下した。その理由は、液晶層１３のＺ方向の中央部において、画素における右側部分および左側部分では、液晶は、Ｆ電極１２１の斜め電界の影響を受けて、Ｆ電極部１２の方向に傾こうとする配向乱れを生じ、偏光板の吸収軸またはそれに直交する方向に近づくので透過率が低下するからである。また、画素における下側部分では、液晶は、Ｒ電極１４１の斜め電界の影響を受けて、液晶が本来傾くべき方向とは逆方向に傾こうとする配向乱れを生じて透過率が低下するからである。換言すれば、第３の比較例と比較すると、第２の実施例では、画素における右側部分、左側部分および下側部分において、電圧が印加された時の斜め電界の影響が少なくなり、画素における液晶層１３の中央部分の液晶配向の乱れが少なくなって、オン時の画素内の明るさが向上する。

（実施例３）
Ｆ側のガラス基板に、線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになり、２０μｍのスリット１２１Ａが形成されるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになり、１５μｍのスリット１４１Ａが形成されるようにＲ電極１４１をパターンニングした。線間ａよりも狭い幅のスリット１４１Ａが形成されているＲ電極１４１における配向処理方向側には画素超過領域１４１Ｂが存在するので、Ｒ電極１４１は、Ｆ電極１２１との重複領域に対して突出するように形成されている。

次いで、垂直性の配向膜をＦ側およびＲ側に成膜し、図７（Ｂ）に示すように、Ｆ側の配向膜およびＲ側の配向膜に対して一方向にアンチパラレル（反平行）ラビング処理を施して、プレチルト角を８９．６゜、リタデーションΔｎ・ｄを５３８ｎｍにした。液晶材料として、屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９６、誘電異方性（Δε）が−５．６のものを用いた。また、セルギャップを６．０μｍとした。

図１５（Ａ）は、視認側から見た本実施例のＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１５（Ｂ）は、本実施例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１５（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。図１５において、「ａ」はＦ電極１２１およびＲ電極１４１の線間を示し、「ｂ」はスリット１２１Ａの幅を示し、「ｄ」はスリット１４１Ａの幅を示し、「ｅ」はＲ電極１４１における画素超過領域１４１Ｂの幅を示す。

なお、本実施例では、長手方向が配向処理方向と直交するＦ電極１２１に線間ａと同じ幅（２０μｍ）のスリット１２１Ａが形成され、長手方向が配向処理方向と同じであるＲ電極１４１に、線間ａよりも狭いスリット１４１Ａが形成され、画素の右側部分ではＲ電極１４１が画素よりも５μｍ広くなっている。

（比較例４）
図１６（Ａ）は、第４の比較例（比較例４）の視認側から見たＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１６（Ｂ）は、第４の比較例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１６（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。

第４の比較例では、電極にスリット１２１Ａ，１４１Ａを形成せず、Ｆ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＦ電極１２１をパターンニングし、Ｒ側のガラス基板に線幅が１８０μｍで線間が２０μｍになるようにＲ電極１４１をパターンニングした。その他は、第３の実施例（実施例３）の場合と同様にし、デューティ比１／３２で駆動した。

第４の比較例では、オン時の明るさが低下し、第３の実施例の場合に比べて視認性が低下した。その理由は、液晶層１３のＺ方向の中央部において、画素における上側部分および下側部分では、液晶は、Ｆ電極１２１の斜め電界の影響を受けて、Ｆ電極部１２の方向に傾こうとする配向乱れを生じ、偏光板の吸収軸またはそれに直交する方向に近づくので透過率が低下するからである。また、画素における左側部分では、液晶は、Ｒ電極１２１の斜め電界の影響を受けて、液晶が本来傾くべき方向とは逆方向に傾こうとする配向乱れを生じて透過率が低下するからである。換言すれば、第４の比較例と比較すると、第３の実施例では、画素における上側部分、下側部分および左側部分において、電圧が印加された時の斜め電界の影響が少なくなり、画素における液晶層１３の中央部分の液晶配向の乱れが少なくなって、オン時の画素内の明るさが向上する。

（実施例４）
第１〜第３の実施例では、全てのスリット１２１Ａは、Ｆ電極１２１の長手方向と直交する方向において、片側から切れ込むように形成されていた。また、全てのスリット１４１Ａは、Ｒ電極１４１の長手方向と直交する方向において、片側から切れ込むように形成されていた。しかし、図１７に示すように、両側から切れ込むように形成してもよい。

図１７（Ａ）は、第４の実施例（実施例４）の視認側から見たＦ電極１２１の形状を示す平面図であり、図１７（Ｂ）は、第４の実施例のＲ電極１４１の形状を示す平面図である。図１７（Ｃ）は、視認側からＦ電極１２１およびＲ電極１４１を見た場合の平面図である。スリット１２１Ａ，１４１Ａの幅は、第１の実施例の場合と同じである。

本実施例でも、良好な視認性が得られた。すなわち、電圧非印加時やオフ（ＯＦＦ）時には良好な黒色表示が得られ、オン（ＯＮ）の電圧印加時には明るい白色表示が得られた。

なお、本実施例では、全てのスリット１２１Ａ，１４１Ａを両側から切れ込むように形成したが、スリット１２１Ａを、Ｆ電極１２１の長手方向において、交互に、両側から切れ込むように形成してもよいし、Ｒ電極１４１の長手方向において、交互に、両側から切れ込むように形成してもよい

なお、液晶層１３のΔｎ・ｄは、２００〜１０００ｎｍであることが好ましい。２００ｎｍより小さい場合にはオン（ＯＮ）の電圧印加時の明るさが低下してコントラストが低下し、１０００ｎｍよりも大きい場合にはオンの電圧印加時に着色して白黒表示が難しくなるからである。また、液晶のプレチルト角は８５〜８９．８゜であることが好ましい。８５゜よりも小さい場合には電圧非印加時やオフ（ＯＦＦ）時の明るさが明るくなってコントラストが低下し、８９．８゜よりも大きくなると、電圧印加時の液晶が傾く方向が一様にならず配向乱れが生ずるからである。

また、配向処理方向は、各実施例に示されたように、Ｆ電極１２１の長手方向とＲ電極１４１の長手方向とのいずれかと同じ方向であることが好ましい。そのようにすれば、液晶の配向乱れが低減するからである。

上記の各実施例では、線間を２０μｍにしたが、線間が２０〜４０μｍである場合に、長手方向が配向処理方向と直交する電極には線間と同じ幅のスリットを形成し、長手方向が配向処理方向と同じである電極には幅が１５〜３５μｍのスリットを形成すればよい。すなわち、［長手方向が配向処理方向と直交する電極に設けられたスリットの幅＞長手方向が配向処理方向と同じである電極に設けられたスリットの幅］にすればよい。なお、「同じ幅」には、全く同じである場合だけでなく、製造誤差等に起因する程度の差がある場合も含まれる。

本発明は、ＶＡ型の液晶表示素子において、表示品位を向上させるために適用可能である。

本発明による液晶表示素子におけるＦ電極部およびＲ電極部を前側から眺めた場合の平面図。電極の線幅が１８０μｍで線間が２０μｍで、印加される電圧が３．０Ｖである場合の液晶の配列方向を示す模式図。Ｆ電極およびＲ電極にスリットを設けた例における電圧印加時の液晶の配列方向を示す模式図。Ｆ電極およびＲ電極にスリットを設けた他の例における電圧印加時の液晶の配列方向を示す模式図。Ｆ電極およびＲ電極にスリットを設けたさらに他の例における電圧印加時の液晶の配列方向を示す模式図。スリットの形成位置等を示す説明図。偏光板の吸収軸方向および配向膜の配向処理方向を示す説明図。パネル仕様および液晶物性値を示す説明図。第１の実施例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。第１の比較例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。第２の比較例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。偏光板の吸収軸方向および配向膜の配向処理方向を示す説明図。第２の実施例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。第３の比較例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。第３の実施例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。第４の比較例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。第４の実施例のＦ電極およびＲ電極の形状を示す平面図。（Ａ）は一般的なＶＡ型の液晶表示素子の構成例を示す分解斜視図、（Ｂ）はＦ電極部およびＲ電極部を前側から眺めた場合の平面図。１つの画素を示す平面図。電圧印加時の配向乱れを説明するための画素の模式図。

符号の説明

１液晶表示素子
１１Ｆ偏光板
１２Ｆ電極部
１３液晶層
１４Ｒ電極部
１５Ｒ偏光板
１２１Ｆ電極
１２１Ａスリット
１２１Ｂ画素超過領域
１４１Ｒ電極
１４１Ａスリット
１４１Ｂ画素超過領域

Claims

表示領域における横方向に配置された複数の第１電極と、第１電極と交差するように表示領域における縦方向に配置された複数の第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ電圧無印加時の液晶の配向が垂直配向である液晶層とを備えた液晶表示素子において、
第１電極と第２電極とのうち、長手方向が配向処理方向と直交する電極に、電極間距離と同じ幅のスリットが形成され、
第１電極と第２電極とのうち、長手方向が配向処理方向と同じである電極に、電極間距離よりも狭い幅のスリットが形成されている
ことを特徴とする液晶表示素子。
複数の第１電極上に形成された配向膜と複数の第２電極上に形成された配向膜とに、反平行ラビング処理が施されている
請求項１記載の液晶表示素子。
配向処理方向は、第１電極の長手方向または第２電極の長手方向と同じである
請求項１または請求項２記載の液晶表示素子。
電極間距離よりも狭い幅のスリットが形成されている電極における配向処理方向側が、他方の電極との重複領域に対して突出するように形成されている
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の液晶表示素子。