JP6451162B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の一方に設けられる第1の電極と、前記一対の基板の他方に設けられる第2の電極と、を備える垂直配向型の液晶表示素子であって、
前記第1の電極は、前記一対の基板の法線方向から見て所定の軸線に沿って延びる第1のスリットを有し、
前記第2の電極は、前記法線方向から見て前記軸線に沿って延びる第2のスリットを有し、
前記第1のスリット及び前記第2のスリットの各々は、1つ以上あり、
前記法線方向から見て、前記第1の電極と前記第2の電極とが重なる領域に形成される所定の画素領域において、前記軸線に沿って前記第1のスリットと前記第2のスリットとが交互に位置して一列に並んでおり、
前記画素領域において、前記軸線に沿って一列に並んだ前記第1のスリットと前記第2のスリットのうち、前記軸線に沿う方向の最も一端側に位置するスリット及び最も他端側に位置するスリットは、各々のスリットが形成されている電極の端部にまで至っており、
前記画素領域において、前記軸線に沿って一列に並んだ前記第1のスリットと前記第2のスリットのうち、前記軸線に沿う方向の最も一端側に位置するスリットを端部スリットとした場合、
前記法線方向から見て、前記端部スリットが形成されている電極端からの、前記電極端と直交する方向における前記端部スリットの幅は、10μm以上50μm以下である、
ことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る液晶表示素子100は、図1に示すように、液晶セル10と、偏光板20,30と、を備える。液晶表示素子100は、後述の画素を透過/不透過状態に適宜切り替えることで、所定の画像を表示する。以下では、図1に示すように、所定の部材よりも使用者(表示画像の視認者)側を表側、その反対側を裏側として、適宜説明する。
また、電極2F,2Rは、本実施形態に特有のスリットを有して形成されている。これについては、後に詳述する。
偏光板30の裏側には、バックライト(図示せず)が備えられている。液晶表示素子100は、バックライトからの光により透過表示を行う。また、電極2F及び電極2Rには、制御装置(図示せず)が接続されている。この制御装置は、パッシブ駆動方式により、電極2F,2Rに、適宜オン電圧/オフ電圧を印加して、画素を透過/不透過状態に切り替えることにより、液晶表示素子100に画素単体あるいは画素の集合によって表される所定の画像を表示させる。
ここからは、電極2F,2Rに形成されたスリットについて詳細に説明する。
図3は、図2に示す画素のA部に対応する領域の電極2F,2Rの正面図である。図4(a)は、図3に示す電極のうち表側に位置する電極2Fを表した図であり、図4(b)は、図3に示す電極のうち裏側に位置する電極2Rを表した図である。これらの図において、電極2Fを実線で、電極2Rを点線で表した。
同様にして、図3に示すように、図中上側から順に、軸線S3上にはスリット7、スリット8、スリット7が形成され、軸線S4上にはスリット8、スリット7、スリット8が形成され、軸線S5上にはスリット7、スリット8、スリット7が形成されている。
スリット7,8を形成したことで、図5に示すような斜めの電界Eが発生する。これにより、領域D1においては、電圧を印加すると、略垂直に配向していた液晶分子4Aが、図中で反時計周りに倒れる(液晶分子4Aの長軸が斜めの電界Eと直交するように挙動する)。すると、領域D1においては、最良視認方向は、図中で右斜め上方向からとなり、視認性が悪い方向は、その逆の図中で左斜め上方向からとなる。領域D2においては、電圧を印加すると、略垂直に配向していた液晶分子4Aが、図中で時計周りに倒れる。すると、領域D2においては、最良視認方向は、図中で左斜め上方向からとなり、視認性が悪い方向は、その逆の図中で右斜め上方向からとなる。このように、領域D1の視認性が悪い方向と領域D2の最良視認方向とが一致し、領域D2の視認性が悪い方向と領域D1の最良視認方向とが一致するため、領域D1と領域D2とで相互に視角依存性を補完することになる。図3を参照して前述したが、スリット群9は、スリット群9の延びる方向と直交する方向に、所定間隔を空けて連続して配置されているため、領域D1と領域D2の関係と同様な関係を持つ、隣り合う領域が連続して現れる。この構成により、いわゆるマルチドメイン構造となり、結果的に、画素領域全体として視角依存性が低減することになる。この点は、図8に示す従来例についても同様である。
まず、図6(b)を参照すると、従来例における電極2F,2Rの図中、左右端部(図8における軸線S1に沿う上側端部及び下側端部に対応)では、電界Eが斜めにならない。つまり、従来例の構成では、画素端部における液晶分子4Aの倒れる方向を、斜め電界で制御できない。このため、画素端部における液晶分子4Aは、電圧印加時に、図6(b)における時計周り方向、反時計周り方向のいずれにも秩序なく倒れてしまう。このように液晶分子4Aが挙動すると、図9に示すような配向ムラLが発生し、画素5Aの端部がギザギザに視認されてしまう。
一方、本実施形態に係る液晶表示素子100では、図6(a)に示すように、図中、左右端部(図3における軸線S1に沿う上側端部及び下側端部に対応)では、斜めの電界Eが発生する。これにより、画素の端部における液晶分子4Aは、電圧印加時に、斜めの電界Eとその長軸が直交するように挙動し、倒れる方向が制御される。例えば、図6(a)の左側端部の液晶分子4Aに着目すると、電圧印加時に、略垂直に配向していた液晶分子4Aが、略一様に、図中で反時計周りに倒れることになる。ここでは、軸線S1に沿う電極端部での液晶分子4Aの挙動を説明したが、他の軸線S2、S3等に沿う電極端部についても同様である。このため、本実施形態に係るスリット7,8を有した電極2F,2Rの構造によれば、画素の端部に生じる配向ムラを良好に低減することができる。
つまり、本実施形態に係る液晶表示素子100によれば、視角依存性を低減しつつも、画素の端部における配向ムラを低減することができ、表示の見栄えが良好である。
また、その隣のスリット群9(図3における軸線S4上のスリット群9に対応)では、図中上側から順に、端部スリット8A、スリット7、端部スリット8Bが位置する。端部スリット8Aは軸線に沿う方向の最も一端側に位置し、端部スリット8Bは軸線に沿う方向の最も他端側に位置している。端部スリット8A,8Bは、裏側の電極2Rに形成されている。なお、これらの他のスリット群9についても同様である。
つまり、端部スリット7Aは、電極2Fの端からの、電極2Fの端と直交する方向における幅Wが10μm以上50μm以下という条件を満たすことが好ましい。
同様に、端部スリット7Bは、電極2Rの端からの、電極2Rの端と直交する方向における幅Wが10μm以上50μm以下という条件を満たすことが好ましい。
以下、本願発明者がどのようにして、この条件を見出したかを説明する。
また、図11(b)及び(c)に示す例では、電極2Fに形成される端部スリット7A,7Bと、電極2Rに形成される端部スリット8A,8Bと、を全て一定の幅Wで形成している。
まず、図11(a)を参照すると、従来例では、画素端に生じる配向ムラLが顕著に生じていることがわかる。このように配向ムラLが生じると、画素端がギザギザに視認され、表示の見栄えが悪化する要因となる。
次に、図11(b)を参照すると、電極に端部スリットを形成し、その幅Wを50μmに設定した場合、従来例に比べて、画素端に生じる配向ムラLの一つ一つが小さくなっていることがわかる。これにより、画素端がギザギザに視認されることを抑制することができる。
さらに、図11(c)を参照すると、電極に端部スリットを形成し、その幅Wを20μmに設定した場合、さらに、画素端に生じる配向ムラLの一つ一つが小さくなり、且つ、画素端に沿って均等に散るように生じていることがわかる。これにより、画素端がギザギザに視認されることを、より良好に抑制できる。
例えば、図10の最も右側に位置するスリット群9に着目すれば、電極2Fの端部スリット7A,7Bの幅Wを小さく形成すればするほど、これらの間に形成される電極2Rのスリット8が大きくなって、電極2Rの端に近付くようになり、このスリット8により電極2Rが分断される可能性が高まることがわかるであろう。
そこで、本願発明者は、端部スリットの幅Wの下限を、電極のパターニングが実現可能な範囲と、電極が容易に分断せずに済む範囲とを考慮して、10μmとした。
これは、画素の形状に依存して、画素端の辺とスリットが延びる方向とがなす角が、より鋭角になった場合に、隣り合うスリットの一端同士の間隔が増えるため、実質的に隣り合うスリットの間隔が広がって、スリットによる液晶の配向制御効果が薄れてしまうためと考えられる。例えば、図11(b)を参照すると、画素の上下辺では配向ムラLがあまり生じていないが、スリットの延びる方向とのなす角が、より鋭角になる画素の左右辺では、画素の上下辺に比べて配向ムラLが生じ易くなっていることからも推察できる。
そこで、本願発明者は、端部スリットの幅Wの上限を、視認によっても配向ムラLの低減効果を確認できる範囲を考慮して、50μmとした。
また、図7(a)に示すように、所定の1の軸線上に、スリット7とスリット8とが、1つずつあってもよい。このような場合であっても、スリット7とスリット8とは、所定の1の軸線に沿って交互に位置して一列に並んでいる、と言える。なお、図7(a)の軸線S1上に位置するスリット7や、軸線S2上に位置するスリット8も、上記と同様に端部スリットとして考えることができ、この場合も、端部スリットが形成されている電極端からの、電極端と直交する方向における端部スリットの幅は、10μm以上50μm以下であることが好適である。
また、視角依存性を低減しつつも、画素の端部における配向ムラを低減するという効果が損なわれない限りにおいては、基板法線方向から見て、所定の1の軸線に沿って隣り合うスリット7とスリット8とは、若干の間隔を空けていてもよい。ただし、間隔を空けすぎると、斜め電界によって、良好に液晶分子4Aの倒れる方向を制御することができなく箇所が生じてしまうため、所定の1の軸線に沿って隣り合うスリット7とスリット8との間隔は小さければ小さいほど良い。
10…液晶セル
1F…表側基板
1R…裏側基板
2F,2R…電極
3F,3R…配向膜
4 …液晶層
4A…液晶分子
5,5A…画素
6…背景領域
7,8…スリット
7A,7B,8A,8B…端部スリット
9…スリット群
20,30…偏光板
E…電界
L…配向ムラ
Claims (4)
- 液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の一方に設けられる第1の電極と、前記一対の基板の他方に設けられる第2の電極と、を備える垂直配向型の液晶表示素子であって、
前記第1の電極は、前記一対の基板の法線方向から見て所定の軸線に沿って延びる第1のスリットを有し、
前記第2の電極は、前記法線方向から見て前記軸線に沿って延びる第2のスリットを有し、
前記第1のスリット及び前記第2のスリットの各々は、1つ以上あり、
前記法線方向から見て、前記第1の電極と前記第2の電極とが重なる領域に形成される所定の画素領域において、前記軸線に沿って前記第1のスリットと前記第2のスリットとが交互に位置して一列に並んでおり、
前記画素領域において、前記軸線に沿って一列に並んだ前記第1のスリットと前記第2のスリットのうち、前記軸線に沿う方向の最も一端側に位置するスリット及び最も他端側に位置するスリットは、各々のスリットが形成されている電極の端部にまで至っており、
前記画素領域において、前記軸線に沿って一列に並んだ前記第1のスリットと前記第2のスリットのうち、前記軸線に沿う方向の最も一端側に位置するスリットを端部スリットとした場合、
前記法線方向から見て、前記端部スリットが形成されている電極端からの、前記電極端と直交する方向における前記端部スリットの幅は、10μm以上50μm以下である、
ことを特徴とする液晶表示素子。 - 前記法線方向から見て、前記軸線に沿って隣り合う前記第1のスリットと前記第2のスリットとは、間隔を空けずに配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。 - 前記端部スリットは複数であり、
前記法線方向から見て、前記端部スリットが形成されている電極端からの、前記電極端と直交する方向における前記端部スリットの幅は、全て一定である、
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。 - 前記法線方向から見て、前記第1のスリットと前記第2のスリットの各々は、前記軸線に沿う方向に延びる略長方形状である、
ことを特徴とする請求項1及至3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
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