JP6772001B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

表示装置の一例として、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）モードの液晶表示装置が知られている。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶層を介して対向する一対の基板のうちの一方に画素電極及び共通電極が設けられ、これら電極間に発生する横電界を利用して液晶層の液晶分子の配向を制御する。また、画素電極及び共通電極を異なる層に配置し、これらの電極間に発生するフリンジ電界を利用して液晶分子の配向を制御するＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶表示装置が実用化されている。

一方で、下記の特許文献１には、画素電極及び共通電極を異なる層に配置するとともに、液晶層に近い側の電極にスリットを設け、このスリットの幅方向における両側辺の近傍の液晶分子を互いに逆方向に回転させる液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置はＦＦＳモードとは明確に異なる方式であり、従来のＦＦＳモードに比べて応答速度を速めるとともに配向安定性を向上させることができる。以下、この種の液晶表示装置の構成を、高速応答モードと呼ぶ。

特開２０１３−１０９３０９号公報 特開２０１４−７１３０９号公報

高速応答モードの液晶表示装置において、配向安定性のさらなる改善が求められている。そこで、本開示の一態様における目的は、配向安定性を一層高めた高速応答モードの液晶表示装置を提供することである。

一実施形態に係る液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、遮光層と、前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶分子を含む液晶層と、を有する。前記第１基板は、第１方向に沿って延在する複数の走査信号線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延在する複数の映像信号線と、前記映像信号線に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極と対向し、前記画素電極との間で電界を発生させて前記液晶分子を回転させる共通電極と、第１領域と第２領域とを有する複数の副画素領域と、を備える。前記副画素領域は、一対の前記走査信号線と、一対の前記映像信号線とで囲まれた領域である。前記遮光層は、前記複数の走査信号線と前記複数の映像信号線に沿って形成され、前記副画素領域に対応した複数の開口部を有する。前記第１領域は前記画素電極がある領域であり、前記第２領域は前記画素電極がない領域である。前記副画素領域は、前記第１方向において第１側と第２側とを有する。前記第１領域は、前記第２側に隣接して形成され前記第２方向に延在する軸領域と、前記軸領域から前記第１側に向けて前記第１方向に延在する複数の枝領域と、を含む。前記第２領域は、隣り合う前記枝領域の間において、前記第１方向に延在する複数の隙間領域を含む。前記軸領域は、前記枝領域が接続される接続領域と、前記隙間領域と隣り合う非接続領域と、を含む。前記軸領域は、前記接続領域において、前記第２側の縁部に凹部を有し、前記遮光層と重畳している。前記凹部の前記第１方向における深さは、前記接続領域の前記第１方向における長さの１／３以上である。

図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る液晶表示装置の概略的な等価回路を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置の断面の一部を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る液晶表示装置が備える副画素の概略的な平面図である。 図５は、図４に示した画素電極の部分拡大図である。 図６は、電界の非発生時における液晶分子の初期配向状態を示す図である。 図７は、電界の発生時における液晶分子の配向状態を示す図である。 図８は、本実施形態との比較例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る画素電極の一部を示す概略的な平面図である。 図１０は、第３実施形態に係る画素電極の一部を示す概略的な平面図である。 図１１は、第４実施形態に係る画素電極の一部を示す概略的な平面図である。 図１２は、第５実施形態に係る液晶表示装置の断面の一部を示す図である。 図１３は、第５実施形態に係る共通電極の概略的な平面図である。 図１４は、図１３に示した画素電極の部分拡大図である。

いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。

各実施形態においては、液晶表示装置の一例として、透過型の液晶表示装置を開示する。ただし、各実施形態は、他種の表示装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。他種の表示装置としては、例えば、外光を利用して画像を表示する反射型の液晶表示装置や、透過型と反射型の双方の機能を備えた液晶表示装置などが想定される。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置１（以下、表示装置１と呼ぶ）の概略的な構成を示す斜視図である。表示装置１は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、ウェアラブル端末等の種々の装置に用いることができる。

表示装置１は、表示パネル２と、表示パネル２に対向するバックライト３と、表示パネル２を駆動するドライバＩＣ４と、表示パネル２及びバックライト３の動作を制御する制御モジュール５と、表示パネル２及びバックライト３へ制御信号を伝達するフレキシブル回路基板ＦＰＣ１，ＦＰＣ２とを備えている。

本実施形態において、第１方向Ｄ１は後述する枝領域４０が延出する方向であり、第２方向Ｄ２は後述する軸領域３０が延出する方向である。図１においては、第１方向Ｄ１は、表示パネル２の短辺に沿う方向にも該当する。第２方向Ｄ２は、例えば表示パネル２の長辺に沿う方向にも該当する。図示した例において、各方向Ｄ１，Ｄ２は互いに垂直に交わるが、各方向Ｄ１，Ｄ２は他の角度で交わってもよい。

表示パネル２は、互いに対向する第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２と、各基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間に配置された液晶層（後述の液晶層ＬＣ）とを備えている。表示パネル２は、画像を表示する表示領域ＤＡを有している。表示パネル２は、例えば、表示領域ＤＡにおいて、各方向Ｄ１，Ｄ２にマトリクス状に並ぶ複数の画素ＰＸを備えている。

図２は、表示装置１の概略的な等価回路を示す図である。表示装置１は、第１ドライバＤＲ１と、第２ドライバＤＲ２と、第１ドライバＤＲ１に接続された複数の走査信号線Ｇと、第２ドライバＤＲ２に接続された複数の映像信号線Ｓとを備えている。各走査信号線Ｇは、表示領域ＤＡにおいて第１方向Ｄ１に延びるとともに第２方向Ｄ２に並んでいる。各映像信号線Ｓは、表示領域ＤＡにおいて第２方向Ｄ２に延びるとともに第１方向Ｄ１に並び、各走査信号線Ｇと交差している。

表示装置１は、複数の副画素領域Ａを有している。副画素領域Ａは、平面視において、各走査信号線Ｇ及び各映像信号線Ｓによって区画された領域である。各副画素領域Ａには、副画素ＳＰが形成される。本実施形態においては、１つの画素ＰＸが赤色、緑色、青色をそれぞれ表示する副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢを１つずつ含む場合を想定する。但し、画素ＰＸは、白色を表示する副画素ＳＰなどをさらに含んでもよいし、同一の色に対応する複数の副画素ＳＰを含んでもよい。

各副画素ＳＰは、スイッチング素子ＳＷと、画素電極ＰＥと、画素電極ＰＥに対向する共通電極ＣＥとを備えている。共通電極ＣＥは、複数の副画素ＳＰに亘って形成されている。スイッチング素子ＳＷは、走査信号線Ｇ、映像信号線Ｓ、及び画素電極ＰＥと接続されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷを介して映像信号線Ｓと電気的に接続されている。

第１ドライバＤＲ１は、各走査信号線Ｇに対して走査信号を順次供給する。第２ドライバＤＲ２は、各映像信号線Ｓに対して映像信号を選択的に供給する。あるスイッチング素子ＳＷに対応する走査信号線Ｇに走査信号が供給され、かつこのスイッチング素子ＳＷに接続された映像信号線Ｓに映像信号が供給されると、この映像信号に応じた電圧が画素電極ＰＥに印加される。このとき画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に生じる電界によって、液晶層ＬＣの液晶分子の配向が電圧の印加されていない初期配向状態から変化する。このような動作により、表示領域ＤＡに画像が表示される。

図３は、表示装置１の断面の一部を示す図である。この図においては、１つの画素ＰＸに含まれる副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの第１方向Ｄ１に沿う断面を示している。
第１基板ＳＵＢ１は、光透過性を有するガラス基板や樹脂基板などの第１絶縁基板１０を備えている。第１絶縁基板１０は、第２基板ＳＵＢ２と対向する第１主面１０Ａと、第１主面１０Ａの反対側の第２主面１０Ｂとを有している。さらに、第１基板ＳＵＢ１は、スイッチング素子ＳＷと、画素電極ＰＥと、共通電極ＣＥと、第１絶縁層１１と、第２絶縁層１２と、第１配向膜１３とを備えている。

スイッチング素子ＳＷは、第１絶縁基板１０の第１主面１０Ａに設けられ、第１絶縁層１１によって覆われている。なお、図３においては、走査信号線Ｇや映像信号線Ｓの図示を省略している。さらに、図３においては、スイッチング素子ＳＷを簡略化して示している。実際には、第１絶縁層１１が複数の層を含んでおり、スイッチング素子ＳＷはこれらの層に形成された半導体層や各種電極を含む。

図３の例において、画素電極ＰＥは副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢに対して１つずつ設けられており、共通電極ＣＥは副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢに亘って設けられている。共通電極ＣＥは、第１絶縁層１１の上に形成され、各画素電極ＰＥに対向する位置において開口部１４を有している。共通電極ＣＥは、第２絶縁層１２によって覆われている。

画素電極ＰＥは、第２絶縁層１２の上に形成され、共通電極ＣＥと対向している。各画素電極ＰＥは、開口部１４を通じてそれぞれ副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢのスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの透明な導電材料で形成することができる。第１配向膜１３は、画素電極ＰＥを覆い、液晶層ＬＣと接している。

一方、第２基板ＳＵＢ２は、光透過性を有するガラス基板や樹脂基板などの第２絶縁基板２０を備えている。第２絶縁基板２０は、第１基板ＳＵＢ１と対向する第１主面２０Ａと、第１主面２０Ａの反対側の第２主面２０Ｂとを有している。さらに、第２基板ＳＵＢ２は、カラーフィルタ２１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）と、遮光層２２と、オーバーコート層２３と、第２配向膜２４とを備えている。なお、遮光層２２は、第１基板ＳＵＢ１に備えられていてもよい。

遮光層２２は、平面視において、副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの境界に配置されている。オーバーコート層２３は、カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを覆うとともに、これらカラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの表面を平坦化している。第２配向膜２４は、オーバーコート層２３を覆っており、液晶層ＬＣと接している。

各配向膜１３，２４は、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子を初期配向方向に配向する機能を有している。一例として、各配向膜１３，２４は、ポリイミドなどの高分子膜に紫外線を照射して異方性を持たせる光配向処理が施された光配向膜である。但し、各配向膜１３，２４は、ラビング処理が施されたラビング配向膜であってもよい。また、各配向膜１３，２４のいずれか一方が光配向膜であり、他方がラビング配向膜であってもよい。

図３の例において、第１絶縁基板１０の第２主面１０Ｂには、第１偏光板ＰＬ１を含む第１光学素子ＯＤ１が配置されている。また、第２絶縁基板２０の第２主面２０Ｂには、第２偏光板ＰＬ２を含む第２光学素子ＯＤ２が配置されている。

図４は、副画素ＳＰの一例を概略的に示す平面図である。第２方向Ｄ２に隣り合う２本の走査信号線Ｇと、第１方向Ｄ１に隣り合う２本の映像信号線Ｓとで囲われた、上述の副画素領域Ａが形成されている。副画素領域Ａは、第１方向Ｄ１において、第１側ＳＤ１（図中の右側）と第２側ＳＤ２（図中の左側）とを有している。

副画素領域Ａは、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２とを有している。図４においては、第１領域Ａ１にドットの模様を付している。第２領域Ａ２は、副画素領域Ａから第１領域Ａ１を除いた形状である。

第１領域Ａ１は、軸領域３０と、複数の枝領域４０とを有している。軸領域３０は、第２方向Ｄ２に延在し、副画素領域Ａにおける第２側ＳＤ２に配置されている。各枝領域４０は、軸領域３０から第１側ＳＤ１に向けて、第１方向Ｄ１に延在している。枝領域４０は、例えば先端に向けて先細る形状である。

さらに図４において、第１領域Ａ１は、端部領域５０を有している。端部領域５０は、枝領域４０と同じく、軸領域３０から第１側ＳＤ１に向けて、第１方向Ｄ１に延在している。端部領域５０は、第２方向Ｄ２における幅が枝領域４０よりも大きい。

第２領域Ａ２は、第２方向Ｄ２において隣り合う２つの枝領域４０の間において、第１方向Ｄ１に延在する隙間領域６０を有している。隙間領域６０は、端部領域５０と端部領域５０に隣り合う枝領域４０との間にも形成されている。

図４の例においては、各枝領域４０が全て同じ形状であり、且つ等ピッチで第２方向Ｄ２に配列されている。同様に、各隙間領域６０が全て同じ形状であり、且つ等ピッチで第２方向Ｄ２に配列されている。但し、各枝領域４０及び各隙間領域６０の形状やピッチは全て同じである必要はなく、一部が異なってもよい。

第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の一方は画素電極ＰＥがある領域であり、他方は画素電極ＰＥがない領域である。図４の例では、第１領域Ａ１に画素電極ＰＥが形成され、第２領域Ａ２に画素電極ＰＥが形成されていない。すなわち、本実施形態において、第１領域Ａ１の形状は画素電極ＰＥの形状に相当する。

スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを備えている。半導体層ＳＣは、接続位置Ｐ１において映像信号線Ｓに接続され、接続位置Ｐ２において画素電極ＰＥに接続されている。図４の例において、接続位置Ｐ２は、端部領域５０に含まれる。半導体層ＳＣは、図中上側の走査信号線Ｇと２回交差している。すなわち、ここではスイッチング素子ＳＷがダブルゲート型である場合を例示している。但し、スイッチング素子ＳＷは、走査信号線Ｇと１回のみ交差するシングルゲート型であってもよい。

図４においては、遮光層２２の縁部を１点鎖線で示している。遮光層２２は、走査信号線Ｇ、映像信号線Ｓ、及びスイッチング素子ＳＷと重畳している。さらに図４の例において、遮光層２２は、軸領域３０の全てと重畳するとともに、枝領域４０の根本（軸領域３０との接続位置の近傍）及び先端と重畳している。なお、遮光層２２は、軸領域３０の一部と重畳しなくてもよい。また、遮光層２２は、枝領域４０の根本及び先端と重畳しなくてもよい。

図３に示した第１配向膜１３及び第２配向膜２４には、第１方向Ｄ１と平行な配向処理方向ＡＤに沿って配向処理が施されている。これにより、第１配向膜１３及び第２配向膜２４は、液晶分子を配向処理方向ＡＤと平行な初期配向方向に配向する機能を有している。すなわち、本実施形態においては、枝領域４０の延出方向と、液晶分子の初期配向方向とが一致している。

続いて、画素電極ＰＥ（第１領域Ａ１）の形状の詳細について説明する。図５は、図４に示した画素電極ＰＥの部分拡大図である。枝領域４０は、第２方向Ｄ２において第１辺４１と第２辺４２とを有している。さらに、枝領域４０は、先端において、第１辺４１及び第２辺４２を繋ぐ頂辺４３を有している。隣り合う２本の枝領域４０の間において、軸領域３０は、底辺３１を有している。第１辺４１は配向処理方向ＡＤに対して時計回りに鋭角である角度θ（例えば約１.０度）だけ傾いており、第２辺４２は配向処理方向ＡＤに対して反時計回りに角度θだけ傾いている。

底辺３１及び第１辺４１により角部Ｃ１が形成され、第１辺４１及び頂辺４３により角部Ｃ２が形成され、底辺３１及び第２辺４２により角部Ｃ３が形成され、第２辺４２及び頂辺４３により角部Ｃ４が形成されている。

軸領域３０は、枝領域４０が接続される接続領域３３と、隙間領域６０と第１方向Ｄ１において隣り合う非接続領域３４とを有している。接続領域３３と非接続領域３４は、第２方向Ｄ２において交互に並んでいる。

軸領域３０は、底辺３１の反対側に、縁部３２を有している。縁部３２は、第２側ＳＤ２における軸領域３０の側辺に相当する。縁部３２は、非接続領域３４に設けられた平坦部１０１と、接続領域３３に設けられた傾斜部１０２，１０３とを有している。平坦部１０１、傾斜部１０２、傾斜部１０３は、この順で第２方向Ｄ２に繰り返し形成されている。平坦部１０１は、第２方向Ｄ２と平行に延びている。傾斜部１０２，１０３は、各方向Ｄ１，Ｄ２と交差する方向に延びている。

平坦部１０１及び傾斜部１０２，１０３により、第２側ＳＤ２に突出する突出部３５と、第１側ＳＤ１に窪む凹部３６とが第２方向Ｄ２に交互に形成される。突出部３５は、隙間領域６０と第１方向Ｄ１に並んでいる。凹部３６は、枝領域４０と第１方向Ｄ１に並んでいる。図５の例においては、凹部３６が接続領域３３に設けられている。また、突出部３５は、隣り合う凹部３６の間に相当する部分、すなわち非接続領域３４に相当する。例えば図示したように、平面視において、凹部３６は、傾斜部１０２，１０３を有する三角形状である。また、平面視において、突出部３５は、平坦部１０１と傾斜部１０２，１０３とを有する台形状である。凹部３６及び突出部３５の形状はこれに限定されず、例えば凹部３６が台形状であってもよいし、突出部３５が三角形状であってもよい。

接続領域３３とその上下に配置された２つの非接続領域３４との境界（或いは突出部３５と凹部３６との境界）には、それぞれ屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２が形成される。図５の例において、屈曲部ＢＰ１は平坦部１０１と傾斜部１０２とで構成され、屈曲部ＢＰ２は平坦部１０１と傾斜部１０３とで構成されている。例えば、屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２は、それぞれ枝領域４０の各辺４１，４２の延長線上に位置することが好ましい。

接続領域３３の第２方向Ｄ２における長さはＬ１であり、非接続領域３４の第２方向Ｄ２における長さはＬ２である。長さＬ２が長さＬ１より大きいことが好ましいが（Ｌ２＞Ｌ１）、長さＬ２が長さＬ１以下の構成を採用することも可能である（Ｌ２≦Ｌ１）。

突出部３５の第１方向Ｄ１における長さ（高さ）は、Ｌ３である。なお、長さＬ３は、凹部３６の第１方向Ｄ１における長さ（深さ）に相当する。非接続領域３４の第１方向Ｄ１における長さ（幅）は、Ｌ４である。接続領域３３の第１方向Ｄ１における最大長さもＬ４である。一例として、長さＬ３は、１μｍ以上が好ましい。また、長さＬ３は、長さＬ４の１／３以上であることが好ましい。

枝領域４０の第１方向Ｄ１における長さは、Ｌ５である。枝領域４０は、表示に実質的に寄与する領域である。上述の通り、軸領域３０は遮光層２２と重畳している。したがって、突出部３５の長さＬ３が枝領域４０の長さＬ５に対して大きすぎると、表示に寄与しない領域が大きくなり、表示品位が低下する。この観点から、非接続領域３４の第１方向Ｄ１における長さＬ４は、接続領域３３と枝領域４０の第１方向Ｄ１における合計幅（Ｌ４＋Ｌ５）の５分の１以下であることが好ましい。
突出部３５及び凹部３６は図５に示した例に限られず、後述の第２乃至４実施形態に示す形状など、種々変形可能である。

本実施形態における画素電極ＰＥの形状によれば、一般的なＦＦＳモードよりも応答速度の速い高速応答モードを実現することができる。なお、ここにいう応答速度は、例えば、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間への電圧印加により液晶層ＬＣの光の透過率を所定レベルの間で遷移させる際の速度として定義することができる。

高速応答モードの動作原理につき、図６及び図７を用いて説明する。
図６は、画素電極ＰＥ（第１領域Ａ１）の一部と、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＭの初期配向状態とを示す図である。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されていないオフ状態において、液晶分子ＬＭは、図６に示すようにその長軸が配向処理方向ＡＤと一致するように初期配向される。

一般的に広く使用されているＦＦＳモードにおいて、２つの電極間にフリンジ電界が形成された場合、液晶分子は全て同一の方向に回転する。しかし、高速応答モードにおける液晶分子の回転は、ＦＦＳモードの液晶分子の回転とは異なっている。

図７は、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間に電圧が印加されたオン状態における液晶分子ＬＭの配向状態を示す図である。図中に符号ＥＬ１，ＥＬ２で示すラインは、画素電極ＰＥの周囲に生じる電界の等電位線の一例である。本実施形態における液晶分子ＬＭは、誘電率異方性が正（ポジ型）である。そのため、図６に示したオフ状態から画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間に電圧が印加されると、これにより生じる電界の方向に対して長軸が平行となる（或いは等電位線ＥＬ１，ＥＬ２に直交する）ように液晶分子ＬＭを回転させる力が働く。

角部Ｃ１，Ｃ２の近傍においては、液晶分子ＬＭが実線矢印で示す第１回転方向Ｒ１に回転する。また、角部Ｃ３，Ｃ４の近傍においては、液晶分子ＬＭが破線矢印で示す第２回転方向Ｒ２に回転する。第１回転方向Ｒ１及び第２回転方向Ｒ２は、互いに異なる方向（反対の回転方向）である。

角部Ｃ１〜Ｃ４は、第１辺４１及び第２辺４２の近傍における液晶分子ＬＭの回転方向を制御する配向制御機能（換言すると、配向を安定化する機能）を有している。すなわち、第１辺４１の近傍の液晶分子ＬＭは、角部Ｃ１，Ｃ２の近傍における液晶分子ＬＭの回転の影響を受けて、第１回転方向Ｒ１に回転する。また、第２辺４２の近傍の液晶分子ＬＭは、角部Ｃ３，Ｃ４の近傍における液晶分子ＬＭの回転の影響を受けて、第２回転方向Ｒ２に回転する。一方で、第２方向Ｄ２における枝領域４０の中心及び隙間領域６０の中心の近傍においては、第１回転方向Ｒ１に回転する液晶分子ＬＭと第２回転方向Ｒ２に回転する液晶分子ＬＭとが拮抗している。このため、このような領域の液晶分子ＬＭは、初期配向状態に維持され、殆ど回転しない。

このように、高速応答モードにおいては、各辺４１，４２の近傍において、根本から先端まで液晶分子ＬＭの回転方向が揃う。これにより、電圧印加時における応答速度を速めるとともに、液晶分子ＬＭの回転方向のバラつきを抑えて配向安定性を高めることが可能となる。

なお、枝領域４０において、各辺４１，４２が配向処理方向ＡＤに対して傾いていることも、配向安定性の向上に寄与している。すなわち、配向処理方向ＡＤに対して傾いた各辺４１，４２の近傍においては、電界の方向が配向処理方向ＡＤに対して直角以外の角度で交わるために、電圧印加時における液晶分子ＬＭの回転方向を概ね一定に定めることができる。

ここで、軸領域３０の縁部３２の近傍に着目する。上述の通り、縁部３２は、突出部３５と凹部３６を有している。等電位線ＥＬ２は、これら突出部３５及び凹部３６の形状に応じて蛇行している。屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２から凹部３６の第２方向Ｄ２における中心にかけては、等電位線ＥＬ２が各方向Ｄ１，Ｄ２と交差する方向に傾く。これにより、屈曲部ＢＰ１の近傍では液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１に回転し、屈曲部ＢＰ２の近傍では液晶分子ＬＭが第２回転方向Ｒ２に回転する。一方で、第２方向Ｄ２における凹部３６の中心及び突出部３５の中心の近傍においては、第１回転方向Ｒ１に回転する液晶分子ＬＭと第２回転方向Ｒ２に回転する液晶分子ＬＭとが拮抗している。このため、このような領域の液晶分子ＬＭは、初期配向状態に維持され、殆ど回転しない。

縁部３２の近傍の液晶分子ＬＭが上記のように回転すると、破線枠で囲ったように、第１辺４１から屈曲部ＢＰ１に亘って液晶分子ＬＭの回転方向が揃い、第２辺４２から屈曲部ＢＰ２に亘って液晶分子ＬＭの回転方向が揃う。さらに、枝領域４０から凹部３６に亘って、これらの第２方向Ｄ２における中心では液晶分子ＬＭが回転しない。同様に、隙間領域６０から突出部３５に亘って、これらの第２方向Ｄ２における中心では液晶分子ＬＭが回転しない。

ここで、本実施形態との比較例を図８に示す。この比較例においては、軸領域３０の縁部３２が第２方向Ｄ２に沿って平坦な場合を想定する。この場合、縁部３２の全体に亘って等電位線ＥＬ２が第２方向Ｄ２と平行となる。すなわち、等電位線ＥＬ２が配向処理方向ＡＤと直交するために、縁部３２の近傍の液晶分子ＬＭが各回転方向Ｒ１，Ｒ２のいずれにも回転し得る不安定な状態となる。例えば、高精細な画素になると電極の大きさも小さくなり、縁部３２近傍の液晶分子ＬＭの各回転方向Ｒ１，Ｒ２は、より不安定になりやすい。例えば、軸領域３０の長さ（図５においては非接続領域３４）が３．５μｍ以下、又は３．０μｍ以下となると、より上述の不安定な回転が起こりやすい。

仮に、第１辺４１の延長線付近にある液晶分子ＬＭが第２回転方向Ｒ２に回転すれば、第１辺４１の近傍と縁部３２の近傍とで液晶分子の回転方向が揃わない。同様に、第２辺４２の延長線付近にある液晶分子ＬＭが第１回転方向Ｒ１に回転すれば、第２辺４２の近傍と縁部３２の近傍とで液晶分子の回転方向が揃わない。このように回転方向が不揃いになると、各辺４１，４２の近傍における応答速度が遅くなる。

一方で、突出部３５或いは凹部３６を縁部３２に設けて等電位線ＥＬ２を図７のように屈曲させると、各辺４１，４２の近傍のみならず縁部３２の近傍まで液晶分子ＬＭの回転方向が揃う。これにより、高速応答モードにおける応答速度を一層高めることが可能となる。
応答速度を高めることで、表示装置１が表示する画像の切り替わりが早くなる。したがって、例えば高品位で映像を表示できるなど、種々の好適な効果を奏する。

なお、画素電極ＰＥ（第１領域Ａ１）の形状は、本実施形態にて開示したものに限られない。以下に、第２乃至第５実施形態として、画素電極ＰＥの形状の変形例を示す。
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態に係る画素電極ＰＥの一部を示す概略的な平面図である。この図に示す画素電極ＰＥにおいて、軸領域３０の縁部３２は、非接続領域３４に設けられた平坦部２０１と、接続領域３３に設けられた平坦部２０２と、各平坦部２０１，２０２の間に設けられた傾斜部２０３，２０４とを有している。平坦部２０１、傾斜部２０３、平坦部２０２、傾斜部２０４は、この順で第２方向Ｄ２に繰り返し形成されている。

平坦部２０１，２０２は、例えば第２方向Ｄ２と平行である。傾斜部２０３，２０４は、例えばそれぞれ枝領域４０の各辺４１，４２と同じ角度で第１方向Ｄ１に対し傾いている。平坦部２０１，２０２及び傾斜部２０３，２０４により、突出部３５と凹部３６とが第２方向Ｄ２に交互に形成される。突出部３５は、平坦部２０１と傾斜部２０３，２０４とを有する台形状である。凹部３６は、平坦部２０２と傾斜部２０３，２０４とを有する台形状である。また、平坦部２０１と傾斜部２０３，２０４との境界に屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２が形成される。これら屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２は、例えば、各辺４１，４２の延長線上に位置する。

図９の例においては、傾斜部２０３，２０４及び平坦部２０１によって構成される突出部３５の形状と、各辺４１，４２及び底辺３１によって構成される隙間領域６０の形状とが相似している。なお、本開示における「相似」は、比較対象となる２つの形状の一方を縮小又は拡大すると他方と完全に一致するという数学上の相似の意味だけでなく、２つの形状が類似しているという意味も含む。例えば図９の例において、傾斜部２０３，２０４及び平坦部２０１がそれぞれ成す角度と、各辺４１，４２及び底辺３１がそれぞれ成す角度とが異なる場合でも、全体として台形状であるという点で突出部３５及び隙間領域６０の形状が類似しており、本開示における「相似」の概念に含まれる。

［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態に係る画素電極ＰＥの一部を示す概略的な平面図である。この図に示す画素電極ＰＥにおいて、軸領域３０の縁部３２は、非接続領域３４に設けられた湾曲部３０１と、接続領域３３に設けられた平坦部３０２とを有している。湾曲部３０１及び平坦部３０２は、第２方向Ｄ２に繰り返し形成されている。

湾曲部３０１は、例えば第２側ＳＤ２に凸の円弧状である。平坦部３０２は、例えば第２方向Ｄ２と平行である。湾曲部３０１及び平坦部３０２により、突出部３５と凹部３６とが第２方向Ｄ２に交互に形成される。また、湾曲部３０１と平坦部３０２との境界に屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２が形成される。これら屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２は、例えば、各辺４１，４２の延長線上に位置する。

図１０の例においては、底辺３１が湾曲部３０１と同様に湾曲している。すなわち、隙間領域６０の第２側ＳＤ２における先端部（底辺３１）は、第２側ＳＤ２に凸の円弧状である。また、枝領域４０の頂辺４３は、第１側ＳＤ１に凸の円弧状である。

第２実施形態と同様に、湾曲部３０１によって構成される突出部３５の形状と、底辺３１によって構成される隙間領域６０の形状とが相似している。例えば、湾曲部３０１と底辺３１の曲率や曲率中心の位置が異なる場合であっても、全体として第２側ＳＤ２に凸となるように湾曲しているという点で突出部３５及び隙間領域６０の形状が類似しており、本開示における「相似」の概念に含まれる。

［第４実施形態］
図１１は、第４実施形態に係る画素電極ＰＥの一部を示す概略的な平面図である。この図に示す画素電極ＰＥにおいて、軸領域３０の縁部３２は、非接続領域３４に設けられた湾曲部４０１と、接続領域３３に設けられた湾曲部４０２とを有している。湾曲部４０１，４０２は、第２方向Ｄ２に繰り返し形成されている。

湾曲部４０１は、第２側ＳＤ２に凸の円弧状である。湾曲部４０２は、第１側ＳＤ１に窪んだ円弧状である。湾曲部４０１，４０２は、滑らかに繋がっており、蛇行形状を形成している。すなわち、湾曲部４０１，４０２により、突出部３５と凹部３６とが第２方向Ｄ２に交互に形成される。本実施形態では、湾曲部４０１，４０２の境界を屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２と定義する。これら屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２は、例えば、各辺４１，４２の延長線上に位置する。
第３実施形態と同様に、湾曲部４０１によって構成される突出部３５の形状と、底辺３１によって構成される隙間領域６０の形状とが相似している。

以上の第２乃至第４実施形態に係る画素電極ＰＥの形状であっても、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が発生した際に、第１辺４１から屈曲部ＢＰ１に亘って液晶分子の回転方向が揃い、第２辺４２から屈曲部ＢＰ２に亘って液晶分子の回転方向が揃う。したがって、第１実施形態と同様に、高速応答モードにおける応答速度を一層高めることが可能となる。

［第５実施形態］
第５実施形態について説明する。ここでは主に第１実施形態との相違点に着目し、第１実施形態と同一の構成については説明を適宜省略する。

本実施形態は、共通電極ＣＥが画素電極ＰＥと液晶層ＬＣとの間に配置されている点で、第１実施形態と相違する。図１２は、第５実施形態に係る表示装置１の断面の一部を示す図である。この図においては、図３と同じく、副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの第１方向Ｄ１に沿う断面を示している。また、走査信号線Ｇや映像信号線Ｓの図示を省略するとともに、スイッチング素子ＳＷを簡略化して示している。

図１２において、画素電極ＰＥは、第１絶縁層１１の上に形成され、第２絶縁層１２で覆われている。共通電極ＣＥは、第２絶縁層１２の上に形成され、第１配向膜１３で覆われている。他の構成は、図３と同様である。

図１３は、共通電極ＣＥの概略的な平面図である。ここでは、主に１つの副画素ＳＰに対応する副画素領域Ａを示している。この図の例において、副画素領域Ａは、図４と同じく第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を有している。また、第１領域Ａ１は軸領域３０及び複数の枝領域４０を有し、第２領域Ａ２は複数の隙間領域６０を有している。本実施形態において、第１領域Ａ１は共通電極ＣＥがない領域であり、第２領域Ａ２は共通電極ＣＥがある領域である。すなわち、第１領域Ａ１は、軸領域３０及び複数の枝領域４０を有するスリット（開口）である。第１領域Ａ１の形状としては、上述の第１乃至第４実施形態における第１領域Ａ１の形状のいずれを適用することもできる。一例として、図１３においては、第２実施形態（図９）と同様の形状を適用している。

画素電極ＰＥは、例えば破線枠で示した外形を有し、平面視において第１領域Ａ１と重畳している。例えば、遮光層２２は、軸領域３０や枝領域４０の根本及び先端と重畳し、一点鎖線で示した形状に開口している。

図１４は、図１３に示した画素電極ＰＥの部分拡大図である。軸領域３０は、図９の例と同様に、接続領域３３と、非接続領域３４とを有している。突出部３５は、隙間領域６０と第１方向Ｄ１に並んでいる。凹部３６は、枝領域４０と第１方向Ｄ１に並んでいる。さらに、軸領域３０は、非接続領域３４において突出部３５を有し、接続領域３３において凹部３６を有している。接続領域３３と非接続領域３４との境界（或いは突出部３５と凹部３６との境界）には、それぞれ屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２が形成される。

このような形状においても、上述の各実施形態と同様に、枝領域４０の各辺４１，４２から屈曲部ＢＰ１，ＢＰ２まで液晶分子の回転方向が揃う。したがって、本実施形態の構成においても、上述の各実施形態と同様の高速応答モードを実現できる。

なお、第１乃至第５実施形態においては、液晶層ＬＣの液晶分子の誘電率異方性が正である場合に採用し得る構成を例示した。しかしながら、誘電率異方性が負（ネガ型）である液晶分子により液晶層ＬＣを構成することもできる。この場合においては、配向処理方向ＡＤ（液晶分子の初期配向方向）を枝領域４０の延在方向（第１方向Ｄ１）に直交する方向（第２方向Ｄ２）とすればよい。

以上、本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１…液晶表示装置、２…表示パネル、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、Ａ…副画素領域、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、ＬＣ…液晶層、ＬＭ…液晶分子、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＡＤ…配向処理方向、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｒ１…第１回転方向、Ｒ２…第２回転方向、ＳＤ１…第１側、ＳＤ２…第２側、ＢＰ１，ＢＰ２…屈曲部、ＬＭ…液晶分子、１３…第１配向膜、２２…遮光層、２４…第２配向膜、３０…軸領域、３１…底辺、３２…縁部、３３…接続領域、３４…非接続領域、３５…突出部、３６…凹部、４０…枝領域、４１…第１辺、４２…第２辺、４３…頂辺、５０…端部領域、６０…隙間領域。

Claims (8)

1. 第１基板と、第２基板と、遮光層と、前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶分子を含む液晶層と、を有する液晶表示装置であって、
   前記第１基板は、第１方向に沿って延在する複数の走査信号線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延在する複数の映像信号線と、前記映像信号線に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極と対向し、前記画素電極との間で電界を発生させて前記液晶分子を回転させる共通電極と、第１領域と第２領域とを有する複数の副画素領域と、を備え、
   前記副画素領域は、一対の前記走査信号線と、一対の前記映像信号線とで囲まれた領域であり、
   前記遮光層は、前記複数の走査信号線と前記複数の映像信号線に沿って形成され、前記副画素領域に対応した複数の開口部を有し、
   前記第１領域は前記画素電極がある領域であり、前記第２領域は前記画素電極がない領域であり、
   前記副画素領域は、前記第１方向において第１側と第２側とを有し、
   前記第１領域は、前記第２側に隣接して形成され前記第２方向に延在する軸領域と、前記軸領域から前記第１側に向けて前記第１方向に延在する複数の枝領域と、を含み、
   前記第２領域は、隣り合う前記枝領域の間において、前記第１方向に延在する複数の隙間領域を含み、
   前記軸領域は、前記枝領域が接続される接続領域と、前記隙間領域と隣り合う非接続領域と、を含み、
   前記軸領域は、前記接続領域において、前記第２側の縁部に凹部を有し、前記遮光層と重畳し、
   前記凹部の前記第１方向における深さは、前記接続領域の前記第１方向における長さの１／３以上である、液晶表示装置。
2. 前記非接続領域の前記第１方向における幅は、前記接続領域と前記枝領域の前記第１方向における合計幅の５分の１以下である、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記非接続領域の前記第２方向における幅は、前記接続領域の前記第２方向における幅よりも大きい、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記枝領域は、前記第２方向に並ぶ第１辺と第２辺とを有し、
   前記電界が発生している場合に、前記第１辺の近傍と、前記第２辺の近傍とで、前記液晶分子の回転方向が異なる、
   請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記隙間領域の前記第２側における先端部は、前記第２側に凸の形状である、
   請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１基板は、第１配向膜を備え、
   前記第２基板は、第２配向膜を備え、
   前記第１配向膜及び前記第２配向膜による前記液晶分子の配向方向は、前記第１方向又は前記第１方向と直交する方向と一致する、
   請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板は、第１配向膜を備え、
   前記第２基板は、第２配向膜を備え、
   前記第１配向膜及び前記第２配向膜の少なくとも一方は、光配向膜である、
   請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記枝領域は、前記第２方向に並ぶ第１辺と第２辺とを有し、
   前記軸領域は、前記非接続領域と前記接続領域との境界において、前記第２側の縁部に屈曲部を有し、
   前記電界が発生している場合に、前記第１辺の近傍から前記第１辺の延長にある前記屈曲部の近傍に亘って前記液晶分子が第１回転方向に回転し、前記第２辺の近傍から前記第２辺の延長にある前記屈曲部の近傍に亘って前記液晶分子が前記第１回転方向と異なる第２回転方向に回転する、
   請求項１に記載の液晶表示装置。

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