特許第6235101号(P6235101)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6235101
(24)【登録日】2017年11月2日
(45)【発行日】2017年11月22日
(54)【発明の名称】液晶表示装置
(51)【国際特許分類】
   G02F 1/1343 20060101AFI20171113BHJP
【FI】
   G02F1/1343
【請求項の数】4
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2016-226858(P2016-226858)
(22)【出願日】2016年11月22日
(62)【分割の表示】特願2013-27090(P2013-27090)の分割
【原出願日】2013年2月14日
(65)【公開番号】特開2017-62491(P2017-62491A)
(43)【公開日】2017年3月30日
【審査請求日】2016年11月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002303
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001184
【氏名又は名称】特許業務法人むつきパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】野村 泰洋
(72)【発明者】
【氏名】岩本 宜久
【審査官】 横井 亜矢子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−113201(JP,A)
【文献】 特開平08−262423(JP,A)
【文献】 特開2002−296610(JP,A)
【文献】 特開2010−230863(JP,A)
【文献】 特開2012−093578(JP,A)
【文献】 特開2010−224233(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2004/0227896(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02F 1/1343−1/1345
G02F 1/136−1/1368
G02F 1/1337
Japio−GPG/FX
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対向配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板の一面に設けられており、第1方向に延在する複数の第1電極と、
前記第2基板の一面に設けられており、前記第1方向と直交する第2方向に延在する複数の第2電極と、
前記第1基板の一面と前記第2基板の一面の相互間に設けられたプレティルト角が90°未満のモノドメイン垂直配向の液晶層を含み、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との交差する領域において複数の画素が構成され、
前記液晶層は、その層厚方向の中央における液晶分子の配向方位が前記第1方向と平行な方向であり、
前記複数の第1電極の各々は、少なくとも片側の電極エッジが前記第1方向に対して斜交する第1直線又は第1曲線を含んで周期的に折り返す形状であり、
前記複数の第2電極の各々は、少なくとも片側の電極エッジが前記第2方向に対して斜交する第2直線又は第2曲線を含んで周期的に折り返す形状であり、
前記複数の画素の各々は、前記複数の第1電極の何れかの前記斜交する第1直線又は第1曲線と、前記複数の第2電極の何れかの前記斜交する第2直線又は第2曲線とを含んで画素エッジが画定されており、
前記複数の第1電極の各々の前記電極エッジにおける前記複数の第1直線又は第1曲線が相互に接続する第1変化点は、それらの全てが前記複数の第2電極の何れかと平面視において重畳して配置されており、前記複数の画素のうち隣り合うもの同士の相互間には配置されておらず、
前記複数の第2電極の各々の前記電極エッジにおける前記複数の第2直線又は第2曲線が相互に接続する第2変化点は、それらの全てが前記複数の第1電極の何れかと平面視において重畳して配置されており、前記複数の画素のうち隣り合うもの同士の相互間には配置されていない、
液晶表示装置。
【請求項2】
前記第2変化点は、前記第1電極の両側の電極エッジ間の中央に配置されている、請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記第2変化点は、前記第1電極の何れか片側の電極エッジに近い側に偏って配置されている、請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記斜交する第2直線は、前記第2方向を基準にして0°より大きく15°以下の角度で配置されている、請求項1に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マルチプレックス駆動される垂直配向型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、例えば民生用や車載用の各種電子機器における情報表示部として広く利用されている。一般的な液晶表示装置は、数μm程度の間隙を設けて対向配置させた2枚の基板間に液晶材料からなる液晶層を配置して構成されている。このような液晶表示装置の1つとして垂直配向型の液晶表示装置が知られている。例えば、本願出願人による特許出願に係る特開2012−93578号公報(特許文献1)には、各画素の画素エッジを配向処理の方向に対して斜交する線分を含むように構成した液晶表示装置が開示されている。この先行例によれば、反視認方向から観察したときの各画素のエッジ付近における光抜けを均質化し、表示品位を向上させた液晶表示装置が得られる。また、この先行例の液晶表示装置は、周辺温度が比較的高温となった場合でも光抜けを均質化して表示品位を保つことが可能であることも確認されている。さらに、この先行例の液晶表示装置は、上下基板にそれぞれ設けられる電極の少なくとも一方の電極エッジを周期的に屈曲させた形状にしておけばよいため、配向処理の方向については一般的に好まれる方向である液晶表示装置の上下方向あるいは左右方向に一致させることができるという利点もある。
【0003】
上記した先行例の液晶表示装置は、一方基板の各電極の平面視における電極エッジを周期的に屈曲した形状とし、他方基板の各電極を平面視においてストライプ形状としており、両電極の重なり合う箇所のそれぞれを画素としている。詳細には、先行例の液晶表示装置における一方基板の各電極は、それらの電極エッジにおける屈曲頂点部が他方基板の各電極の相互間の隙間に重なるようにして配置されている。結果として、屈曲頂点部は、隣接する2つの画素の相互間に配置されることになる。しかしながら、屈曲頂点部を隣接する2つの画素の相互間に配置する構成をとる場合、基板同士の位置合わせに高い精度が必要となり、歩留まり低下や生産効率の低下をまねくという不都合がある。この不都合は、各電極の電極間距離をより小さくして開口率を上昇させようとする場合において特に顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−93578号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明に係る具体的態様は、マルチプレックス駆動により動作する垂直配向型の液晶表示装置において、表示品位を向上させる効果を維持しつつ歩留まりおよび生産効率の向上を図ることを目的の1つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る一態様の液晶表示装置は、(a)対向配置された第1基板及び第2基板と、(b)前記第1基板の一面に設けられており、第1方向に延在する複数の第1電極と、(c)前記第2基板の一面に設けられており、前記第1方向と直交する第2方向に延在する複数の第2電極と、(d)前記第1基板の一面と前記第2基板の一面の相互間に設けられたプレティルト角が90°未満のモノドメイン垂直配向の液晶層を含み、(e)前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との交差する領域において複数の画素が構成され、(f)前記液晶層は、その層厚方向の中央における液晶分子の配向方位が前記第1方向と平行な方向であり、(g)前記複数の第1電極の各々は、少なくとも片側の電極エッジが前記第1方向に対して斜交する第1直線又は第1曲線を含んで周期的に折り返す形状であり、(h)前記複数の第2電極の各々は、少なくとも片側の電極エッジが前記第2方向に対して斜交する第2直線又は第2曲線を含んで周期的に折り返す形状であり、(i)前記複数の画素の各々は、前記複数の第1電極の何れかの前記斜交する第1直線又は第1曲線と、前記複数の第2電極の何れかの前記斜交する第2直線又は第2曲線を含んで画素エッジが画定されており、(j)前記複数の第1電極の各々の前記電極エッジにおける前記複数の第1直線又は第1曲線が相互に接続する第1変化点は、それらの全てが前記複数の第2電極の何れかと平面視において重畳して配置されており、前記複数の画素のうち隣り合うもの同士の相互間には配置されておらず、(k)前記複数の第2電極の各々の前記電極エッジにおける前記複数の第2直線又は第2曲線が相互に接続する第2変化点は、それらの全てが前記複数の第1電極の何れかと平面視において重畳して配置されており、前記複数の画素のうち隣り合うもの同士の相互間には配置されていない、液晶表示装置である。ここでいう「直交」とは、第1の要素と第2の要素が直角(90°)に交差すること、及び製造上の公差を加味し90°±5°を許容することをいう。ここでいう「平行」とは、第1の要素と第2の要素が平行(0°)であること、及び製造上の公差を加味し0°±5°を許容することをいう。ここでいう「垂直配向」とは、90°未満ではあるが相当程度高い大きさ(例えば、87°以上90°未満)のプレティルト角を有する配向をいう。ここでいう「斜交する」とは、直交以外の角度で斜めに交わることをいう。
【0007】
かかる構成によれば、配向処理の方向に対して斜交する直線等を含んで画素エッジが画定されるため、反視認方向から観察したときの各画素のエッジ付近における光抜けを均質化し、表示品位を向上させることが可能となる。また、第2電極の電極エッジにおける変化点(例えば直線同士が接続する屈曲点)を第1電極と重畳する位置とし、第1電極の電極エッジにおける変化点(例えば直線同士が接続する屈曲点)を第2電極と重畳する位置とすることで、第1基板と第2基板の位置合わせに高い精度が不要となり、歩留まり向上並びに生産効率の向上を図ることが可能となる。
【0008】
上記の液晶表示装置において、例えば、第2変化点は、第1電極の両側の電極エッジ間の中央に配置されていることが好ましい。ここでいう「中央」とは、第1の要素と第2の要素の中間点、及び製造上の公差を加味し中間点に対して±5%の範囲を許容するものとする。
【0009】
それにより、左右あるいは上下に対称な形状の画素エッジが得られる。
【0010】
上記の液晶表示装置において、例えば、第2変化点は、第1電極の何れか片側の電極エッジに近い側に偏って配置されていることも好ましい。
【0011】
それにより、第1基板と第2基板の位置合わせのマージンがより大きくなる。また、液晶層の配向状態をより均質化する効果が得られる。
【0012】
上記の液晶表示装置において、斜交する第2直線は、第2方向を基準にして0°より大きく15°以下の角度で配置されていることが好ましい。
【0013】
それにより、目視による外観上、画素エッジを矩形に近い形に認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1図1は、一実施形態の液晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。
図2図2は、電極構造の一例を示す模式的な平面図である。
図3図3は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。
図4図4は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。
図5図5は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。
図6図6は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。
図7図7は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。
図8図8は、電極構造の変形例を示す模式的な平面図である。
図9図9(A)および図9(B)は、実施例の液晶表示装置の電圧印加時の配向組織観察像を示す図であり、図9(C)は比較例の液晶表示装置の電圧印加時の配向組織観察像を示す図である。
図10図10は、電極エッジの形状の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1は、一実施形態の液晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。図1に示す本実施形態の液晶表示装置は、対向配置された第1基板1と第2基板2と、両基板の間に配置された液晶層3と、を主に備える。第1基板1の外側には第1偏光板4が配置され、第2基板2の外側には第2偏光板5が配置されている。第1基板1と第1偏光板4の間には第1視角補償板6が配置され、第2基板2と第2偏光板5の間には第2視角補償板7が配置されている。液晶層3の周囲はシール材によって封止されている。以下、さらに詳細に液晶表示装置の構造を説明する。
【0016】
第1基板1および第2基板2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。第1基板1と第2基板2との相互間には、スペーサー(粒状体)が分散して配置されている。これらのスペーサーにより、第1基板1と第2基板2との間隙が所定距離(本実施形態では約4.9μm程度)に保たれる。
【0017】
液晶層3は、第1基板1の第1電極11と第2基板2の第2電極12との相互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(Δε<0)の液晶材料(ネマティック液晶材料)を用いて液晶層3が構成されている。液晶層3に図示された太線は、電圧無印加時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。図示のように、本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層3の液晶分子の配向状態がモノドメイン配向に規制されている。本実施形態における液晶層3のプレティルト角は概ね89.85°に設定されている。また、液晶層3の屈折率異方性Δnは0.18である。
【0018】
偏光板4および偏光板5は、各々の吸収軸が互いに直交するように配置されている(クロスニコル配置)。また、偏光板4および偏光板5は、各々の吸収軸が第1基板1に施された配向処理の方向14、第2基板に施された配向処理の方向13のいずれとも45°の角度をなすように配置されている。これにより、各偏光板4、5の吸収軸は、各配向処理の方向13、14によって定義される液晶層3の中央における液晶層の配向方向に対して45°の角度をなすことになる。
【0019】
配向膜8は、第1基板1の一面側に、第1電極11を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜9は、第2基板2の一面側に、第2電極12を覆うようにして設けられている。各配向膜8、9にはラビング処理等の配向処理が施されている。配向膜8に施された配向処理の方向14は図示の通りであり、第1電極11の延在方向(第1方向)とほぼ一致している。また、配向膜9に施された配向処理の方向13は図示の通りであり、第2電極12の延在方向(第2方向)とほぼ直交している。本実施形態においては、配向膜8および配向膜9として液晶層3の初期状態(電圧無印加時)における配向状態を垂直配向状態に規制するもの(垂直配向膜)が用いられている。より詳細には、各配向膜8、9としては、液晶層3の液晶分子に対して90°に極めて近いが90°より小さい角度のプレティルト角を付与し得るものが用いられる。
【0020】
第1電極11は、第1基板1の一面上に設けられている。また、第2電極12は、第2基板2の一面上に設けられている。本実施形態においては、それぞれ特定方向に延在する複数の第1電極11と複数の第2電極12とが各々の延在方向を直交させて対向配置されている。各第1電極11および各第2電極12は、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。本実施形態の液晶表示装置は、第1電極11と第2電極12とが平面視において重なる箇所のそれぞれが画素となる。
【0021】
本実施形態では、各第2電極12の電極エッジを、ストライプ状である各第1電極11の延在方向(第1方向)に対して斜交する線分を含んだ折線状の形状(屈曲を繰り返した形状)とすることにより、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。以下に、いくつかの具体的な構造を例示する。
【0022】
図2は、電極構造の一例を示す模式的な平面図である。図2では、第1電極11および第2電極12を第2基板2側から平面視した様子が示されている(以下の図3図8においても同様)。図2に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12は、その電極エッジが鋸歯状に形成されており、鋸歯の1ピッチが各第1電極11の電極幅とほぼ等しく設定されている。また、図2に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11の幅方向における中央部と重なる状態で配置されている。本例では、各第2電極12における一方の電極エッジと他方の電極エッジにおける各屈曲点21は、1つの第1電極11と重なる各屈曲点21が図中の上下方向においてほぼ揃った位置にあり、かつこれらの揃った位置にある屈曲点21同士が上方に凸または下方に凹に揃って配置されている。
【0023】
ここで、各第1電極11と各第2電極12の交差する領域がそれぞれ1つの画素を構成するため、各画素の外縁形状(平面視形状)は、第1電極11の電極エッジと第2電極12の電極エッジによって画定されるV字状または逆V字状でそれぞれの面積がほぼ等しい六角形となる。詳細には、左右方向においてはV字状の画素と逆V字状の画素が交互に配列され、上下方向においてはV字状または逆V字状の画素が順に配列されている。
【0024】
図2において第2電極12の電極エッジと水平方向(図中の左右方向)とのなす角度をθ1と定義すると、この角度θ1は0°より大きく15°以下に設定される。このようにすることで、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。ここで、15°以下としたのは、この条件であれば目視において画素エッジの屈曲した状態が視認されにくく、矩形状の画素と遜色ない外観を得られるからである(以下においても同様)。また、各第2電極12のすべての屈曲点21が第1電極11の幅方向における中央部(第1電極の両側の電極エッジ間の中央)と重なる状態に配置することで、第1基板1と第2基板2の重ね合わせ時に多少の位置ズレが生じたとしても画素形状に極端な変形を生じることがないため、歩留まり良く、安定的な表示状態がえられる。
【0025】
図3は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。図3に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12は、その電極エッジが鋸歯状に形成されており、鋸歯の1ピッチが各第1電極11の電極幅とほぼ等しく設定されている。また、図3に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11の幅方向における中央部と重なる状態で配置されている。本例では、各第2電極12における一方の電極エッジと他方の電極エッジにおける各屈曲点21は、1つの第1電極11と重なる各屈曲点21が図中の上下方向においてほぼ揃った位置にある。これらの揃った位置にある屈曲点21同士は、一方が上方に凸で他方が下方に凸という組み合わせ(屈曲点21の相互間距離が相対的に大きい状態となる組み合わせ)、もしくは、一方が下方に凸で他方が上方に凸という組み合わせ(屈曲点21の相互間距離が相対的に小さい状態となる組み合わせ)の何れかとなるように配置されている。
【0026】
ここで、各第1電極11と各第2電極12の交差する領域がそれぞれ1つの画素を構成するため、各画素の外縁形状(平面視形状)は、第1電極11の電極エッジと第2電極12の電極エッジによって画定される形状となり、上下方向または左右方向において隣り合う2画素の面積が異なる六角形となる。
【0027】
図3において第2電極12の電極エッジと水平方向(図中の左右方向)とのなす角度をθと定義すると、この角度θは0°より大きく15°以下に設定される。このようにすることで、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。また、各第2電極12のすべての屈曲点21が第1電極11の幅方向における中央部(第1電極の両側の電極エッジ間の中央)と重なる状態に配置することで、第1基板1と第2基板2の重ね合わせ時に多少の位置ズレが生じたとしても画素形状に極端な変形を生じることがないため、歩留まり良く、安定的な表示状態が得られる。なお、図2に示した画素構造との比較では、図3に示した画素構造では各画素の面積に違いが生じるため、図2に示した画素構造のほうがより好ましいといえる。ただし、画素サイズが比較的に小さい場合には隣接画素の面積差が小さくなることから実用上差し支えない。
【0028】
図4は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。図4に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12は、その電極エッジが鋸歯状に形成されており、鋸歯の1ピッチが各第1電極11の電極幅とほぼ等しく設定されている。また、図4に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11の幅方向における中央部から左右何れかの電極エッジ(図示の例では右側の電極エッジ)に近い側に偏った位置において第1電極11と重なって配置されている。本例では、各第2電極12における一方の電極エッジと他方の電極エッジにおける各屈曲点21は、1つの第1電極11と重なる各屈曲点21が図中の上下方向においてほぼ揃った位置にある。また、これらの揃った位置にある屈曲点21同士は、双方が上方に凸という組み合わせ、もしくは双方が下方に凸という組み合わせの何れかとなるように配置されている。
【0029】
ここで、各第1電極11と各第2電極12の交差する領域がそれぞれ1つの画素を構成するため、各画素の外縁形状(平面視形状)は、第1電極11の電極エッジと第2電極12の電極エッジによって画定される形状となり、上下方向または左右方向において隣り合う2画素の面積が同一の六角形となる。また、上下方向において隣り合う画素同士は同一形状であり、左右方向において隣り合う画素同士は向きが異なるが同一形状である。
【0030】
図4においても、第2電極12の電極エッジと水平方向(図中の左右方向)とのなす角度をθ1と定義すると、この角度θ1は0°より大きく15°以下に設定される。このようにすることで、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。また、各第2電極12のすべての屈曲点21が第1電極11の幅方向における中央部から左右何れかにオフセットして重なる状態に配置することで、上記した図2図3に示した電極構造、すなわち各屈曲点21を中央部に重なる状態で配置する場合に比較して、液晶層の配向状態をより均質化することが可能となる。詳細には、各画素の電極エッジについて、図示のように左右方向と平行な長さ成分をc、dとすると、cとdを合計した長さと各第1電極11の電極幅がほぼ等しく設定されている。このとき、c>dの関係とした場合には各屈曲部21を図示において画素の右寄りに配置することになり、c<dの関係とした場合には各屈曲部21を図示において画素の左寄りに配置することになる。例えば、c>dの関係とする場合には、dを1とすると、cを1.5〜5の範囲で設定する、すなわちc:d=1.5〜5:1とすることが好ましい(c<dの場合にはこの逆の関係となる)。
【0031】
図5は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。図5に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12は、その電極エッジが鋸歯状に形成されており、鋸歯の1ピッチが各第1電極11の電極幅とほぼ等しく設定されている。また、図5に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11の幅方向における中央部から左右何れかの電極エッジに近い側に偏った位置おいて第1電極11と重なって配置されている。本例では、各第2電極12における一方の電極エッジと他方の電極エッジにおける各屈曲点21は、1つの第1電極11と重なる各屈曲点21が図中の上下方向において異なる位置にある。また、これらの異なる位置にある屈曲点21同士は、双方が上方に凸という組み合わせ、もしくは双方が下方に凸という組み合わせの何れかとなるように配置されている。
【0032】
ここで、各第1電極11と各第2電極12の交差する領域がそれぞれ1つの画素を構成するため、各画素の外縁形状(平面視形状)は、第1電極11の電極エッジと第2電極12の電極エッジによって画定される形状となり、上下方向または左右方向において隣り合う2画素の面積が同一の六角形となる。また、上下方向において隣り合う画素同士、左右方向において隣り合う画素同士は向きが異なるが同一形状である。そして、上下方向に配列される各画素は1つおきに同一形状であり、左右方向に配列される各画素も1つおきに同一形状である。
【0033】
図5においても、第2電極12の電極エッジと水平方向(図中の左右方向)とのなす角度をθ1と定義すると、この角度θ1は0°より大きく15°以下に設定される。このようにすることで、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。また、各第2電極12のすべての屈曲点21が第1電極11の幅方向における中央部から左右何れかにオフセットして重なる状態に配置することで、上記した図2図3に示した電極構造、すなわち各屈曲点21を中央部に重なる状態で配置する場合に比較して、液晶層の配向状態をより均質化することが可能となる。詳細には、各画素の電極エッジについて、図示のように左右方向と平行な長さ成分をc、dとすると、cとdを合計した長さと各第1電極11の電極幅がほぼ等しく設定されている。このとき、図中上側の電極エッジにおいてはc>dの関係とした場合には各屈曲部21を図示において画素の右寄りに配置することになり、図中下側の電極エッジにおいてはc>dの関係とした場合には各屈曲部21を図示において画素の左寄りに配置することになる。この例においても、dを1とすると、cを1.5〜5の範囲で設定する、すなわちc:d=1.5〜5:1とすることが好ましい。このとき、各画素において、図中上側の電極エッジにおけるcとdの比率と図中下側の電極エッジにおけるcとdの比率とは必ずしも等しくしなくてもよいが、等しくすることで外見上、各画素の平面視形状が矩形により近くなるため好ましい。
【0034】
図6は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。図6に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12は、その電極エッジが鋸歯状に形成されており、鋸歯の1ピッチが各第1電極11の電極幅とほぼ等しく設定されている。また、図6に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11の幅方向における中央部から左右何れかの電極エッジに近い側に偏った位置において第1電極11と重なって配置されている。本例では、各第2電極12における一方の電極エッジと他方の電極エッジにおける各屈曲点21は、1つの第1電極11と重なる各屈曲点21が図中の上下方向において揃った位置にある。また、これらの揃った位置にある屈曲点21同士は、双方が上方に凸という組み合わせ、もしくは双方が下方に凸という組み合わせの何れかとなるように配置されている。
【0035】
ここで、各第1電極11と各第2電極12の交差する領域がそれぞれ1つの画素を構成するため、各画素の外縁形状(平面視形状)は、第1電極11の電極エッジと第2電極12の電極エッジによって画定される形状となり、上下方向において隣り合う2画素が同一形状の六角形となる。また、左右方向において隣り合う画素同士は向きが異なるが同一形状であり同一面積である。そして、左右方向に配列される各画素は1つおきに同一形状である。
【0036】
図6において、第2電極12の電極エッジと水平方向(図中の左右方向)とのなす角度をθ1、θ2とそれぞれ定義すると、θ1<θ2の関係にあり、角度θ1は0°より大きく15°以下に設定される。このようにすることで、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。また、各第2電極12のすべての屈曲点21が第1電極11の幅方向における中央部から左右何れかにオフセットして重なる状態に配置することで、上記した図2図3に示した電極構造、すなわち各屈曲点21を中央部に重なる状態で配置する場合に比較して、液晶層の配向状態をより均質化することが可能となる。詳細には、各画素の電極エッジについて、図示のように左右方向と平行な長さ成分をc、d(ここでc>d)とすると、cとdを合計した長さと各第1電極11の電極幅がほぼ等しく設定されている。このとき、dを1とすると、cを1.5〜5の範囲で設定する、すなわちc:d=1.5〜5:1とすることが好ましい。
【0037】
図7は、電極構造の他の一例を示す模式的な平面図である。図7に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12は、その電極エッジが鋸歯状に形成されており、鋸歯の2ピッチが各第1電極11の電極幅とほぼ等しく設定されている。また、図7に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11と重なって配置されており、詳細には各第1電極11に対して上側電極エッジの屈曲点21が2つずつ、下側電極エッジの屈曲点21が2つずつ重なって配置されている。本例では、各第2電極12における一方の電極エッジと他方の電極エッジにおける各屈曲点21は、1つの第1電極11と重なる各屈曲点21が図中の上下方向において揃った位置にある。また、これらの揃った位置にある屈曲点21同士は、双方が上方に凸という組み合わせ(画素の左側)と双方が下方に凸という組み合わせ(画素の右側)を有して配置されている。
【0038】
ここで、各第1電極11と各第2電極12の交差する領域がそれぞれ1つの画素を構成するため、各画素の外縁形状(平面視形状)は、第1電極11の電極エッジと第2電極12の電極エッジによって画定される形状となり、上下方向および左右方向のそれぞれにおいて隣り合う2画素の形状および面積が同一の六角形となる。
【0039】
図7においても、第2電極12の電極エッジと水平方向(図中の左右方向)とのなす角度をθ1と定義すると、この角度θ1は0°より大きく15°以下に設定される。このようにすることで、各画素のうち各第2電極12の電極エッジによって画定される部分の画素エッジと各配向処理の方向13、14とが直交しない構造を実現している。また、各第2電極12の各屈曲点21が第1電極11の幅方向における中央部から左右にオフセットして重なる状態に配置することで、上記した図2図3に示した電極構造、すなわち各屈曲点21を中央部に重なる状態で配置する場合に比較して、液晶層の配向状態をより均質化することが可能となる。このとき、各画素において、図中上側の電極エッジにおけるcとdの比率と図中下側の電極エッジにおけるcとdの比率とは必ずしも等しくしなくてもよいが、等しくすることで外見上、各画素の平面視形状が矩形により近くなるため好ましい。
【0040】
なお、上記した何れの実施形態においても、第2電極12のみ電極エッジが屈曲していたが、さらに第1電極11の電極エッジも屈曲していてもよい。図8はこの場合の電極構造の一例を示す模式的な平面図を示す図である。図8に示すように、図中の左右方向に延在する各第2電極12はその電極エッジが鋸歯状に形成されており、さらに、図中の上下方向に延在する各第1電極11もその電極エッジが鋸歯状に形成されている。また、図8に示すように、各第2電極12は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)21が第1電極11の幅方向における中央部と重なる状態で配置されている。同様に、各第1電極11は、直線同士が相互に接続する変化点である屈曲点(頂角部)22が第2電極12の幅方向における中央部と重なる状態で配置されている。なお、各屈曲点21、22の配置についてはこれに限らず、上記した図3図7に例示したような種々のタイプが考えられる。
【0041】
(実施例)
片面が研磨処理され、その表面にSiOアンダーコートが施された後、ITO膜が成膜されたガラス基板に対し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程にてITO膜を所望の電極パターンに形成することにより、セグメント電極基板およびコモン電極基板を作製した。なお、必要に応じて電極の一部表面上にSiOなどによる絶縁層を形成してもよい。
【0042】
セグメント電極基板とコモン電極基板をアルカリ溶液、純水等で洗浄後、垂直配向膜をフレキソ印刷法にて塗布しクリーンオーブン内で200℃・90分間加熱した。その後、綿製ラビング布を用いて両基板共に基板面内一方位にラビング処理を行った。なお、何れか一方の基板のみにラビング処理を行うようにしてもよい。
【0043】
コモン電極基板には約5μmのロッド状ガラススペーサーが混入した熱硬化型シール材を枠状にスクリーン印刷法にて塗布した。また、セグメント電極基板には約4.9μmのプラスティックスペーサーを乾式散布法にて分散配置した。その後、両基板の電極面を対向させて、ラビング方位がアンチパラレルになるようにして貼り合わせ、熱圧着にてシール材を硬化して空セルを完成させた。なお、上記空セルは多面取りマザーガラス基板により作製し、スクライブとブレーキング工程を経て1個の空セルを得ている。
【0044】
次いで、屈折率異方性Δnが約0.18で誘電率異方性Δε<0の液晶材料を真空注入法にて空セルに注入した。次いで、セル厚がより均一になるようにプレスし、紫外線硬化樹脂を塗布した。その後、わずかにプレス厚を弱めた状態で約数分保持して注入口から内部へ吸い込ませた後、紫外線を照射して硬化することにより封止した後、120℃にて1時間焼成した。
【0045】
外部取出し電極端子などの面取り加工を行った後、洗浄を行い、セルの裏表面にほぼクロスニコルになるよう偏光板をラミネーターにて貼りあわせた後、真空容器内で加熱しながら偏光板粘着層とガラス基板間の気泡を除去した。なお、偏光板を貼りあわせる前にクリスタルローテーション法により測定したプレティルト角はおよそ89.85°±0.08°であった。
【0046】
外部取出し端子部にはドライバーICを異方導電フィルムを介して熱圧着する工程を経て、フレキシブルフィルムを異方導電フィルムを介してドライバーIC入出力端子と接続し外部制御装置への接続端子とした。
【0047】
なお、液晶表示装置の上下方向(12時,6時方位)にセグメント電極、左右方向(9時,3時方位)にコモン電極の長手方向が伸びており、互いにほぼ直交している。また、ラビング方向は裏側基板が6時方位、表側基板が12時方位とし、液晶層の層厚方向の中央における液晶分子の配向方位は6時方位、最良視認方位は12時方位とした。また、以下において実施例および比較例として示す各液晶表示装置は、画素寸法が縦410μm、横410μm、画素間距離20μmであり、セグメント電極は240本、コモン電極は76本である。また、実施例および比較例の各液晶表示装置をマルチプレックス駆動するにあたっては、例えば特許文献の特開平06−27907号公報に示される複数ライン同時選択法(MLS法)を用いた。具体的には、1/76デューティ、1/10バイアス、同時選択ライン数4本とした(28ライン反転)。駆動電圧VLCDの設定方法およびフレーム周波数は以下で示す。
【0048】
図9(A)は実施例1の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。なお、電極構造としては上記した図2に示した構造を採用し、θ1は約5°に設定した。また、駆動電圧VLCDは20.5Vとし、フレーム周波数は271Hzとした。図9(A)において、各画素の上辺エッジの暗領域を観察すると2本の暗線の交差点が1か所しか存在せず、その位置は屈曲点付近で固定されていることがわかる。暗線の形状も同様である。ただし、左右方向に隣接する画素構造が異なるためこの2つの画素内では交差点の位置や暗線形状は異なるが何れも屈曲点付近の固定した位置に配置されていることが確認できた。また、この実施例1の液晶表示装置を70℃雰囲気にてフレーム周波数271Hzで駆動したときにも配向不良による表示均一性の低下が生じないことを確認できた。
【0049】
図9(B)は実施例2の液晶表示装置の明表示時の配向組織を示す図である。なお、電極構造としては上記した図4に示した構造を採用し、θ1は約5°に設定し、c:d=3:1に設定した。また、駆動電圧VLCDは20.5Vとし、フレーム周波数は271Hzとした。図9(B)において、各画素の上辺エッジの暗領域を観察すると、図9(A)の場合と同様に画素の上辺エッジ付近に発生する暗線およびその交差点が屈曲点付近の固定した位置に配置されていることがわかる。隣接する左右画素では交差点の固定される位置などは異なるが画素形状が等しければ交差点の固定される位置はほぼ等しいことが確認できた。また、この実施例2の液晶表示装置を80℃雰囲気にてフレーム周波数271Hzで駆動したときにも配向不良による表示均一性の低下が生じないことを確認できた。
【0050】
図9(C)は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。なお、ここでいう比較例とは、第1電極と第2電極をともにストライプ状に形成し、両者を直交させて配置させたこと以外は上記した実施例1または2と同様の構造を有する液晶表示装置である。図9(C)に示すように、画素の3辺エッジ付近に暗領域が観察され、上辺エッジの暗領域を観察すると2本の暗線が観察され、互いに交差する点が奇数個存在する。ところが、画素によって交差点の存在する位置が異なっていることがわかる。このように交差点の個数や形状などが画素ごとに異なっていることが配向不良を発生させる原因であると考えられる。
【0051】
なお、本発明は上述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、上記した実施形態においては第2電極の両側の電極エッジが折れ線状に形成されていたが、片側の電極エッジのみが折れ線状に形成されていてもよい。その場合には、斜めに交差する線分が画素エッジのうちの反視認側に配置されることが望ましい。
【0052】
また、上記した各実施形態並びに実施例では、第2電極(あるいは第1電極)の電極エッジが複数の直線を連結してなる折線状である場合について示し、それら直線同士の接続する交点である屈曲点が他方の電極と重なる場合について説明していたが、電極エッジの変化点はこのような屈曲点に限らない。例えば、図10に示すように第2電極12(あるいは第1電極11)の電極エッジが複数の曲線を接続した形状である場合には、この曲線が極値(極大値または極小値)をとる点、すなわち複数の曲線同士が接続する交点を変化点21(あるいは22)とすることができる。さらに、この曲線は、多数の微小な直線を連結して近似したポリゴンエッジであってもよい。
【符号の説明】
【0053】
1:第1基板
2:第2基板
3:液晶層
4:第1偏光板
5:第2偏光板
6:第1視角補償板
7:第2視角補償板
8、9:配向膜
11:第1電極
12:第2電極
13、14:配向処理の方向
21、22:変化点(屈曲点、極点)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10