JP2011203650A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直配向型の液晶表示装置を単純マトリクス駆動法により駆動する場合における画素部のエッジ付近の光抜けを抑制し、コントラストを改善する。
【解決手段】単純マトリクス駆動される液晶表示装置であって、互いの一面側を対向して配置された第１基板及び第２基板と、第１基板の一面側に設けられており、第１方向に延在する帯状の第１電極2と、第２基板の一面側に設けられており、第１方向と略直交する第２方向に延在する帯状の第２電極5と、第１基板の一面側と第２基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶分子を含有し、かつ垂直配向した液晶層と、を含み、第１電極は、第２電極との交差領域11において、第１方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられた複数の第１開口部20を有する、液晶表示装置である。
【選択図】図６

Description

本発明は、単純マトリクス駆動により動作させる液晶表示装置に関する。

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。垂直配向型の液晶表示装置は、２枚の基板間に配置される液晶層の内部における液晶分子を各基板の表面に対してほぼ垂直に配向させた垂直配向モード（以下「ＶＡモード」という）の液晶セルと、この液晶セルの外側にそれぞれ設けられる偏光板と、を主たる構成として備える。各偏光板はクロスニコル配置とされることが多い。このようにすると、液晶表示装置の電圧無印加時における透過率が非常に低くなるので、高いコントラストを比較的簡単に実現することが可能となる。

ＶＡモードの液晶セルを実現するためには、基板表面へ所定の配向処理を施すことにより液晶層の液晶分子の配向を制御することが重要である。配向処理としては、例えば、ＳｉＯｘなどの金属酸化物を基板法線より傾いた方向から蒸着することにより、鋸形状の表面を有する薄膜を基板表面に形成する処理（いわゆる斜方蒸着法）や、ポリイミド等の有機配向膜材料を基板表面に成膜した後に、これに紫外線を特定方向から照射する処理（いわゆる光配向処理法；特許文献１参照）、あるいは特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜を基板表面に形成し、これにラビング処理を施す配向処理（特許文献２参照）などが主に知られている。これらの配向処理によれば、電圧無印加時における液晶層内の液晶分子が１つの方向に揃った配向（いわゆるモノドメイン配向）が得られる。

液晶表示装置における表示方式の１つとしてドットマトリクス方式が知られている。このドットマトリクス方式の液晶表示装置は、上基板、下基板のそれぞれの内面に短冊状電極（ストライプ状電極）が設けられ、それぞれの短冊状電極が交差するように上下基板が配置されている。この液晶表示装置においては、上基板の短冊状電極と下基板の短冊状電極との交点のそれぞれが画素部となる。ドットマトリクス方式の液晶表示装置は、最適バイアス駆動法やマルチラインアドレッシング法などの単純マトリクス駆動法（マルチプレックス駆動法）によって動作させることにより良好な表示状態を実現できる。ドットマトリクス型の液晶表示装置は、各画素部にＴＦＴ等のスイッチング素子を内蔵するアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に比べ、構造が簡素であり、低コストであるという利点がある。

ところで、ドットマトリクス方式の液晶表示装置を駆動する場合、各画素部の電圧印加時に、画素部のエッジ付近において斜め電界が発生し、この斜め電界により、液晶層が垂直配向で、液晶材料の誘電率異方性が負の場合は、画素部のエッジ付近において光抜けが生じやすい。特に、オフ電圧印加時においては、画素部の中央では良好な黒状態が実現できているにも関わらず画素部のエッジ付近に光抜けが発生することによりオフ電圧時の透過率が上昇するため、正面観察時のコントラストが低下するという不都合が生じる。

特許第２８７２６２８号公報 特開２００５−２３４２５４号公報

本発明に係る具体的態様は、単純マトリクス駆動の為の電極構造を有する垂直配向型液晶表示装置を単純マトリクス駆動法により駆動する場合における画素部のエッジ付近の光抜けを抑制し、コントラストを改善し得る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、単純マトリクス駆動（マルチプレックス駆動）される液晶表示装置であって、（ａ）互いの一面側を対向して配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）第１基板の一面側に設けられており、第１方向に延在する帯状の第１電極と、（ｃ）第２基板の一面側に設けられており、第１方向と略直交する第２方向に延在する帯状の第２電極と、（ｄ）第１基板の一面側と第２基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶材料を含有し、かつ略垂直配向した液晶層と、を含み、（ｅ）第１電極は、第２電極との交差領域において、第１方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられた複数の第１開口部を有する、液晶表示装置である。

上記の液晶表示装置によれば、単純マトリクス駆動の為の電極構造を有する垂直配向型液晶表示装置を単純マトリクス駆動法により駆動する場合における画素部（第１電極と第２電極との交差領域）のエッジ付近における光抜けが抑制され、コントラストを改善し得る。

上記の複数の第１開口部は、第１方向に沿って規則的に配列されることが好ましい。

上記の複数の第１開口部は、各々の長手方向が前記第２方向に沿った矩形状であることも好ましい。

また、上記の第１電極は、前記第２電極との交差領域において前記第２電極の前記第２方向に沿った少なくとも一方のエッジに重畳して設けられた第２開口部を更に有することも好ましい。

また、上記の第２電極は、前記第１電極との交差領域において、前記第２方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられた複数の第３開口部を更に有することも好ましい。

また、上記の液晶層がカイラル材を含有することも好ましい。

一実施形態の液晶表示装置の外観模式図および部分拡大図である。 図１に示した液晶表示装置の部分断面図である。 複数の矩形状の開口部が設けられた画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。 比較例の画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。 比較例のシミュレーションと同条件で実際に作成した液晶表示装置の顕微鏡観察像を示す図である。 第１実施例の液晶表示装置における画素部の構造を示す平面図である。 第１実施例の液晶表示装置の暗表示時における画素部の顕微鏡観察像を示す図である。 第１実施例の液晶表示装置の明表示時における画素部の顕微鏡観察像を示す図である。 第２実施例の液晶表示装置の明表示時における画素部の顕微鏡観察像を示す図である。 比較例の液晶表示装置の明表示時における画素部の顕微鏡観察像を示す図である。 各液晶表示装を所定条件で駆動したときの透過率特性を示す図である。 上下左右の各エッジに複数の矩形状の開口部が設けられた画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。

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外観模式図および部分拡大図である。また、図２は、図１に示した液晶表示装置の部分断面図である。詳細には、図２（ａ）は図１に示した液晶表示装置のａ−ａ’線における部分断面図であり、図２（ｂ）は図１に示したｂ−ｂ’線における部分断面図である。各図に示す本実施形態の液晶表示装置１００は、上側基板（第１基板）１、複数の上側ストライプ状電極（第１電極）２、配向膜３、下側基板（第２基板）４、複数の下側ストライプ状電極（第２電極）５、配向膜６、液晶層７、上側偏光板（第１偏光板）８、下側偏光板（第２偏光板）９を含んで構成されている。

上側基板１および下側基板４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。上側基板１と下側基板４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、上側基板１と下側基板４との間隙が所定距離（例えば４．０μｍ程度）に保たれる。

複数の上側ストライプ状電極２は、上側基板１の一面上に設けられている。各上側ストライプ状電極２は、帯状に形成されており、上側基板１の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各上側ストライプ状電極２は、図１中においては上下方向（第１方向）に延在している。各上側ストライプ状電極２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。また、便宜上図１および図２では図示を省略しているが、各上側ストライプ状電極２は、そのエッジ部分に矩形状の開口部を有する。これについては後ほど詳述する。

複数の下側ストライプ状電極５は、下側基板４の一面上に設けられている。各下側ストライプ状電極５は、帯状に形成されており、下側基板４の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各下側ストライプ状電極５は、図１中においては左右方向（第２方向）に延在している。各下側ストライプ状電極５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。図１の部分拡大図に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００では、上側ストライプ状電極２と下側ストライプ状電極５とが平面視において重なる箇所（交差領域）のそれぞれが画素部１１となる。図１中では１つの画素部１１のみが着色をして示されている。

配向膜３は、上側基板１の一面側に、各上側ストライプ状電極２を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜６は、下側基板４の一面側に、各下側ストライプ状電極５を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜３および配向膜６としては、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３、６としては、液晶層３の液晶分子に対して９０°に近い角度（例えば８９．９°）のプレティルト角を付与した略垂直配向状態を用いる。

本実施形態では、配向膜３、６にはそれぞれラビング処理等の配向処理が施されている。この配向処理の方向によって定まる液晶分子の配向方向は、図１中に示すように、上側基板１における配向方向が６時方向（図中下方向）であり、下側基板４における配向方向が１２時方向（図中上方向）である。すなわち、上側基板１と下側基板４は、各々への配向処理の方向がアンチパラレルとなるように対向配置されている。

液晶層７は、上側基板１の各上側ストライプ状電極２と下側基板４の各下側ストライプ状電極５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７が構成されている。液晶層７に図示された太線１０は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向（ダイレクター）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７の液晶分子の配向状態は初期状態（電圧無印加状態）において垂直配向しており、かつモノドメイン配向に規制されている。

上側偏光板８は、上側基板１の外側に配置されている。また、下側偏光板９は、下側基板４の外側に配置されている。上側偏光板８と下側偏光板９とは、例えばクロスニコル配置とされる。図１に示すように本実施形態では、３時−９時方向（下側ストライプ状電極５の延在方向）を基準として、上側偏光板８の吸収軸は反時計回りに４５°方向に設定され、下側偏光板９の吸収軸は時計回りに４５°方向に設定されている。

次に、液晶表示装置の製造方法の一例について詳細に説明する。

まず、一面上に透明電極を有する基板を用意する。基板としては、例えば片面が研磨され、その表面にＳｉＯ_２がコートされ、その上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜が形成されたガラス基板を用いることができる。

上記の基板に対して既知のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を実行する。例えば、基板に対してポジ型フォトレジストをロールコーター等により塗布する。その後、クロム金属膜等によって所望のパターンが形成されたフォトマスクを用いて、フォトレジスト面とフォトマスクの金属膜面を密着した後、紫外線を照射することにより、フォトレジストのパターンを焼き付ける。その後、所定条件（例えば１２０℃で１０分間）でフォトレジストを焼成し、所定溶液（例えばＫＯＨ水溶液）によりウェット現像処理を行うことにより、紫外線照射された部分のレジストを除去する。その後、所定条件（例えば１２０℃で３０分間）の焼成を行うことによりレジストパターンの強度を向上させ、所定溶液（例えば４０℃の塩酸と硫酸の混合水溶液）を用いてＩＴＯ膜のエッチング処理を行う。最後に、所定溶液（例えばＮａＯＨ水溶液）を用いてレジストを除去する。それにより、各上側ストライプ状電極２を有する上側基板１、各下側ストライプ状電極５を有する第２基板２がそれぞれ形成される。

次いで、上側基板１の一面上に配向膜３が形成され、下側基板４の一面上に配向膜６が形成される。具体的には、各基板をアルカリ溶液等で洗浄した後、垂直配向膜の材料液をフレキソ印刷等の方法によって各基板の一面上にそれぞれ塗布し、これらをクリーンオーブン内にて焼成する（例えば、１８０℃、３０分間）。その後、各配向膜３、６に対して配向処理（例えば本実施形態ではラビング処理）を行う。本工程における配向処理の条件を適宜に設定することにより、液晶層７のプレティルト角を制御することができる。

次いで、一方の基板上（例えば、上側基板１の一面上）には、例えば４μｍ程度の粒径のスペーサーが散布される。スペーサーの散布は、例えば乾式散布法によって行われる。また、他方の基板上（例えば、下側基板４の一面上）にシール材が形成される。シール材は、例えば４．２μｍ程度の粒径のシリカ製スペーサーが混入されたものをスクリーン印刷等の方法によって塗布することにより形成される。

次いで、上側基板１と下側基板４を、これらの一面同士が対向し、各配向膜３、６に対する配向処理の方向がアンチパラレルとなるようにして貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成する。それによりシール材が硬化し、上側基板１と下側基板４が固定される（空セルが完成する）。上側基板１と下側基板４とは、上側ストライプ状電極２と下側ストライプ状電極５とが交差するように配置される（図１参照）。

次いで、真空注入法等の方法によって、上側基板１と下側基板４の間隙に液晶材料（誘電率異方性Δε＜０のもの）を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する（例えば１２０℃、１時間）。これにより液晶層７が形成される。

その後、空セルを適宜洗浄した後に乾燥し、上側基板１の外側に上側偏光板８を貼り合わせ、かつ下側基板４の外側に下側偏光板９を貼り合わせる。上側偏光板８と下側偏光板９のそれぞれは、上記したように、液晶層７の中央における液晶分子の配向方向に対して略４５°の角度を有し、かつお互いがクロスニコルとなるように配置される。以上により、図１および図２に示した液晶表示装置が完成する。

次に、画素部１１のエッジ付近における光抜けを抑制するための電極構造について説明する。上述したように、本実施形態では、各上側ストライプ状電極２の画素部１１のエッジに対応する箇所に、平面視において矩形状に切り欠かれた複数の開口部（第１開口部）を設けている。以下に、画素部１１のエッジに対応する箇所に設けられた複数の矩形状の開口部による効果について、シミュレーション解析結果に基づいて説明する。

図３は、複数の矩形状の開口部が設けられた画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。図３（ａ）は上側ストライプ状電極２の構造を示し、図３（ｂ）は下側ストライプ状電極５の構造を示しており、各々、着色された部分が電極に相当する。図３（ａ）に示すように、上側ストライプ状電極２は、画素部１１のエッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部２０が設けられている（図中では、いくつかの開口部２０にのみ符号を付す）。各開口部（切り欠き部）２０は、上側ストライプ状電極２の一方および他方の各エッジを略矩形状に切り欠いた構造を有しており、矩形の１辺に相当する部分で開放し、残り３辺に相当する部分によってその形状が画定されている。また、各開口部２０は、その２辺（図示の例では長辺）が上側ストライプ状電極２の延在方向（すなわち第１方向）と略直交するように形成されている。本シミュレーション解析では、上側ストライプ状電極２の一端エッジ（図中左側）と他端エッジ（図中右側）のそれぞれに、規則的に配列された複数の開口部２０が設けられた場合を想定した。また。本シミュレーション解析における各開口部２０のサイズは、縦方向（短辺）１０μｍ、横方向（長辺）２０μｍに設定され、隣接する開口部２０の相互間距離、すなわち配置ピッチは２０μｍに設定された。また、図３（ｂ）に示すように、下側ストライプ状電極５については、画素部１１のエッジに対応する箇所に開口部が設けられていない。

シミュレーション条件について説明する。シミュレーション解析領域は１６０ｍｍ角であり、シミュレーション解析時の要素数については、液晶表示装置の面内は８０×８０、厚さ方向は３０分割とした。また、上側ストライプ状電極２、下側ストライプ状電極５のそれぞれの幅は１４０μｍに設定した。液晶層７については層厚（セル厚）を４μｍに設定し、液晶材料についてはΔｎを約０．１５、Δεを約−３．５に設定した。プレティルト角については、上側基板１、下側基板４ともに８９．９°に設定し、ラビング方向は下側基板４を１２時方向、上側基板１を６時方向に設定した。上側偏光板８および下側偏光板９の各吸収軸は、９時−３時方向を基準に、下側偏光板９を時計回りに４５°、上側偏光板８を反時計回りに４５°に設定した。そして、上側基板１と下側基板４の間の電位差、すなわち液晶層７に印加される電圧を閾値電圧付近の値に設定したときに、液晶層７の液晶分子の再配向が安定する定常状態における液晶分子の配向分布を計算し、それに基づいて液晶表示装置１００の法線方向から観察したときの面内透過率分布を計算した。図３（ｃ）は、１つの画素部１１についての透過率分布の計算結果である。図示のように、画素部１１の左右のエッジ付近においては、光抜けが生じるもののその輝度が次に示す比較例よりも大幅に抑制されている。

図４は、比較例の画素部のシミュレーション結果を説明するための図である。図４（ａ）は上側ストライプ状電極の構造を示し、図４（ｂ）は下側ストライプ状電極の構造を示しており、各々、着色された部分が電極に相当する。図４（ａ）、図４（ｂ）のそれぞれに示すように本比較例では、上側ストライプ状電極１０２、下側ストライプ状電極１０５ともに、画素部１１１のエッジに対応する箇所に開口部が設けられていない。それ以外のシミュレーション解析の条件については上記と同様である。図４（ｃ）は、１つの画素部１１１についての透過率分布の計算結果である。図示のように、画素部１１１の内部では光抜けが生じないが、画素部１１１の上下左右の各エッジ付近においては光抜けが生じていることがわかる。なお、比較例のシミュレーションと同条件で実際に作製した液晶表示装置においても同様の結果が得られており、その顕微鏡観察像を図５に示す。なお、１つの画素部１１１は０．４２ｍｍとし、隣接する画素部の間隔は０．０３ｍｍとした。

画素部のエッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部を設けることにより、画素部のエッジにおける光漏れが抑制される理由について以下に説明する。比較例におけるストライプ状電極１０２と１０５を交差させた箇所（すなわち画素部）においては、一方のストライプ状電極のエッジから他方のストライプ状電極に向けて斜め電界が生じる。この斜め電界が生じた領域、すなわち画素部１１１のエッジ付近においては、液晶分子が斜め電界の電界方向と直交する方向へ向かって傾く傾向が見られる。これに対し、斜め電界が発生しない領域、すなわち画素部１１１の内部においては、配向処理によって規制された方向に液晶分子が傾く。すなわち、画素部１１１のエッジ付近における液晶分子のダイレクターの傾き角度は、画素部１１１の内部における液晶分子（ダイレクター）の傾き角度に比べて大きくなる。上側偏光板８、下側偏光板９のそれぞれの吸収軸が各ストライプ電極１０２、１０５の延在方向に対して相対的に略４５°の角度をもって配置されているとすれば、画素部１１１のエッジ付近における液晶分子の変化（ダイレクター変形）が透過光強度に大きく作用する。このため、画素部１１１のエッジ付近における光漏れが顕著になる。これが比較例において画素部１１１のエッジ付近における光漏れの原因である。

これに対して、本実施形態では、ストライプ状電極２に対して、画素部１１のエッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部２０を設けているため、斜め電界の発生を抑えることができる。すなわち、各開口部２０には、ストライプ状電極２の延在方向と略平行な辺と略直交な辺が含まれるため、それぞれの辺と他方のストライプ状電極５との間で生じる電界が合成される。それにより、画素部１１のエッジ付近における液晶分子は、上側偏光板８の吸収軸の方向かそれに近い方向に傾くようになる。このため、画素部１１のエッジ付近における光漏れが抑制される。また、各開口部２０を規則的に配列することによれば、各開口部２０によって生じる上記の合成電界の分布が均一になるので、光漏れを抑制する効果をより均質化できる。

次に、画素部１１のエッジに対応する箇所に設けられた複数の矩形状の開口部による効果について、実施例に基づいてさらに説明する。

図６は、第１実施例の液晶表示装置における画素部１１の構造を示す平面図である。なお、第１実施例の液晶表示装置の全体構成については図１、図２に示した通りであり、諸条件については上記した数値例等に沿っている。図６に示すように、実施例の画素部１１は、各上側ストライプ状電極２と各下側ストライプ状電極５の交差領域に設けられている。上側ストライプ状電極２は図中上下方向に延在しており、下側ストライプ状電極５は図中左右方向に延在している。画素部１１は、１辺の長さがＲの正方形状に構成されている。本実施例では、長さＲを０．４２ｍｍとした。なお、画素部１１は必ずしも正方形状である必要はなく長方形状などであってもよい。

各上側ストライプ状電極２には、平面視において画素部１１の左側および右側の各エッジに対応する箇所にそれぞれ複数の開口部２０が設けられている。なお、図６ではいくつかの開口部２０にのみ符号を付す。各開口部２０は、それぞれの長手方向が上側ストライプ状電極２の延在方向と略直交しており、長さＴ１の長辺と幅Ｓ１の短辺とを有する。本実施例では、長さＴ１を０．０５ｍｍ、幅Ｓ１を０．００７ｍｍとした。また、本実施例では、隣接する開口部２０の長辺の相互間距離（すなわち開口部２０の配置ピッチ）Ａ１を０．０１４ｍｍとした。なお、各開口部２０は、必ずしも長方形状である必要はなく正方形状などであってもよい。

また、本実施例の上側ストライプ状電極２には、画素部１１の上側のエッジ（すなわち下側ストライプ状電極５のエッジ）と重畳する箇所に複数の開口部（第２開口部）２１が設けられている。なお、図６では１つの開口部２１にのみ符号を付す。各開口部２１は、スリット状に形成されており、それぞれの長手方向がストライプ状電極２の延在方向と略直交しており、長さＴ２の長辺と幅Ｓ２の短辺とを有する。本実施例では、長さＴ２を０．０５ｍｍ、幅Ｓ２を０．０２ｍｍとした。なお、各開口部２１は、必ずしも長方形状である必要はなく正方形状などであってもよい。また、本実施例では、隣接する開口部２１の短辺の相互間距離（すなわち開口部２１の配置ピッチ）Ａ２を０．０５ｍｍとし、ストライプ状電極２のエッジと当該エッジに最も近い開口部２１との相互間距離Ｂを０．０８５ｍｍとした。さらに、本実施例では、開口部２１の短辺の中心が画素部１１のエッジ（すなわち下側ストライプ状電極５のエッジ）と重なるように各開口部２１を配置した。このような各開口部２１を設けることにより、画素部１１の平面視における上側のエッジ付近においては左右方向に対して周期的に順方向の斜め電界が生じる。それにより、画素部１１の上側のエッジ付近において、液晶層７の中央における液晶分子の配向方向とは逆方向に斜め電界が生じるので、液晶層７の配向乱れを抑制することができる。なお、画素部１１のサイズ等によっては、開口部２１を１つだけ設けてもよい。

図７は、第１実施例の液晶表示装置の暗表示時における画素部１１の顕微鏡観察像を示す図である。図７では１つの画素部１１が示されている。なお、図７は図面の視認性の都合上、輝度が調整されている。上記したシミュレーション解析結果と同様に、実施例の液晶表示装置においても、画素部１１の左右エッジに対応する箇所に複数の開口部２０を設けたことにより画素部１１の左右の各エッジ付近における光抜けが抑制されていることがわかる。また、画素部１１の上側のエッジ付近における暗領域の発生も抑えられている。この点についてはさらに後述する。

図８は、第１実施例の液晶表示装置の明表示時における画素部１１の顕微鏡観察像を示す図である。図８では横に並んだ３つの画素部１１が示されている。第１実施例の液晶表示装置においては、上記のように暗表示時における画素部１１の光抜けが抑制されたものの、画素部１１の左右エッジに複数の開口部２０を設けたことにより当該各開口部２０の周辺で暗領域が観察され、画素部１１の開口率がいくらか低下している様子が見られる。これについては、以下に説明するようにカイラル材を添加した液晶材料を用いて液晶層７を形成することにより回避可能である。

図９は、第２実施例の液晶表示装置の明表示時における画素部１１の顕微鏡観察像を示す図である。なお、第２実施例の液晶表示装置の全体構成については上記した第１実施例と同様であり、液晶層７を形成するための液晶材料にカイラル材が添加されている点が異なっている。カイラル材については、液晶層７の層厚をｄ、ねじれピッチをｐとしたときにｄ／ｐが略０．７となるように調整した。また、上側基板と下側基板４の配置については、液晶層７の液晶分子が右回り（上側基板１側から平面視して時計回り）に１８０°ねじれるように配向処理（本例ではラビング処理）の方向を設定した。第１実施例の場合（図８参照）と比較し、液晶層７にねじれ構造を導入することにより画素部１１の左右エッジにおける暗領域が解消されていることがわかる。すなわち、第１実施例に比べ、第２実施例の液晶表示装置のほうが画素部１１の開口率をより高められることがわかる。なお、液晶層７のｄ／ｐの設定については０．５以上０．８未満、好ましくは０．５以上０．７４以下が良好であることが確認されている。

図１０は、比較例の液晶表示装置の明表示時における画素部の顕微鏡観察像を示す図である。比較例の液晶表示装置は、画素部１１に各開口部２０、２１が設けられていない点を除いて、第１実施例の液晶表示装置と同様の構成を備えている。図示のように、画素部の各エッジ付近において暗領域が発生しており、上側のエッジ付近では帯状の暗領域が交差している様子が見られる。この交差点がいわゆるディスクリネーションに該当するものである。図示のように、この暗領域の交差点（ブラッククロス）は画素部ごとに異なる位置に発生している。すなわち、暗領域の交差点の発生箇所には規則性がない。これに対して、上記した図８に示した第１実施例の液晶表示装置では、暗領域の交差点の発生箇所が各開口部２１の配置に対応して固定されており、またその形状も画素部ごとの違いが少ないことがわかる。

上記した各実施例および比較例の観察結果によれば、電気光学特性においても特に閾値電圧付近にて特性の違いが観察されると考えられる。そこで、（ａ）比較例の構造を有する液晶表示装置であって液晶層にカイラル材無添加、（ｂ）比較例の構造を有する液晶表示装置であって液晶層にカイラル材添加、（ｃ）液晶層にカイラル材が無添加である第１実施例の液晶表示装置、（ｄ）液晶層にカイラル材が添加されている第２実施例の液晶表示装置の４種類について、正面観察時における電気光学特性を評価した。各液晶表示装置の駆動条件については、１／６４デューティ、１／９バイアス、フレーム周波数２５０Ｈｚとし、オン電圧時の駆動電圧ＶＬＣＤを変化させたときの透過率を測定した。その測定結果を図１１に示す。図１１（ａ）はカイラル材無添加の比較例および実施例（上記ａ、ｃ）の特性を示し、図１１（ｂ）はカイラル材添加の比較例および実施例（上記ｂ、ｄ）の特性を示す。また、各図において「実線」は比較例の特性を示し、「破線」は実施例の特性を示す。図１１（ａ）では、実施例の液晶表示装置は画素部１１の開口率がいくぶん低下していることから最大透過率は比較例に比べて低いが、閾値付近のＶＬＣＤにおける急峻性は改善されていることがわかる。一方、図１１（ｂ）では、実施例の液晶表示装置のほうが比較例に比べて著しく優れた急峻性を示していることがわかる。

ところで、上記した各実施例においては、画素部１１の左右エッジに複数の開口部２０を設けることにより光抜けを抑制したが、画素部１１の上下エッジも同様にすることができる。

図１２は、上下左右の各エッジに複数の矩形状の開口部が設けられた画素部のシミュレーション解析結果を説明するための図である。図１２（ａ）は上側ストライプ状電極２の構造を示し、図１２（ｂ）は下側ストライプ状電極５の構造を示しており、各々、着色された部分が電極に相当する。図１２（ａ）に示すように、上側ストライプ状電極２は、画素部１１の左右エッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部２０が設けられている（図中では、いくつかの開口部２０にのみ符号を付す）。また、図１２（ｂ）に示すように、下側ストライプ状電極５は、画素部１１の上下エッジに対応する箇所に複数の矩形状の開口部２２（第３開口部）が設けられている（図中では、いくつかの開口部２２にのみ符号を付す）。本シミュレーション解析における各開口部２０のサイズは、縦方向１０μｍ、横方向２０μｍに設定され、隣接する開口部２０の相互間距離、すなわち配置ピッチは２０μｍに設定された。各開口部２２のサイズ、配置ピッチも同様である。その他のシミュレーション条件については上記と同様である。図１２（ｃ）は、１つの画素部１１についての透過率分布の計算結果である。図示のように、画素部１１の上下左右の各エッジ付近において、光抜けが生じるもののその輝度が大幅に抑制されていることがわかる。したがって、画素部１１の上下左右の各エッジに開口部を設けることで、電気光学特性における閾値付近の光抜けが一層抑制され、かつ急峻性がさらに改善されると考えられる。

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、上記においては画素部１１の左右の各エッジに複数の開口部２０を設けていたが、いずれか一方のエッジにのみ複数の開口部２０を設けても、これらを設けない場合に比較して光漏れを抑制する効果が得られることは明らかである。複数の開口部２２についても同様である。また、上記においては画素部１１の上側エッジにのみ複数の開口部２１を設けていたが、下側にも複数の開口部２１を設けるようにしてもよい。

１…上側基板（第１基板）、２…上側ストライプ状電極（第１電極）、３…配向膜、４…下側基板（第２基板）、５…下側ストライプ状電極（第２電極）、６…配向膜、７…液晶層、８…上側偏光板（第１偏光板）、９…下側偏光板（第２偏光板）、１０…ダイレクター、１１…画素部、２０、２１、２２…開口部

Claims (6)

1. 単純マトリクス駆動される液晶表示装置であって、
   互いの一面側を対向して配置された第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板の一面側に設けられており、第１方向に延在する帯状の第１電極と、
   前記第２基板の一面側に設けられており、前記第１方向と略直交する第２方向に延在する帯状の第２電極と、
   前記第１基板の一面側と前記第２基板の一面側との相互間に設けられており、誘電率異方性が負である液晶材料を含有し、かつ略垂直配向した液晶層と、
   を含み、
   前記第１電極は、前記第２電極との交差領域において、前記第１方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられた複数の第１開口部を有する、
   液晶表示装置。
2. 前記複数の第１開口部が前記第１方向に沿って規則的に配列された、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数の第１開口部は、各々の長手方向が前記第２方向に沿った矩形状である、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１電極は、前記第２電極との交差領域において前記第２電極の前記第２方向に沿った少なくとも一方のエッジに重畳して設けられた第２開口部を更に有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記第２電極は、前記第１電極との交差領域において、前記第２方向に沿った少なくとも一方のエッジに設けられた複数の第３開口部を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶層がカイラル材を含有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。