JP4203676B2

JP4203676B2 - 液晶表示素子

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Inventors: 則博荒井; 君平小林; 利晴西野
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Filing date: 2006-09-27
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Description

この発明は、横電界制御型の液晶表示素子に関する。

液晶表示素子として、予め定めた間隙を設けて対向配置され、互いに対向する内面それぞれに、互いに平行で且つ逆向き方向の配向処理が施された一対の基板間の間隙に、液晶層を、液晶分子の分子長軸を前記配向処理方向に揃えて前記基板面と実質的に平行に配列させて封入し、前記一対の基板のうちの一方の基板の内面に、１つの画素を形成するための予め定めた単位領域に、細長形状の複数の細長電極部が間隔を設けて並列に形成された第１の電極と、前記第１の電極よりも前記一方の基板側に前記第１の電極と絶縁して配置され、前記第１の電極との間への電圧の印加により、前記第１の電極の複数の細長電極部との間に、前記液晶分子の分子長軸の向きを前記基板面と実質的に平行な方向に変化させる横電界を生成する第２の電極とを設けた横電界制御型のものがある。

この横電界制御型液晶表示素子は、前記第１の電極の複数の細長電極部と第２の電極と電極間に表示データに対応した横電界を生成することにより、前記第１と第２の電極とが対応する領域からなる複数の画素の液晶分子の分子長軸の向きを、前記基板面と実質的に平行な面内において制御して画像を表示する。

ところで、前記横電界制御型液晶表示素子においては、視野角による色ずれが無い広視野の表示を行なうために、前記第１の電極の複数の細長電極部を、“く”の字形状に屈曲した形状に形成し、その屈曲部を挟む２つの細長辺部のうちの一方の細長辺部と前記第２の電極との間に生成する横電界の向きと、他方の細長辺部と前記第２の電極との間に生成する横電界の向きとを互いに異ならせることにより、各画素内において液晶分子を異なる２つの方向に配列させることが望まれている（特許文献１参照）。
特開２００２−１８２２３０号公報

しかし、前記第１の電極の複数の細長電極部を“く”の字形状に屈曲した形状に形成した横電界制御型液晶表示素子は、強い横電界を生成したときに、前記細長電極部の一方の細長辺部の一側縁に沿った領域の液晶分子と、前記細長電極部の他方の細長辺部の他側縁に沿った領域の液晶分子が、基板内面の配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きにチルトし、表示むらを生じるという問題をもっている。

この発明は、広視野で、しかも表示むらの無い良好な表示品質の横電界制御型液晶表示素子を提供することを目的としたものである。

この発明の液晶表示素子は、
予め定めた間隙を設けて対向配置され、互いに対向する内面それぞれに、互いに平行で且つ逆向き方向の配向処理が施された一対の基板と、
前記一対の基板間の間隙に封入され、液晶分子がその分子長軸を前記配向処理方向に揃えて前記基板面と実質的に平行に配列した液晶層と、
前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に設けられた導電膜からなり、１つの画素を形成するための予め定めた単位領域に、細長形状の複数の電極部が間隔を設けて並列に形成され、且つ前記複数の細長電極部それぞれが、前記配向処理の方向に対して異なる角度で延びる２つの細長辺部がそれぞれの一方端で交差する形状に屈曲し、前記２つの細長辺部を繋ぐ部分が、それぞれ前記細長辺部からさらに前記配向処理方向に対する傾き角が大きくなる方向に屈曲する屈曲部を有する形状に形成されるように、前記導電膜にスリットが設けられてなる第１の電極と、
前記単位領域に対応する形状を有し、一方の基板の内面の前記第１の電極よりも前記一方の基板側に前記第１の電極と絶縁して配置され、前記第１の電極との間への電圧の印加により、前記第１の電極の前記複数の細長電極部との間に、前記液晶分子の分子長軸の向きを前記基板面と実質的に平行な方向に変化させる横電界を生成する第２の電極と、
を備えたことを特徴とする。

この発明の液晶表示素子によれば、強い横電界の生成により、液晶分子が、前記配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きにチルトすることは無く、したがって、表示むらの無い良好な表示品質を得ることができる。

図１〜図８はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図、図２は前記液晶表示素子の図１のII−II線に沿う断面図である。

この液晶表示素子は、図１及び図２のように、予め定めた間隙を設けて対向配置された観察側（図２において上側）及びその反対側の一対の透明基板１，２と、前記一対の基板１，２間の間隙に封入された液晶層３と、前記一対の基板１，２の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面、例えば観察側とは反対側の基板２の内面に、互いに絶縁して設けられ、電圧の印加により前記基板１，２面と実質的に平行な横電界を生成し、この横電界によって前記液晶層３の液晶分子の分子長軸の向きを制御する複数の画素１００をマトリックス状に配列させて形成するための第１と第２の透明電極４４と、前記一対の基板１，２の外面にそれぞれ配置された観察側及びその反対側の一対の偏光板１９，２０とを備えている。

以下、前記観察側の基板１を前基板、観察側とは反対側の基板２を後基板、前記前基板１の外面に配置された観察側の偏光板１９を前側偏光板、前記後基板２の外面に配置された反対側の偏光板２０を後側偏光板という。

前記一対の基板１，２は、図示しない枠状のシール材を介して接合されており、前記液晶層３は、前記一対の基板１，２間の間隙の前記シール材により囲まれた領域に封入されている。

この液晶表示素子は、アクティブマトリックス液晶表示素子であり、前記後基板２の内面に互いに絶縁して設けられた第１と第２の電極４４のうち、第１の電極４は、行方向（画面の左右方向）及び列方向（画面の上下方向）にマトリックス状に配列させて配置された複数の画素電極、第２の電極５は、前記各行毎に、その行の各画素電極４に対応させて配置された対向電極である。

そして、前記前記後基板２の内面には、前記複数の画素電極４と前記対向電極５とが対応する領域からなる複数の画素１００にそれぞれ対応させて配置された複数の能動素子６と、前記行方向に配列された複数の画素１００からなる各画素行毎に配置された複数の走査線１２と、前記列方向に配列された複数の画素１００からなる各画素列毎に配置された複数の信号線１３とが設けられている。

前記能動素子６は、信号の入力電極１０及び出力電極１１と、前記入力電極１０と出力電極１１との間の導通を制御する制御電極７とを有しており、前記制御電極７が各行毎に走査線１２に接続され、前記入力電極１０が各列毎に信号線１３に接続され、前記出力電極１１が前記画素電極４に接続されている。

前記能動素子６は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であり、前記後基板２の基板面上に形成されたゲート電極（制御電極）７と、前記ゲート電極７を覆って後基板２の略全面に形成された透明なゲート絶縁膜８と、このゲート絶縁膜８の上に前記ゲート電極７と対向させて形成されたｉ型半導体膜９と、前記ｉ型半導体膜９の両側部の上にｎ型半導体膜（図示せず）を介して設けられたドレイン電極（入力電極）１０及びソース電極（出力電極）１１とからなっている。

前記複数の走査線１２は、前記後基板２の基板面上に、前記各画素行の一側（図１において下側）に沿わせて前記画素行と平行に形成され、各行のＴＦＴ６のゲート電極７にそれぞれ接続されており、前記複数の信号線１３は、前記ゲート絶縁膜８の上に、前記各画素列の一側（図１において左側）に沿わせて前記画素列と平行に形成され、各列のＴＦＴ６のドレイン電極１０にそれぞれ接続されている。

なお、前記後基板２の縁部には、前記前基板１の外方に張出す端子配列部（図示せず）が形成されており、前記複数の走査線１２及び複数の信号線１３は、前記端子配列部に設けられた複数の走査線端子及び信号線端子に接続されている。

そして、前記複数の画素電極４は、前記複数のＴＦＴ６及び信号線１３を覆って前記後基板２の略全面に形成された透明な層間絶縁膜１４の上に形成されており、前記対向電極５は、前記ゲート絶縁膜８の上に形成されている。すなわち、前記対向電極５は、前記複数の画素電極４よりも前記後基板２側に、前記層間絶縁膜１４により前記複数の画素電極４と絶縁して配置されている。

前記複数の画素電極４は、それぞれ、１つの画素１００を形成するための予め定めた単位領域、例えば画面の上下方向に沿う縦幅が、前記画面の左右方向に沿う横幅よりも大きい縦長の矩形形状の領域に、前記単位領域の縦幅方向の略全長にわたる長さを有する細長形状の複数の複数の電極部４１が間隔を設けて並列に形成された第１の透明導電膜（例えばＩＴＯ膜）４０からなっている。

なお、前記画素電極４の複数の細長電極部４１は、前記第１の導電膜４０に複数のスリットを設けることにより形成されており、これらの細長電極部４１は、それぞれの両端において、前記第１の導電膜４０の両端縁に形成された共通接続部４５ａ，４５ｂに接続されている。

そして、前記第１の導電膜４０の一端縁（図１において下端縁）の共通接続部４５ｄの一端側は、前記ＴＦＴ６のソース電極１１上に前記層間絶縁膜１４を介して重なっており、前記層間絶縁膜１４に設けられた図示しないコンタクト孔において前記ソース電極１１に接続されている。

また、前記対向電極５は、前記各画素行毎にその全長にわたって設けられ、各行の複数の画素１００の全域に対応する形状に形成された第２の透明導電膜（例えばＩＴＯ膜）５０からなっている。

なお、この実施例では、前記第２の導電膜５０を、図１のように、前記各行の複数の画素１００にそれぞれ対応する領域を、画素形状に対応した縦長矩形状の電極部５１にパターニングし、これらの矩形状電極部５１を、その一端側（走査線１２が設けられた側とは反対側）において共通接続部５２により接続した形状に形成しているが、この第２の導電膜５０は、前記画素行の全長にわたって前記画素１００の縦幅に対応する幅に形成してもよい。

前記第２の導電膜５０は、前記複数の信号線１３の上を横切って形成されており、この導電膜５０と前記信号線１３との交差部は、前記信号線１３を覆って設けられた図示しない絶縁膜により絶縁されている。

そして、前記各画素行にそれぞれ対応する複数の第２の導電膜５０は、前記複数の画素電極４の配列領域の一端側の外側において共通接続されており（図示せず）、その共通接続部は、前記後基板２の前記端子配列部に設けられた対向電極端子に接続されている。

前記第２の導電膜５０からなる対向電極５は、前記画素電極４との間への電圧の印加により、前記画素電極４の複数の細長電極部４１との間に、前記液晶分子３ａの分子長軸の向きを前記基板１，２面と実質的に平行な方向に変化させる横電界を生成する。

一方、前記前基板１の内面には、前記複数の画素１００の間の領域及び前記複数のＴＦＴ６に対応する遮光膜１５が形成されており、その上に、前記複数の画素１００にそれぞれ対応させて、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが設けられている。

さらに、前記一対の基板１，２の内面にはそれぞれ、前記前基板１に設けられたカラーフィルタ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ及び前記後基板２に設けられた複数の画素電極４を覆って、前記液晶層３の液晶分子３ａを、前記基板１，２面と実質的に平行な方向に分子長軸を向けて配向させる配向性を有するポリイミド膜等の水平配向膜１７，１８が形成されている。

そして、前記一対の基板１，２の内面はそれぞれ、前記配向膜１７，１８の膜面をそれぞれ予め定めた方向にラビングすることにより、互いに平行で且つ逆向き方向に配向処理されている。

図３は前記画素電極４及び対向電極５の一部分の拡大平面図、図４は前記画素電極４の１つの細長電極部４１の拡大平面図である。

図１、図３及び図４において、１ａは前基板１の内面の配向処理方向（配向膜１７のラビング方向）、２ａは後基板１の内面の配向処理方向（配向膜１８のラビング方向）を示しており、この実施例では、前基板１の内面を、画面の下方向から上方向に向かって前記画面の上下方向と平行に配向処理し、後基板２の内面を、画面の上方向から下方向に向かって前記画面の上下方向と平行に配向処理している。

そして、前記画素電極４の複数の細長電極部４１はそれぞれ、図３及び図４のように、２つの細長辺部４２ａ，４２ｂがそれぞれ前記配向処理方向１ａ，２ａに対して異なる角度で交差させて形成され、前記矩形形状の単位領域の縦幅方向の中央部において、２つの細長辺部４２ａ，４２ｂが互いに交差する部分で繋がった実質的に“く”の字形状に屈曲し、且つ、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ部分が、一方の細長辺部４２ａに繋がる側が前記一方の細長辺部４２ａに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲し、他方の細長辺部に繋がる側が前記他方の細長辺部４２ｂに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲した形状に形成されており、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ屈曲部４３ａ，４３ｂと前記細長辺部４１ａ，４２ｂとの繋がり部はそれぞれ、その一方と他方の両側縁同士が滑らかに連続する円弧状に形成されている。

すなわち、前記細長電極部４１は、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して傾き方向が異なる第１の傾きをもった２つの細長辺部４２ａ，４２ｂと、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂが互いに繋がる部分において、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して前記第１の傾きよりも傾き各画大きく、且つ傾き角方向が異なる第２の傾きをもった２つの屈曲部４３ａ，４３ｂとが連続した形状に形成されている。

なお、前記細長電極部４１の前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂは、実質的に同じ幅に形成されており、その一方の細長辺部４２ａの幅Ｗ_１と、隣合う細長電極部４１の前記一方の細長辺部４２ａ，４２ａ間の間隔Ｄ_１との比Ｄ_１／Ｗ_１、及び他方の細長辺部４２ｂの幅Ｗ_２と、隣合う細長電極部４１の前記他方の細長辺部４２ｂ，４２ｂ間の間隔Ｄ_２との比Ｄ_２／Ｗ_２は、それぞれ、１／３〜３／１、好ましくは１／１に設定されている。

また、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角と、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ２つの屈曲部４３ａ，４３ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角は、前記細長辺部４２ａ，４２ｂの傾き角をθａ、前記屈曲部４３ａ，４３ｂの傾き角をθｂとしたとき、
０°＜θａ＜２０°
２０°＜θｂ＜４０°
に設定されている。

さらに、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの長さと、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ２つの屈曲部４３ａ，４３ｂの長さは、前記細長辺部４２ａ，４２ｂの長さをＬａ、前記屈曲部４３ａ，４３ｂの長さをＬｂとしたとき、
Ｌａ＞ｎＬｂ（ｎ；３〜５）
１０Ｌｂ＞Ｌａ＞４Ｌｂ
に設定されている。

また、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの端部にはそれぞれ、その細長辺部４２ａ，４２ｂに繋がり、前記細長辺部４２ａ，４２ｂに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲した端部屈曲部４４ａ，４４ｂが形成されており、これらの端部屈曲部４４ａ，４４ｂと前記細長辺部４１ａ，４２ｂとの繋がり部はそれぞれ、その一方と他方の両側縁同士が滑らかに連続する円弧状に形成されている。

前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの端部にそれぞれ形成された端部屈曲部４４ａ，４４ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角は、その傾き角をθｃとしたとき、
２０°＜θｃ＜４０°
に設定されており、この端部屈曲部４４ａ，４４ｂの長さは、その長さをＬｃとしたとき、前記細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの長さＬａに対して、
Ｌａ＞ｎＬｃ（ｎ；３〜５）
１０Ｌｃ＞Ｌａ＞４Ｌｃ
となる値に設定されている。

すなわち、前記細長電極部４１の両端の端部屈曲部４４ａ，４４ｂは、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ屈曲部４３ａ，４３ｂと実質的に同じ傾き角及び長さに形成されている。

前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θａは、１０°±５°、より望ましくは１０°±２°に設定し、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ屈曲部４３ａ，４３ｂと、前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θｂ，θｃは、３０°±５°、より望ましくは３０°±２°に設定するのが好ましい。

なお、前記画素電極４の複数の細長電極部４１のうち、前記ＴＦＴ６に接続される側の細長電極部４１のＴＦＴ接続端側の細長辺部４２ｂは、前記ＴＦＴ６のソース電極１１に対応する領域を避けて、他の細長電極部４１の細長辺部４２ｂよりも短い長さに形成されている。

また、前記液晶層３は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶からなっており、この液晶層３の液晶分子３ａは、その分子長軸を前記配向処理方向１ａ，２ａに揃えて前記基板１，２面と実質的に平行に配列している。

図５は、図３のV−V線に沿うハッチングを省略した拡大断面図であり、前記液晶分子３ａは、図３及び図５のように、分子長軸を前記配向処理方向１ａ，２ａに揃え、且つ一方の基板面、例えば後基板２面に対して、前記後基板２の内面の配向処理方向２ａに向かって前記後基板２から離れる方向に一様にプレチルトした状態で前記基板１，２面と実質的に平行に配列している。

また、前記前基板１とその外面に配置された前側偏光板１９との間には、前記前基板１の全面にわたって、外部からの静電気を遮断するための一枚膜状の透明な静電気遮断導電膜２１が設けられている。

この液晶表示素子は、前記複数の画素１００の画素電極４と対向電極５との間に、表示データに対応した駆動電圧を印加することにより、前記画素電極４の複数の細長電極部４１と前記対向電極５との間に、前記液晶分子３ａの分子長軸の向きを前記基板１，２面と実質的に平行な方向に変化させる横電界を生成し、この横電界によって前記複数の画素１００の液晶分子３ａの分子長軸の向きを、前記基板１，２面と実質的に平行な面内において制御して画像を表示する。

前記画素電極４と対向電極５との間に印加する駆動電圧は、表示データに応じて、前記横電界を生成しない実質的に０Ｖの最小値から、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂに沿った領域の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°の方向に分子長軸を向けて配列させる強さの横電界を生成する最大値の範囲で制御される。

なお、この実施例の液晶表示素子は、例えば、前側偏光板１９と後側偏光板２０の一方の透過軸を、前記配向処理方向１ａ，２ａと実質的に平行にするか或いは実質的に直交させ、他方の偏光板の透過軸を前記一方の偏光板の透過軸に対して実質的に直交させた無電界暗表示型（以下、ノーマリーブラック型という）のものであり、前記画素電極４と対向電極５との間に横電界を生成しない無電界時、つまり液晶分子３ａが図３のように前記配向処理方向１ａ，２ａに分子長軸を揃えて配列したときに、その画素１００の表示が黒になり、前記画素電極４と対向電極５との間に、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの細長辺部４２ａ，４２ｂに沿った領域の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°の方向に分子長軸を向けて配列させる強さの横電界を生成したときに、その画素１００の表示が最も明るい明表示になる。

図６は、前記画素電極４と対向電極５との間に、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂに沿った領域の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°の方向に分子長軸を向けて配列させる強さの横電界を生成したときの１つの画素１００内の各部の液晶分子３ａの分子長軸の向きを示す平面図、図７は図６のVII−VII線に沿うハッチングを省略した拡大断面図、図８は図６のVIII−VIII線に沿うハッチングを省略した拡大断面図である。

図６及び図８のように、横電界Ｅは、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の一側縁及び他側縁と、前記対向電極５の前記細長電極部４１に隣接する部分との間に生成する。

この横電界Ｅは、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の側縁に対して直交する方向の電界であり、液晶分子３ａは、前記横電界Ｅの生成により、前記横電界Ｅの向きに対する分子長軸の角度が小さくなる方向に向きを変える。

そして、この液晶表示素子は、前記画素電極４の複数の細長電極部４１を、実質的に“く”の字形状に屈曲し、その２つの細長辺部４２ａ，４２ｂがそれぞれ前記一対の基板１，２の内面の配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に同じ角度で交差する形状に形成しているため、図６に示したように、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の一方の細長辺部４２ａと前記対向電極５との間に生成する横電界Ｅの向きと、前記細長電極部４１の他方の細長辺部４２ｂと前記対向電極５との間に生成する横電界Ｅの向きとを互いに異ならせ、各画素１００内において液晶分子３ａを異なる２つの方向に配列させて、視野角による色ずれが無い広視野の表示を行なうことができる。

しかも、この液晶表示素子は、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ部分を、一方の細長辺部４２ａに繋がる側が前記一方の細長辺部４２ａに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲し、他方の細長辺部４２ｂに繋がる側が前記他方の細長辺部４２ｂに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲した形状に形成しているため、前記画素電極４と対向電極５との間に、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂに沿った領域の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°或いはそれに近い方向に分子長軸を向けて配列させる強い横電界Ｅを生成したときも、液晶分子３ａが、前記配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きにチルトすることは無い。

すなわち、図９の比較例に示すように、“く”の字形状の電極では、前記横電界Ｅは、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の一側縁及び他側縁と、前記対向電極５の前記細長電極部４１に隣接する部分との間に生成し、前記細長電極部４１の一側縁と対向電極５との間に生成する横電界Ｅと、前記細長電極部４１の他側縁と対向電極５との間に生成する横電界Ｅは、互いに逆向きとなる。

そして、前記画素電極４の複数の細長電極部４１は、実質的に“く”の字形状に屈曲し、その２つの細長辺部４２ａ，４２ｂがそれぞれ前記配向処理方向１ａ，２ａに対して逆の傾き角で交差する形状に形成されているため、前記画素電極４の細長電極部４１の一方の細長辺部４２ａの一側縁及び他側縁と対向電極５との間に生成する横電界Ｅのうちの前記一側縁側に生成する横電界Ｅと、前記細長電極部４１の他方の細長辺部４２ｂの一側縁及び他側縁と対向電極５との間に生成する横電界Ｅのうちの前記他側縁側に生成する横電界Ｅはそれぞれ、液晶分子３ａを、基板内面の配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きにチルトさせる向きの電界（以下、逆向き電界という）である。

そのため、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の形状が、２つの細長辺部４２ａ，４２ｂが“く”の字形状であると、前記画素電極４と対向電極５との間に強い横電界Ｅを生成したときに、液晶分子３ａに作用する横電界Ｅのチルト配向力が、基板内面の配向処理による液晶分子３ａのプレチルト配向力（配向膜１７，１８の配向力）よりも強くなり、前記細長電極部４１の一方の細長辺部４２ａの一側縁に沿った逆向き電界生成領域の液晶分子３ａと、他方の細長辺部４２ｂの他側縁に沿った逆向き電界生成領域の液晶分子３ａが、前記基板内面の配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きにチルトする。

すなわち、前記横電界Ｅが、液晶分子３ａの分子長軸方向を前記配向処理方向１ａ，２ａに対して小さい角度で変化させる弱い電界であるときは、液晶分子３ａが、基板内面のプレチルト配向力により、前記逆向き電界生成領域においても、前記基板内面の配向処理によるプレチルトの傾き方向にチルトした状態で向きを変えるが、前記横電界Ｅが、液晶分子３ａの分子長軸方向を前記配向処理方向１ａ，２ａに対して大きい角度で変化させる強い電界であるときは、前記配向処理方向１ａ，２ａに対する液晶分子３ａの分子長軸方向の角度が大きくなるのに伴って、基板内面のプレチルト配向力よりも横電界Ｅによる力が強く液晶分子３ａに作用し、前記逆向き電界生成領域の液晶分子３ａが、前記配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きにチルトする。

この横電界Ｅによる液晶分子３ａの逆チルト（基板内面の配向処理によるプレチルトの傾きとは逆の傾きのチルト）は、前記“く”の字形状の屈曲点に対応する部分から現れ、前記横電界Ｅが強くなるのに伴って、逆チルト領域が、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂに沿って長く、大きくなる。

図９は、画素電極４の複数の細長電極部４１を、２つの細長辺部４２ａ，４２ｂが直接繋がった“く”の字形状に形成した比較例における、画素電極４と対向電極５との間に、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの近傍の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°の方向に分子長軸を向けて配列させる強さの横電界を生成したときの１つの画素１００内の各部の液晶分子３ａの分子長軸の向きを示す平面図、図１０は図９のX−X線に沿うハッチングを省略した拡大断面図、図１１は図９のXI−XI線に沿うハッチングを省略した拡大断面図である。

図９〜図１１のように、画素電極４の複数の電極部４１を、２つの細長辺部４２ａ，４２ｂが直接繋がった“く”の字形状に形成した比較例では、画素電極４と対向電極５との間に強い横電界Ｅを生成したときに、図９において上側の細長辺部４２ａの右側縁に沿った領域Ｓ１の液晶分子３ａと、下側の細長辺部４２ｂの左側縁に沿った領域Ｓ２の液晶分子３ａが、基板内面の配向処理によるプレチルトの傾き（図において、太く塗りつぶした分子端側から見て斜め右下方向に向かって後基板２から離れる方向の傾き）とは逆の傾き（斜め左上方向に向かって後基板２から離れる方向の傾き）にチルトする。

そのため、この比較例では、画素電極４と対向電極５との間に強い横電界Ｅを生成したときに、各画素内に、液晶分子３ａが逆チルト（プレチルトの傾きとは逆の傾きのチルト）した前記領域Ｓ１，Ｓ２と、液晶分子３ａの逆チルトが生じない他の領域とができ、これらの領域の液晶分子３ａのチルト方向の違いによる表示むらを生じる。

この比較例に対し、上記実施例の液晶表示素子は、画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ部分を、一方の細長辺部４２ａに繋がる側が前記一方の細長辺部４２ａに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲し、他方の細長辺部４２ｂに繋がる側が前記他方の細長辺部４２ｂに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲した形状に形成しているため、前記画素電極４と対向電極５との間に生成する横電界Ｅのうち、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の前記屈曲部４３ａ，４３ｂの一側縁及び他側縁と対向電極５との間に生成する横電界（屈曲部４３ａ，４３ｂの側縁に対して直交する方向の電界）Ｅは、図６のように、前記細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの一側縁及び他側縁と対向電極５との間に生成する横電界Ｅよりも、前記配向処理方向１ａ，２ａに対する交差角が小さい方向の電界である。

そのため、前記横電界Ｅによる前記屈曲部４３ａ，４３ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する分子長軸方向の変化角ψｂは、前記細長辺部４２ａ，４２ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する分子長軸方向の変化角ψａよりも小さく、液晶分子３ａの配向の不連続性が小さくなるから、前記屈曲部４３ａ，４３ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａには、配向膜の配向規制力と、この配向規制力によって配向した隣接する分子間力が強く働き、横電界Ｅに対して液晶分子のチルト角の変化が抑制される。

そのため、前記画素電極４と対向電極５との間に、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂに沿った領域の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°或いはそれに近い方向に分子長軸を向けて配列させる強い横電界Ｅを生成したときも、屈曲部近傍での液晶分子のチルトが反転することなく安定しているから、前記屈曲部４３ａ，４３ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域、つまり液晶分子３ａを基板内面の配向処理によるプレチルトの傾き方向と同じ傾きにチルトさせる向きの横電界Ｅが生成する領域と、液晶分子３ａを基板内面の配向処理によるプレチルトの傾き方向とは逆逆向きの横電界Ｅが生成する領域の両方の液晶分子３ａが、前記配向処理によるプレチルトの傾き方向にチルトした状態で分子長軸方向を変える。

したがって、図９〜図１１に示した比較例のように、“く”の字形状の細長電極部４１の屈曲点に対応する部分に、前記細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの一側縁と他側縁の一方に沿った領域の液晶分子３ａを逆チルトさせる起点が生じることはない。

そして、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ２つの屈曲部４３ａ，４３ｂと前記細長辺部４１ａ，４２ｂとの繋がり部はそれぞれ、その一方と他方の両側縁同士が滑らかに連続する円弧状に形成されているため、前記細長辺部４２ａ，４２ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａも、前記屈曲部４３ａ，４３ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａのチルト方向に追従して、前記配向処理によるプレチルトの傾きで分子長軸方向を変える。

このように、この液晶表示素子は、前記画素電極４と対向電極５との間に、前記画素電極４の細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂに沿った領域の液晶分子３ａを、前記配向処理方向１ａ，２ａに対して実質的に４５°或いはそれに近い方向に分子長軸を向けて配列させる強い横電界Ｅを生成したときも、液晶分子３ａが、図６〜図８のように、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の全長にわたって、その一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａのチルト方向を同じにし、表示むらの無い良好な表示品質を得ることができる。

さらに、この液晶表示素子は、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの端部にそれぞれ、その細長辺部４２ａ，４２ｂに繋がり、前記細長辺部４２ａ，４２ｂに対して前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角が大きくなる方向に屈曲した端部屈曲部４４ａ，４４ｂを形成しているため、これらの端部屈曲部４４ａ，４４ｂ一側縁及び他側縁と対向電極５との間にも、前記細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの一側縁及び他側縁と対向電極５との間に生成する横電界Ｅよりも前記配向処理方向１ａ，２ａに対する交差角が小さい方向の横電界Ｅが生成する。

そのため、前記横電界Ｅによる前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する分子長軸方向の変化角ψｃを、前記細長辺部４２ａ，４２ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の液晶分子３ａの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する分子長軸方向の変化角ψａよりも小さくし、前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂの一側縁及び他側縁に沿った領域の両方の液晶分子３ａを、前記横電界Ｅによる逆チルトを生じること無く、前記配向処理によるプレチルトの傾きで分子長軸方向を変えさせ、前記横電界Ｅによる液晶分子３ａの逆チルトを、さらに効果的に無くすことができる。

そして、この液晶表示素子は、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ａの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θａと、前記２つの細長辺部を繋ぐ＜形状部の２つの屈曲部４３ａ，４３ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θｂを、
０°＜θａ＜２０°
２０°＜θｂ＜４０°
に設定しているため、前記横電界Ｅによる液晶分子３ａの逆チルトを、より確実に無くすことができる。

また、この液晶表示素子は、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの長さＬａと、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ＜形状部の２つの屈曲部４３ａ，４３ｂの長さＬｂを、
Ｌａ＞ｎＬｂ（ｎ；３〜５）
１０Ｌｂ＞Ｌａ＞４Ｌｂ
に設定しているため、前記＜形状部による液晶分子３ａの逆チルト防止効果を充分に発揮し、しかも、前記＜形状部に対応する領域の表示への影響をほとんど目立たなくすることができる。

さらに、この液晶表示素子は、前記画素電極４の複数の電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの端部にそれぞれ形成した前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θｃを、
２０°＜θｃ＜４０°
に設定しているため、前記横電界Ｅによる液晶分子３ａの逆チルトを、より確実に無くすことができる。

また、この液晶表示素子は、前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂの長さＬｃを、前記細長電極部４１の細長辺部４２ａ，４２ｂの長さＬａに対して、
Ｌａ＞ｎＬｃ（ｎ；３〜５）
１０Ｌｃ＞Ｌａ＞４Ｌｃ
となる値に設定しているため、前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂによる液晶分子３ａの逆チルト防止効果を充分に発揮し、しかも、前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂに対応する領域の表示への影響をほとんど目立たなくすることができる。

この液晶表示素子において、前記画素電極４の複数の細長電極部４１の２つの細長辺部４２ａ，４２ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θａは、１０°±５°、より望ましくは１０°±２°に設定し、前記２つの細長辺部４２ａ，４２ｂを繋ぐ屈曲部４３ａ，４３ｂと、前記端部屈曲部４４ａ，４４ｂの前記配向処理方向１ａ，２ａに対する傾き角θｂ，θｃは、３０°±５°、より望ましくは３０°±２°に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記横電界Ｅによる液晶分子３ａの逆チルトを、さらに確実に無くすことができる。

なお、上記実施例では、前記画素電極４の複数の細長電極部４１を、それぞれの両端において共通接続しているが、前記複数の細長電極部４１は、その一端（ＴＦＴ６に接続する側の端部）において共通接続してもよい。

また、上記実施例では、対向電極５を、画素１００の全域に対応する形状に形成しているが、この対向電極５は、前記画素電極４の少なくとも複数の細長電極部４１，４１の間に対応していればよい。

さらに、上記実施例の液晶表示素子は、後基板２の内面に互いに絶縁して設けられた第１と第２の電極のうちの液晶層３側の第１の電極を、マトリックス状に配列された複数の画素電極４とし、それよりも後基板２側の第２の電極を対向電極５としているが、それと逆に、液晶層３側の第１の電極を対向電極とし、それよりも後基板２側の第２の電極をマトリックス状に配列された複数の画素電極としてもよく、その場合は、前記対向電極に複数の細長電極部を形成し、前記画素電極を、画素の全域に対応する形状または前記対向電極の複数の細長電極部の間に対応する形状に形成すればよい。

なた、上記実施例では、前記第１と第２の電極を後基板２の内面に設けているが、前記第１と第２の電極は、前基板１の内面に設けてもよい。

この発明の一実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図。前記液晶表示素子の図１のII−II線に沿う断面図。前記液晶表示素子の画素電極及び対向電極の一部分の拡大平面図。前記画素電極の１つの細長電極部の拡大平面図。図３のV−V線に沿うハッチングを省略した拡大断面図。前記画素電極と対向電極との間に横電界を生成したときの１つの画素内の各部の液晶分子の分子長軸の向きを示す平面図。図６のVII−VII線に沿うハッチングを省略した拡大断面図。図６のVIII−VIII線に沿うハッチングを省略した拡大断面図。画素電極の複数の細長電極部を、２つの細長辺部が直接繋がった“く”の字形状に形成した比較例における、画素電極と対向電極との間に横電界を生成したときの１つの画素内の各部の液晶分子の分子長軸の向きを示す平面図。図９のX−X線に沿うハッチングを省略した拡大断面図。図９のXI−XI線に沿うハッチングを省略した拡大断面図。

符号の説明

１，２…基板、１ａ，１ｂ…配向処理方向、３…液晶層、３ａ…液晶分子、４…画素電極、４１…細長電極部、４２ａ，４２ｂ…細長辺部、４３ａ，４３ｂ…屈曲部、４４ａ，４４ｂ…端部屈曲部、５…対向電極、６…ＴＦＴ（能動素子）、１２…走査線、１３…信号線、１４…層間絶縁膜、１５…遮光膜、１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ…カラーフィルタ、１７，１８…配向膜、１９，２０…偏光板、２１…静電気遮断導電膜、１００…画素、Ｅ…横電界。

Claims

予め定めた間隙を設けて対向配置され、互いに対向する内面それぞれに、互いに平行で且つ逆向き方向の配向処理が施された一対の基板と、
前記一対の基板間の間隙に封入され、液晶分子がその分子長軸を前記配向処理方向に揃えて前記基板面と実質的に平行に配列した液晶層と、
前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に設けられた導電膜からなり、１つの画素を形成するための予め定めた単位領域に、細長形状の複数の電極部が間隔を設けて並列に形成され、且つ前記複数の細長電極部それぞれが、前記配向処理の方向に対して異なる角度で延びる２つの細長辺部がそれぞれの一方端で交差する形状に屈曲し、前記２つの細長辺部を繋ぐ部分が、それぞれ前記細長辺部からさらに前記配向処理方向に対する傾き角が大きくなる方向に屈曲する屈曲部を有する形状に形成されるように、前記導電膜にスリットが設けられてなる第１の電極と、
前記単位領域に対応する形状を有し、一方の基板の内面の前記第１の電極よりも前記一方の基板側に前記第１の電極と絶縁して配置され、前記第１の電極との間への電圧の印加により、前記第１の電極の前記複数の細長電極部との間に、前記液晶分子の分子長軸の向きを前記基板面と実質的に平行な方向に変化させる横電界を生成する第２の電極と、
を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
第１の電極の複数の細長電極部の２つの細長辺部の配向処理方向に対する傾き角をθａ、前記２つの細長辺部を繋ぐ屈曲部の前記配向処理方向に対する傾き角をθｂとしたとき、前記細長辺部の傾き角θａと、前記屈曲部の傾き角θｂは、
０°＜θａ＜２０°
２０°＜θｂ＜４０°
に設定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。
第１の電極の複数の細長電極部の２つの細長辺部の長さをＬａとし、前記２つの細長辺部を繋ぐ屈曲部の長さをＬｂとしたとき、前記細長辺部の長さＬａと、前記屈曲部の長さＬｂは、
Ｌａ＞ｎＬｂ（ｎ；３〜５）
１０Ｌｂ＞Ｌａ＞４Ｌｂ
に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
第１の電極の複数の細長電極部の２つの細長辺部の少なくとも一方の端部に、前記細長辺部に繋がり、前記細長辺部に対して配向処理方向に対する傾き角が大きくなる方向に屈曲した端部屈曲部が形成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。
端部屈曲部の配向処理方向に対する傾き角をθｃとしたとき、その傾き角θｃは、
２０°＜θｃ＜４０°
に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
細長電極部の細長辺部の長さをＬａ、前記端部屈曲部の長さをＬｃとしたとき、端部屈曲部の長さは、
Ｌａ＞ｎＬｃ（ｎ；３〜５）
１０Ｌｃ＞Ｌａ＞４Ｌｃ
に設定されていることを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示素子。
第１の電極は、行方向に及び列方向にマトリックス状に配列された複数の画素を形成するための複数の画素電極からなり、
第２の電極は、前記マトリックス状に配列された前記複数の画素電極の前記行毎に、その行の各画素電極に対応させて配置された対向電極からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
画素電極は、一方の幅が他方の幅よりも大きい細長の矩形形状の導電膜からなり、この矩形形状の導電膜に、前記矩形の短辺側の両端縁に形成される共通接続部を残して、これらの共通接続部の間に複数のスリットを設けることにより、細長電極部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
対向電極は、前記マトリックス状に配列された画素行の全長にわたって前記画素の幅に対応する幅に形成されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。