JP6440951B2 - 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。

ＶＡ（Vertical Alignment）型の液晶表示素子の一例として、特開２０１２−６３７１１号公報（特許文献１）には、表示領域において所定の表示パターンを表示するために配置された第１電極と、第１電極と対向する第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を備え、第１電極と第２電極のうちのいずれか一方の電極に、規則的に配置された複数のＬ字形状のスリットが形成された液晶表示素子が開示されている。この液晶表示素子において、各Ｌ字形状のスリットは、少なくとも第１電極と第２電極とが重なる領域内で、当該スリットが設けられる電極が、複数の矩形のサブ画素電極であって隣接するサブ画素電極と接続するための接続部を３つの角に有する複数の矩形のサブ画素電極に分割されるように形成されている。この先行技術によれば、ＶＡ型の液晶表示素子における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る、とされている。また、同様な先行技術は、中国特許出願公開第１０１４７７２８０号明細書（特許文献２）にも開示されている。

ところで、上記した先行技術のように複数のスリットを用いてマルチドメイン配向を実現する液晶表示装置において、表示画面の上下方向や左右方向に沿って各スリットを配列した場合には、外観観察上、縦筋状または横筋状の表示ムラが観察される場合がある。

特開２０１２−６３７１１号公報 中国特許出願公開第１０１４７７２８０号明細書

本発明に係る具体的態様は、複数のスリットによってマルチドメイン配向を実現する液晶表示装置において、外観観察での縦筋状または横筋状の表示ムラを防ぐ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）前記第１基板に設けられた第１電極と、（ｃ）前記第２基板に設けられた第２電極と、（ｄ）前記第１基板と前記第２基板の間に配置されており、電圧無印加時において液晶分子の配向方向が前記第１基板及び前記第２基板の各基板面に対して垂直となる垂直配向の液晶層、を含み、（ｅ）前記第１電極と前記第２電極の一方は、少なくとも前記第１電極と前記第２電極の重なる領域に複数の開口部を有し、（ｆ）前記複数の開口部は、それぞれ、第１方向に延在する第１部位と、前記第１方向と交差する第２方向に延在する第２部位とを有し、前記第１方向に沿って複数列に配置されており、隣り合う列同士では前記第２部位の前記第１方向における位置が異なるようにして相互にずらして配置されており、（ｇ）前記複数の開口部のいずれか３つ以上に囲まれて画定される複数の領域は、隣り合う列又は行同士で相互にずれて配置されており、（ｈ）前記液晶層は、電圧印加時に前記複数の領域の各々において前記液晶分子が３６０°方位に配向する、液晶表示装置である。

上記構成によれば、複数のスリットによってマルチドメイン配向を実現する液晶表示装置において、外観観察での縦筋状または横筋状の表示ムラを防ぐことが可能となる。

前記複数の開口部の各々は、平面視において、前記第１部位と前記第２部位の各々の一端側が結合したＬ字形状を有する、ことも好ましい。また、前記複数の開口部の各々は、平面視において、前記第１部位の前記第１方向における中間部と前記第２部位の一端側が結合したＴ字形状を有する、ことも好ましい。また、前記複数の開口部の各々は、平面視において、前記第１部位が屈曲しており、当該第１部位の屈曲した部分と前記第２部位の一端部が結合したＹ字形状を有する、ことも好ましい。

前記複数の領域は、隣り合う列又は行同士で相互に半ピッチずれて配置されている、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は、液晶表示装置の電極構造例を示す平面図である。 図３（Ａ）は、各開口部の構造例を示す平面図である。図３（Ｂ）は、各開口部の比較例を示す平面図である。 図４（Ａ）は、各開口部の構造例を示す平面図である。図４（Ｂ）は、各開口部の比較例を示す平面図である。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、各開口部の構造例を示す平面図である。 図６（Ａ）は、上記した図３（Ａ）に示したＬ字形状の各開口部を有する実施例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。図６（Ｂ）は、上記した図３（Ｂ）に示した各開口部を有する比較例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。 図７（Ａ）は、上記した図４（Ａ）に示したＴ字形状の各開口部を有する実施例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。図７（Ｂ）は、上記した図４（Ｂ）に示した各開口部を有する比較例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。図７（Ｃ）は、上記した図５（Ａ）に示した変形Ｌ字形状の各開口部を有する実施例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。

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。図２は、液晶表示装置の電極構造例を示す平面図である。図２に示すように本実施形態の液晶表示装置は、第１電極１３と第２電極１４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。また、第２電極１４には複数の開口部１８が設けられている。

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３（Ａ）、図４（Ａ）、図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、各開口部の構造例を示す平面図である。また、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）は、各開口部の比較例を示す平面図である。各図は、図２に円形で示したａ部の拡大図である。以下、各図を参照しながら各開口部１８の平面視における構造について詳細に説明する。

図３（Ａ）に示す構造例の各開口部１８は、平面視において、上下方向（第１方向）に長い部位と左右方向（第２方向）に長い部位を結合したＬ字形状を有する。各開口部１８は、上下方向に沿って複数列に配置されており、隣り合う列同士では、各開口部１８の位置が相互に半ピッチずれて配置されており、左右方向に長い部位の位置が相互に異なるように配置されている。ある列において上下方向に隣り合う２つの開口部１８とそれらに対して右方向に隣り合う２つの開口部１８によって囲まれた矩形領域３１は、上下方向に列をなして配置されている。これらの矩形領域３１も、隣り合う列同士では、各矩形領域３１の位置が相互に半ピッチずれて配置されている。それにより、全体としてみると、各矩形領域３１は、左右方向において規則的に市松状に配置されることになる。各矩形領域３１では、矩形状の１つの配向ドメインが形成され、この配向ドメイン内では３６０°方位に液晶分子が配向する配向組織が得られる。なお、各開口部１８の上下方向に長い部位と左右方向に長い部位が結合せずに分断されていてもよい。この場合でも同様の効果が得られる。いずれも場合においても、各矩形領域３１が市松状に配置されることで外観観察における横筋状の表示ムラが抑制される。

図３（Ｂ）に示す比較例の各開口部１１８は、平面視形状が上記した各開口部１８と同様のＬ字形状であり、それらによって各矩形領域１３１が画定されることも同様であるが、各矩形領域１３１の配置状態が異なる。具体的には、各矩形領域１３１は、上下方向に沿って複数列かつ左右方向に複数行をなすように規則的に配置されており、全体としてはマトリクス状に配置されている。このように各矩形領域１３１が配置された場合には、明表示状態を外観観察した際において特に液晶表示装置の表示面法線を基準に斜めから観察した際に縦筋状または横筋状の表示ムラを生じる場合がある。これは、各矩形領域１３１が上下方向に列をなし、左右方向に行をなしてそれぞれ直線上に配置されていることに起因していると考えられる。

図４（Ａ）に示す構造例の各開口部１８は、平面視において、上下方向に長い部位と左右方向に長い部位を結合したＴ字形状（横向きＴ字形状）を有する。各開口部１８は、上下方向に沿って複数列に配置されており、隣り合う列同士では、各開口部１８の位置が相互に半ピッチずれて配置されている。ある列において上下方向に隣り合う２つの開口部１８とそれらに対して右方向に隣り合う１つの開口部１８によって囲まれた矩形領域３１は、上下方向に列をなして配置されている。これらの矩形領域３１も、隣り合う列同士では、各矩形領域３１の位置が相互に半ピッチずれて配置されている。それにより、全体としてみると、各矩形領域３１は、左右方向において市松状に配置されることになる。各矩形領域３１では、矩形状の１つの配向ドメインが形成され、この配向ドメイン内では３６０°方位に配向する配向組織が得られる。なお、各開口部１８の上下方向に長い部位と左右方向に長い部位が結合せずに分断されていてもよい。この場合でも同様の効果が得られる。いずれも場合においても、各矩形領域３１が市松状に配置されることで外観観察における横筋状の表示ムラが抑制される。

図４（Ｂ）に示す比較例の各開口部１１８は、平面視形状が上記した各開口部１８と同様のＴ字形状であり、それらによって各矩形領域１３１が画定されることも同様であるが、各矩形領域１３１の配置状態が異なる。具体的には、各矩形領域１３１は、上下方向に沿って複数列かつ左右方向に複数行をなすように配置されており、全体としてはマトリクス状に配置されている。このように各矩形領域１３１が配置された場合には、明表示状態を外観観察した際において特に液晶表示装置の表示面法線を基準に斜めから観察した際に縦筋状または横筋状の表示ムラを生じる場合がある。これは、各矩形領域１３１が上下方向に列をなし、左右方向に行をなしてそれぞれ直線上に配置されていることに起因していると考えられる。

図５（Ａ）に示す構造例の各開口部１８は、上記した図３（Ａ）にて示したＬ字形状の開口部の変形例である。図３（Ａ）の構造例と異なる点は、各開口部１８の左右方向に長く構成されていた部位がこの左右方向を基準として反時計回りに所定角度（図示の例では１５°）だけ回転した位置に配置されている点である。これにより、各開口部１８を形作る２つの部位のなす角が鋭角になる。各矩形領域３１の平面視形状は平行四辺形状となり、それらの配置については上記と同様の市松状である。なお、各開口部１８を形作る２つの部位のなす角は鈍角であってもよい。また、各開口部１８を形作る２つの部位のなす角が鋭角のものと鈍角のものとを上下方向あるいは左右方向において交互に配置してもよい。また、各開口部１８の上下方向に長く構成されていた部位を時計回りまたは反時計回りに所定角度だけ回転した位置に配置してもよい。

図５（Ｂ）に示す構造例の各開口部１８は、上記した図４（Ａ）にて示したＴ字形状の開口部の変形例である。図４（Ａ）の構造例と異なる点は、各開口部１８の上下方向に長く構成されていた部位がそれらの中央部で屈曲しており、各開口部１８を全体としてみるとＹ字形状となっている点である。このため、各開口部１８に囲まれた領域の平面視形状は図示のように六角形領域３１ａとなり、それらの配置については上記と同様の市松状である。

（実施例）
次に、上記した構造例のいくつかに関する実施例並びに比較例を説明する。

図６（Ａ）は、上記した図３（Ａ）に示したＬ字形状の各開口部を有する実施例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。ここでは、各開口部の上下方向に長い部位および左右方向に長い部位のそれぞれの長さ（スリット長）を７５μｍ、各部位の幅（スリット幅）を１０μｍ、各開口部１８の上下方向および左右方向のそれぞれにおける配置ピッチを８５μｍに設定した。図示のように各矩形領域は市松状に配置され、それぞれのドメイン内では３６０°方位に配向している配向組織が観察された。この実施例の液晶表示装置の明表示状態を外観観察し、表示面法線を基準に斜め方向から観察したときにも横筋状の表示ムラが視認されないことが確認された。

図６（Ｂ）は、上記した図３（Ｂ）に示した各開口部を有する比較例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。ここでは、各開口部の上下方向に長い部位および左右方向に長い部位のそれぞれの長さ（スリット長）を５０μｍ、各部位の幅（スリット幅）を１０μｍ、各開口部１１８の上下方向および左右方向のそれぞれにおける配置ピッチを６０μｍに設定した。図示のように各矩形領域はマトリクス状に配置され、それぞれの配向ドメイン内では３６０°方位に液晶分子が配向している配向組織が観察された。この比較例の液晶表示装置の明表示状態を外観観察し、表示面法線を基準に斜め方向から観察したところ縦筋状または横筋状の表示ムラが視認される場合があった。

図７（Ａ）は、上記した図４（Ａ）に示したＴ字形状の各開口部を有する実施例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。ここでは、各開口部の上下方向に長い部位および左右方向に長い部位のそれぞれの長さ（スリット長）を７５μｍ、各部位の幅（スリット幅）を１０μｍ、各開口部１８の上下方向および左右方向のそれぞれにおける配置ピッチを８５μｍに設定した。図示のように各矩形領域は市松状に配置され、それぞれの配向ドメイン内では３６０°方位に液晶分子が配向している配向組織が観察された。この実施例の液晶表示装置の明表示状態を外観観察し、表示面法線を基準に斜め方向から観察したときにも横筋状の表示ムラが視認されないことが確認された。

図７（Ｂ）は、上記した図４（Ｂ）に示した各開口部を有する比較例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。ここでは、各開口部の上下方向に長い部位の長さ（スリット長）を９０μｍ、各開口部の左右方向に長い部位のそれぞれの長さ（スリット長）を１００μｍ、各部位の幅（スリット幅）を１０μｍ、各開口部１１８の上下方向および左右方向のそれぞれにおける配置ピッチを１２０μｍに設定した。図示のように各矩形領域はマトリクス状に配置され、それぞれの配向ドメイン内では３６０°方位に液晶分子が配向している配向組織が観察された。この比較例の液晶表示装置の明表示状態を外観観察し、表示面法線を基準に斜め方向から観察したところ縦筋状または横筋状の表示ムラが視認される場合があった。

図７（Ｃ）は、上記した図５（Ａ）に示した変形Ｌ字形状の各開口部を有する実施例の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。ここでは、各開口部の上下方向に長い部位および左右方向に長い部位のそれぞれの長さ（スリット長）を７５μｍ、各部位の幅（スリット幅）を１０μｍ、各開口部１８の上下方向および左右方向のそれぞれにおける配置ピッチを８５μｍに設定した。図示のように各矩形領域は市松状に配置され、それぞれの配向ドメイン内では３６０°方位に液晶分子が配向している配向組織が観察された。この実施例の液晶表示装置の明表示状態を外観観察し、表示面法線を基準に斜め方向から観察したときにも横筋状の表示ムラが視認されないことが確認された。

以上のような実施形態並びに実施例によれば、複数のスリットによってマルチドメイン配向を実現する液晶表示装置において、外観観察での縦筋状または横筋状の表示ムラを防ぐことが可能となる。

なお、本発明は上記した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、上記した実施形態等においては一方の電極にのみ各開口部が設けられていたが、両方の電極に各開口部が設けられていてもよい。

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：開口部
２１：第１偏光板
２２：第２偏光板
２３、２４：光学補償板
３１：矩形領域
３１ａ：六角形領域

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ており、電圧無印加時において液晶分子の配向方向が前記第１基板及び前記第２基板の各基板面に対して垂直となる垂直配向の液晶層、
   を含み、
   前記第１電極と前記第２電極の一方は、少なくとも前記第１電極と前記第２電極の重なる領域に複数の開口部を有し、
   前記複数の開口部は、それぞれ、第１方向に延在する第１部位と、前記第１方向と交差する第２方向に延在する第２部位とを有し、前記第１方向に沿って複数列に配置されており、隣り合う列同士では前記第２部位の前記第１方向における位置が異なるようにして相互にずらして配置されており、
   前記複数の開口部のいずれか３つ以上に囲まれて画定される複数の領域は、隣り合う列又は行同士で相互にずれて配置されており、
   前記液晶層は、電圧印加時に前記複数の領域の各々において前記液晶分子が３６０°方位に配向する、
   液晶表示装置。
2. 前記複数の開口部の各々は、平面視において、前記第１部位と前記第２部位の各々の一端側が結合したＬ字形状を有する、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数の開口部の各々は、平面視において、前記第１部位の前記第１方向における中間部と前記第２部位の一端側が結合したＴ字形状を有する、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の開口部の各々は、平面視において、前記第１部位が屈曲しており、当該第１部位の屈曲した部分と前記第２部位の一端部が結合したＹ字形状を有する、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の領域は、隣り合う列又は行同士で相互に半ピッチずれて配置されている、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶表示装置。