JP6193108B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の開口部を有する電極を備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の視角特性を改善する技術の１つとして、液晶層を挟んで対向配置される上下電極のそれぞれに複数の開口部（スリット）を設けることにより、液晶層への電圧印加時に液晶層の液晶分子の配向ドメインが１つの画素内において複数の方向に分割されるようにしたマルチドメイン配向技術が知られている。例えば、特許第４１０７９７８号公報（特許文献１）には、上電極の各開口部と下電極の各開口部を平面視において各々の短辺方向で交互に配置することにより、電圧印加時の液晶層に互いの液晶分子の配向方向が１８０°異なる２つの配向ドメインが得られるようにした液晶表示装置（液晶表示素子）が開示されている。

ところで、予め定まった文字や絵柄などの表示部を有するセグメント表示型の液晶表示装置では、一方基板のセグメント電極と他方基板のコモン電極が重畳する領域により文字等の表示部が形成される。このようなセグメント表示型の液晶表示装置に上記のような配向制御技術を適用した場合には、表示部のエッジにおいて、本来は滑らかな直線状あるいは曲線状であるべき部分がギザギザ状に視認される状態となり表示部の輪郭形状に乱れを生じるという不都合がある。特に、各開口部の長手方向と表示部のエッジの概略方向とのなす角度が比較的小さい場合（例えば４５°以下）においてこの現象が顕著に表れる。

特許第４１０７９７８号公報

本発明に係る具体的態様は、複数の開口部を有する電極を用いた液晶表示装置（特にセグメント表示型）における表示部の輪郭形状の乱れを生じにくくすることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係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基板に設けられた第１電極と、（ｃ）第２基板に設けられた第２電極と、（ｄ）第１基板と第２基板の間に配置された液晶層を含み、（ｅ）第１電極と第２電極とが重なる領域において表示部が画定されており、（ｆ）第１電極は、平面視において各々の第１方向の長さが当該第１方向と交差する第２方向の長さよりも大きい複数の第１開口部を有し、（ｇ）第２電極は、平面視において各々の第１方向の長さが当該第１方向と交差する第２方向の長さよりも大きい複数の第２開口部を有し、（ｈ）複数の第１開口部と複数の第２開口部は、少なくとも第２方向において交互に配置されており、かつ表示部内において当該表示部の外縁に沿って所定幅で設けられたオフセット領域よりも内側に配置されており、（ｉ）第１電極又は第２電極のいずれか一方は、表示部のオフセット領域内に配置される複数の第３開口部を有し、（ｊ）複数の第３開口部は、各々、平面視において、第１方向及び第２方向のいずれとも交差する第３方向に沿った２辺を含んで外縁が画定されている、液晶表示装置である。

上記構成によれば、複数の開口部を有する電極を用いた液晶表示装置（特にセグメント表示型）における表示部の輪郭形状の乱れを生じにくくすることが可能となる。

上記の液晶表示装置において、第１電極又は第２電極の他方は、表示部のオフセット領域内に配置される複数の第４開口部を有し、複数の第４開口部は、各々、平面視において、第３方向に沿った２辺を含んで外縁が画定されており、かつ、複数の第３開口部と互いに重ならずに交互に配置されている、ことも好ましい。また、上記の液晶表示装置において、第１方向と第３方向とのなす角度が略４５°である、ことも好ましい。また、上記の液晶表示装置は、複数の第１開口部及び複数の第２開口部の配置された領域とオフセット領域との間に配置される隙間領域を更に備える、ことも好ましい。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。 図２（Ａ）は第１電極（コモン）の一例を示す平面図である。図２（Ｂ）は第２電極（セグメント電極）の一例を示す平面図である。 図３は、図２（Ａ）に例示した第１電極と図２（Ｂ）に例示した第２電極を重ね合わせて示した平面図である。 図４は、実施例の液晶表示装置の電圧印加時における配向組織の観察結果を示す図である。 図５は、比較例の液晶表示装置の電圧印加時における配向組織の観察結果を示す図である。

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基本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、第１基板１１に設けられた第１電極１３と、第２基板１２に設けられた第２電極１４と、第１基板１１と第２基板１２の間に配置された液晶層１７を基本構成として備える。例えば、本実施形態の液晶表示装置は、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であり、概ね、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セグメント表示型の液晶表示装置である。なお、液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列されたドットマトリクス表示型であってもよいし、セグメント表示型とドットマトリクス型が混合したものであってもよい。

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。また、ここでは図示されないが第１電極１３には複数の第３開口部（第３スリット）がさらに設けられており、第２電極１４には複数の第４開口部（第４スリット）がさらに設けられている。

第１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。第２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。これらの第１配向膜１５、第２配向膜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０．０９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２（Ａ）は第１電極（コモン電極）の一例を示す平面図である。図２（Ａ）に示すように、第１電極１３に設けられた各第１開口部１８は、それぞれＹ方向（第１方向）の長さがＸ方向（第２方向）の長さ（幅）よりも大きく設定され、Ｙ方向に延びた略長方形状の外形エッジを有しており、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに並んで周期的に配置されている。詳細には、各第１開口部１８は、それぞれの長手方向をＹ方向と平行に配置されており、Ｙ方向で隣り合うもの同士はＹ方向に沿って直線状に配置されている。また、各第１開口部１８は、それぞれの短手方向をＸ方向と平行に配置されており、Ｘ方向で隣り合うもの同士は等間隔で配置されている。各第１開口部１８は、表示部のエッジ３０から所定幅だけ内側に配置されており、エッジ３０から所定幅の領域であるオフセット領域３１には配置されていない。

そして、このオフセット領域３１には複数の第３開口部３８が配置されている。各第３開口部３８は、平面視において、Ｙ方向（第１方向）およびＸ方向（第２方向）のいずれとも交差する方向（第３方向）に沿った２辺を含んで外縁が画定されている。図示の例では、各第３開口部３８の外縁を確定する各辺のうちの２辺が各第１開口部１８の長手方向である第１方向と略４５°の角度をなすように各第３開口部３８が配置されている。なお、各第３開口部３８の２辺の方向（第３方向）と各第１開口部１８の長手方向（第１方向）とのなす角度は、４５°以上９０°以下の範囲で設定することができる。

また、各第３開口部３８は、その長手方向と表示部のエッジ３０をなす直線の方向とが９０°若しくはそれに近い角度で交差するように配置されている。そして、各第３開口部３８と各第１開口部１８との間には所定幅の隙間領域３２が設けられている。この隙間領域３２は、各第１開口部１８と各第３開口部３８とが結合しないようにするための領域である。

図２（Ｂ）は第２電極（セグメント電極）の一例を示す平面図である。図２（Ｂ）に示すように、第２電極１４に設けられた各第２開口部１９は、それぞれＹ方向（第１方向）の長さがＸ方向（第２方向）の長さ（幅）よりも大きく設定され、Ｙ方向に延びた略長方形状の外形エッジを有しており、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに並んで周期的に配置されている。詳細には、各第２開口部１９は、それぞれの長手方向をＹ方向と平行に配置されており、Ｙ方向で隣り合うもの同士はＹ方向に沿って直線状に配置されている。また、各第２開口部１９は、それぞれの短手方向をＸ方向と平行に配置されており、Ｘ方向で隣り合うもの同士は等間隔で配置されている。各第２開口部１９は、表示部のエッジ３０から所定幅だけ内側に配置されており、オフセット領域３１には配置されていない。

そして、このオフセット領域３１には複数の第４開口部３９が配置されている。図示の例では、各第４開口部３９の外縁を確定する各辺のうちの２辺が各第２開口部１９の長手方向である第１方向と略４５°の角度をなすように各第４開口部３９が配置されている。なお、各第４開口部３９の２辺の方向（第３方向）と各第２開口部１９の長手方向（第１方向）とのなす角度は、４５°以上９０°以下の範囲で設定することができる。

また、各第４開口部３９は、その長手方向と表示部のエッジ３０をなす直線の方向とが９０°若しくはそれに近い角度で交差するように配置されている。そして、各第４開口部３９と各第２開口部１９との間には所定幅の隙間領域３３が設けられている。この隙間領域３２は、各第２開口部１９と各第４開口部３９とが結合しないようにするための領域である。

図３は、図２（Ａ）に例示した第１電極と図２（Ｂ）に例示した第２電極を重ね合わせて示した平面図である。図示のように、各第１開口部１８と各第２開口部１９は、互いに重なることなくＸ方向において交互に配置されている。図示の例では、隣り合う第１開口部１８と第２開口部１９との間隔がほぼ均等である。また、各第３開口部３８と各第４開口部３９は、互いに重なることなく交互に配置されている。図示の例では、隣り合う第３開口部３８と第４開口部３９との間隔がほぼ均等である。また、第１電極１３に設けられた隙間領域３２と第２電極に設けられた隙間領域３３とは、ほぼ重なるように配置されている。また、本実施形態では、第１偏光板２１と第２偏光板２２は、それぞれの各吸収軸Ａ，Ｐが互いに直交し、かつ吸収軸Ａ、吸収軸ＰのそれぞれがＸ方向、Ｙ方向のいずれに対しても４５°の角度をなして配置されている。

図４は、実施例の液晶表示装置の電圧印加時における配向組織の観察結果を示す図である。ここでは実施例として以下の条件で液晶表示装置を作製した。
（１）各第１開口部１８と各第２開口部１９の長手方向の長さ（スリット長）を０．１ｍｍ、短手方向の長さ（スリット幅）を０．０１５ｍｍ、長手方向において隣接する開口部同士の相互間距離を０．０１ｍｍ、短手方向において隣接する第１開口部１８と第２開口部１９のスリット幅方向におけるエッジ間距離（スリット間隔）を０．０３５ｍｍとした。
（２）各第３開口部３８と各第４開口部３９の短手方向の長さ（スリット幅）を０．０１５ｍｍ、短手方向において隣接する第３開口部３８と第４開口部３９のスリット幅方向におけるエッジ間距離（スリット間隔）を０．０３５ｍｍとし、各第３開口部３８および各第４開口部３９の長手方向と各第１開口部１８および各第２開口部１９の長手方向とのなす角度を４５°とした。
（３）各第３開口部３８と各第４開口部３９を配置するためのオフセット領域３１の幅を０．０３ｍｍとし、各隙間領域３２、３３の幅については０．０１ｍｍとした。

図４に示すように、実施例の液晶表示装置では、表示部のエッジ付近において各第３開口部３８と各第４開口部３９の作用により暗領域がほぼ均等（等間隔）に配置されることから、外観観察におけるエッジのギザギザによる輪郭乱れが視認されなくなった。また、各第３開口部３８と各第４開口部３９の長手方向が各偏光板２１、２２の吸収軸と平行または直交であることから、オフセット領域３１における電圧印加時の光抜けを抑制可能であり、コントラスト改善につながることが分かる。

図５は、比較例の液晶表示装置の電圧印加時における配向組織の観察結果を示す図である。ここでは比較例として、各第３開口部３８と各第４開口部３９を設けないこと以外は上記実施例と同条件の液晶表示装置を作製した。図示のように、比較例の液晶表示装置では、各第１開口部１８および各第２開口部１９の長手方向と表示部のエッジの方向が斜交する箇所、特に両者のなす角度が４５°以下の箇所（図中では右側のエッジおよび左側上部のエッジ）において、外観観察におけるエッジのギザギザによる輪郭乱れが視認される。暗領域はエッジに沿って発生している様子が観察される。また、各第１開口部１８および各第２開口部１９を境界にして配向方向が１８０°異なる配向ドメインが形成されており、その影響により暗領域がエッジに沿って間欠的に発生している。このように暗領域が間欠的に発生することが外観上、エッジがギザギザに視認される原因になっていることが分かる。

以上のように、上記した実施形態並びに実施例によれば、複数の開口部を有する電極を用いた液晶表示装置（特にセグメント表示型）における表示部の輪郭形状の乱れを生じにくく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第１開口部１８と各第２開口部１９の配置状態は一例であり、これに限定されない。

また、オフセット領域３１の幅は、外観上視認されにくくするためには０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。同様に、各隙間領域３２、３３の幅についても外観上視認されにくくするためには０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、各第１開口部１８および各第２開口部１９の長手方向と各第３開口部３８および各第４開口部３９の長手方向のなす角度は４５°以上９０°以下の範囲で設定することが好ましい。

また、長手方向において隣接する開口部同士の相互間距離については、各第１開口部１８と各第２開口部１９の相互間距離と、各第３開口部３８と各第４開口部３９の相互間距離とを必ずしも一致させる必要はない。

また、必ずしも各第３開口部３８と各第４開口部３９の両者を設ける必要はなく、いずれか一方だけを設けても同様の効果が得られる。

１１：第１基板
１２：第２基板
１３：第１電極
１４：第２電極
１５：第１配向膜
１６：第２配向膜
１７：液晶層
１８：第１開口部
１９：第２開口部
２１：第１偏光板
２２：第２偏光板
２３、２４：光学補償板
３０：表示部のエッジ
３１：オフセット領域
３２、３３：隙間領域
３８：第３開口部
３９：第４開口部

Claims (4)

1. 対向配置される第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板に設けられた第１電極と、
   前記第２基板に設けられた第２電極と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層、
   を含み、
   前記第１電極と前記第２電極とが重なる領域において表示部が画定されており、
   前記第１電極は、平面視において各々の第１方向の長さが当該第１方向と交差する第２方向の長さよりも大きい複数の第１開口部を有し、
   前記第２電極は、平面視において各々の前記第１方向の長さが当該第１方向と交差する第２方向の長さよりも大きい複数の第２開口部を有し、
   前記複数の第１開口部と前記複数の第２開口部は、少なくとも前記第２方向において交互に配置されており、かつ前記表示部内において当該表示部の外縁に沿って所定幅で設けられたオフセット領域よりも内側に配置されており、
   前記第１電極又は前記第２電極のいずれか一方は、前記表示部の前記オフセット領域内に配置される複数の第３開口部を有し、
   前記複数の第３開口部は、各々、平面視において、前記第１方向及び前記第２方向のいずれとも交差する第３方向に沿った２辺を含んで外縁が画定されている、
   液晶表示装置。
2. 前記第１電極又は前記第２電極の他方は、前記表示部の前記オフセット領域内に配置される複数の第４開口部を有し、
   前記複数の第４開口部は、各々、平面視において、前記第３方向に沿った２辺を含んで外縁が画定されており、かつ、前記複数の第３開口部と互いに重ならずに交互に配置されている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１方向と前記第３方向とのなす角度が略４５°である、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の第１開口部及び前記複数の第２開口部の配置された領域と前記オフセット領域との間に配置される隙間領域を更に備える、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。