JP4846402B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、視角特性を改善した液晶表示素子に関する。

従来、この種の液晶表示素子として特許文献１に記載のものが知られている。この液晶表示素子は、図１０に示す如く、対向配置される背面側と前面側の一対の基板１，２と、両基板１，２上に設けられ、液晶層３を挟んで重なり合って表示領域を形成する背面側と前面側の一対の透明電極４，５とを備える。そして、両透明電極４，５の表示領域に合致する部分に、夫々、配向分割のための後述するスリット６，７が複数形成されている。

この液晶表示素子の製造に際しては、各基板１，２上に各透明電極４，５を覆うようにして垂直配向膜を塗布焼成し、次いで、各基板１，２にメインシール材を塗布し、更に、所定の直径のギャップコントロール材を散布した後、両基板１，２を重ね合わせてメインシール材を硬化させる。次に、両基板１，２間の空セルに液晶を注入して液晶層３を形成する。液晶層３の液晶分子８は垂直配向膜の作用で垂直配向される。その後、背面側基板１の外側に背面側偏光板９を貼り合わせると共に、前面側基板２の外側に視角補償板１０と前面側偏光板１１とを重ねて貼り合わせる。ここで、図１１に示す如く、背面側偏光板９の透過軸９ａと前面側偏光板１１の透過軸１１ａとは直交しており、そのためノーマルブラックの液晶表示素子となる。

両透明電極４，５に形成するスリット６，７は、図１２に示す如く、長方形であって、スリット長手方向に間隔を存して並び、且つ、背面側透明電極４のスリット６と前面側透明電極５のスリット７とがスリット短手方向に交互に配置される。尚、スリット長手方向は、液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向（図１１、図１２のＸ軸方向）に合致し、また、背面側と前面側の両偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａはスリット長手方向に対し±４５°の角度で斜交する。

このものにおいては、電圧印加時に、背面側と前面側の両透明電極４，５間に、図１３に点線で示す如く、各スリット６，７を境にして傾き方向が逆になる斜め電界が発生する。そして、図１４に示す如く、液晶分子８は各スリット６，７を境にして逆方向に倒れ込むことになり、所謂２ドメイン配向構造が実現されて視角特性が改善される。

上記従来例において、垂直配向膜を日産化学工業製ＳＥ−１２１１、液晶層３の厚さを４μｍ、液晶をメルク社製の複屈折率０．１の液晶、視角補償板１０を住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルムとし、また、スリット６とスリット７の長手方向長さ（スリット長）Ｌを１００μｍ、スリット６とスリット７のその長手方向に直交する幅（スリット幅）Ｗを２０μｍ、スリット長手方向に隣接するスリット６，６間及びスリット７，７間の間隔Ａを共に２０μｍ、スリット短手方向に隣接するスリット６，７間の間隔Ｂを４０μｍとした液晶表示素子を製作し、この液晶表示素子を１／４デューティー駆動で表示させたときの視角特性（等コントラスト曲線）を測定して、図１５に示す結果を得た。図１５から明らかなように、上記従来例のものでは、視野の上下方向（方位角９０°と２７０°とを結ぶ方向）と左右方向（方位角０°と１８０°とを結ぶ方向）とに関して、夫々対称な視角特性を得ることができる。然し、上下方向と左右方向では視角特性が異なってしまい、上下方向の視角特性が左右方向の視角特性より狭くなってしまう。
特開２００４−２５２２９８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、上下左右全ての方向で視角特性が等しい優良な液晶表示素子を提供することをその課題としている。

本発明は、対向配置される一対の基板と、両基板上に設けられ、液晶層を挟んで互いに重なり合って表示領域を形成する一対の透明電極とを備え、両透明電極の表示領域に合致する部分に、夫々、配向分割のためのスリットが複数形成された液晶表示素子において、上記課題を解決するために、以下の事項を採用したことを特徴とする。

第１発明では、表示領域に設定した所定の直交座標の一方の座標軸をＸ軸、他方の座標軸をＹ軸として、各透明電極のスリットは、Ｘ軸に対し傾斜した方向に長手の第１スリット部と、Ｘ軸に対し第１スリット部とは反対方向に傾斜した方向に長手の第２スリット部との、２方向を長手とするスリットで構成され、一方の透明電極の第１スリット部と他方の透明電極の第１スリット部とがＹ軸方向に交互に配置されると共に、一方の透明電極の第２スリット部と他方の透明電極の第２スリット部とがＹ軸方向に交互に配置され、前記Ｘ軸は液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向または上下方向に合致する座標軸であり、該Ｘ軸に対する各透明電極の第１スリット部の長手方向及び第２スリット部の長手方向の傾斜角は夫々＋４５°、−４５°であり、前記両基板に沿わせて設ける一対の偏光板の一方の透過軸と他方の透過軸が夫々Ｘ軸とＹ軸に平行であることを特徴とする。

また、第２発明は、表示領域に設定した所定の直交座標の一方の座標軸をＸ軸、他方の座標軸をＹ軸として、各透明電極の各スリットはＸ軸方向に長手の第１スリット部とＹ軸方向に長手の第２スリット部とが交差した十字状に形成され、各透明電極に十字状スリットがＸ軸方向とＹ軸方向とに間隔を存して複数配置されると共に、Ｘ軸方向に隣接する十字状スリットの中心間距離をＸ軸方向スリットピッチ、Ｙ軸方向に隣接する十字状スリットの中心間距離をＹ軸方向スリットピッチとして、一方の透明電極の十字状スリットと他方の透明電極の十字状スリットとがＸ軸方向とＹ軸方向とに夫々Ｘ軸方向スリットピッチとＹ軸方向スリットピッチとの半分だけずれて配置されることを特徴とする。

上記第１発明によれば、一方の透明電極の第１スリット部と他方の透明電極の第１スリット部とのＹ軸方向における交互配置により２ドメイン配向構造が実現されると共に、一方の透明電極の第２スリット部と他方の透明電極の第２スリット部とのＹ軸方向における交互配置により、第１スリット部による２ドメイン配向とは方向が異なる２ドメイン配向構造が実現され、結局４ドメイン配向構造が実現されて、視野の上下左右全ての方向で視角特性が等しくなる。

更に、第１発明によれば、Ｘ軸は液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向または上下方向に合致する座標軸であり、Ｘ軸に対する各透明電極の第１スリット部の長手方向と第２スリット部の長手方向の傾斜角が夫々＋４５°、−４５°であるので、一対の基板に沿わせて設ける一対の偏光板の一方の透過軸と他方の透過軸は夫々、Ｘ軸とＹ軸、即ち液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向と上下方向に平行にすることができる。これにより、液晶表示素子を通常の状態で見るときの重要な視角方位である上下及び左右方向の視角特性をより広くすることができる。

上記第１発明において、各透明電極の第１スリット部と第２スリット部とはＸ軸方向に間隔を存して交互に配置されることが好ましい。
また、理由は後述するが、第１発明において、各透明電極の第１と第２の各スリット部のその長手方向に直交する方向のスリット幅は１０μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。
また、一方の透明電極の第１と第２の各スリット部と、該各スリット部に対しＹ軸方向に隣接する他方の透明電極の第１と第２の各スリット部との間の、これら各スリット部の長手方向に直交する方向の間隔は、１０μｍ以上又はスリット幅以上で６０μｍ以下であることが望ましい。

上記第２発明によれば、一方の透明電極の十字状スリットと他方の透明電極の十字状スリットとのＸ軸方向とＹ軸方向における半ピッチずれた互い違いの配置により実質的に４ドメイン配向構造が実現され、第１発明と同様に上下左右全ての方向で視角特性が等しくなる。そして、第２発明において、Ｘ軸が液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向または上下方向に合致する座標軸であれば、一対の基板に沿わせて設ける一対の偏光板の一方の透過軸と他方の透過軸とを夫々Ｘ軸とＹ軸、即ち、液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向と上下方向に平行にすることができる。これにより、液晶表示素子を通常の状態で見るときの重要な視角方位である上下及び左右方向の視角特性をより広くすることができる。

また、理由は後述するが、第２発明において、第１と第２の各スリット部のその長手方向に直交する方向のスリット幅は１０μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましく、また、一方の透明電極の十字状スリットと他方の透明電極の十字状スリットとのＸ軸方向のずれ量とＹ軸方向のずれ量とからスリット幅を減算した値が夫々１０μｍ以上又はスリット幅以上で６０μｍ以下であることが望ましい。

また、上記第１、第２発明の液晶表示素子は、液晶層の液晶素子を垂直配向させた垂直配向型素子であることが望ましい。液晶表示素子が液晶層の液晶分子を水平配向させた水平配向型素子である場合、ラビング等により基板に近接した液晶分子の配向方向が決まり、斜め電界に対する応答の方位異方性が生じ、上述した４ドメイン配向をうまく得られなくなる。これに対し、垂直配向型素子であれば、斜め電界に対する応答の方位異方性が生じないため、４ドメイン配向が確実に得られる。

先ず、垂直配向型の液晶表示素子に本発明を適用した第１実施形態について説明する。この液晶表示素子は、図１に示す如く、ガラス製の背面側基板１と、背面側基板１に対向するガラス製の前面側基板２とを備えており、両基板１，２間に液晶層３が設けられている。背面側基板１上にはセグメント電極となる背面側透明電極４が設けられ、前面側基板２上にはコモン電極となる前面側透明電極５が設けられている。そして、両透明電極４，５が液晶層３を挟んで重なり合い、この重なり合う部分で表示領域が形成される。また、両透明電極４，５の表示領域に合致する部分には、夫々、配向分割のためのスリット６１，７１が後述する如く複数形成されている。

液晶表示素子の製造に際しては、各基板１，２上に各透明電極４，５を覆うようにして垂直配向膜を塗布焼成し、次いで、各基板１，２にメインシール材を塗布し、更に、所定の直径のギャップコントロール材を散布した後、両基板１，２を重ね合わせてメインシール材を硬化させる。次に、両基板１，２間の空セルに液晶を注入して液晶層３を形成する。液晶層３の液晶分子８は垂直配向膜の作用で垂直配向される。その後、背面側基板１の外側に背面側偏光板９を貼り合わせると共に、前面側基板２の外側に視角補償板１０と前面側偏光板１１とを重ねて貼り合わせる。ここで、図２に示す如く、背面側偏光板９の透過軸９ａと前面側偏光板１１の透過軸１１ａとは直交しており、そのためノーマルブラックの液晶表示素子となる。

次に、透明電極４，５に形成されるスリット６１，７１について、表示領域に設定したＸ軸とＹ軸とから成る直交座標により方向性を規定して説明する。尚、第１実施形態において、Ｘ軸は液晶表示素子を通常の状態で見たときの視野の左右方向に合致する座標軸、Ｙ軸は視野の上下方向に合致する座標軸になっている。
図３において、実線で示すように背面側透明電極４に複数形成されるスリット６１は、Ｘ軸に対し傾斜した方向に長手の第１スリット部６１ａと、Ｘ軸に対し第１スリット部６１ａとは反対方向に傾斜した方向に長手の第２スリット部６１ｂとで構成されている。
また、破線で示すように前面側透明電極５に複数形成されるスリット７１も、Ｘ軸に対し傾斜した方向に長手の第１スリット部７１ａと、Ｘ軸に対し第１スリット部７１ａとは反対方向に傾斜した方向に長手の第２スリット部７１ｂとで構成されている。
そして、背面側透明電極４の第１スリット部６１ａと前面側透明電極５の第１スリット部７１ａとがＹ軸方向に交互に配置されると共に、背面側透明電極４の第２スリット部６１ｂと前面側透明電極５の第２スリット部７１ｂとがＹ軸方向に交互に配置されている。

ここで、第１実施形態では、第１スリット部６１ａ，７１ａの長手方向のＸ軸に対する傾斜角を＋４５°、第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向のＸ軸に対する傾斜角を−４５°に設定している。尚、これら傾斜角を±４５°以外の角度に設定することも可能であるが、上下左右全ての方向の視角特性の対称性をより高めるには、傾斜角を±４５°に設定することが望ましい。また、第１実施形態では、各透明電極４，５の第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂとをＸ軸方向に間隔を存して交互に配置しているが、ある程度の数の第１スリット部６１ａ，７１ａをＸ軸方向に並べて配置した部分と、ある程度の数の第２スリット部６１ｂ，７１ｂをＸ軸方向に並べて配置した部分とをＸ軸方向に交互に設けても良い。

第１実施形態によれば、電圧印加時に、図４に示す如く、各第１スリット部６１ａ，７１ａを境にして傾き方向が逆になる斜め電界Ｅａ１，Ｅａ２が発生すると共に、各第２スリット部６１ｂ，７１ｂを境にして傾き方向が逆になる斜め電界Ｅｂ１，Ｅｂ２が発生する。ここで、図５に示す如く、第１スリット部６１ａ，７１ａにより発生する斜め電界Ｅａ１，Ｅａ２のベクトルの水平方向成分（基板４，５に平行な方向の成分）は第１スリット部６１ａ，７１ａの長手方向に直交し、第２スリット部６１ｂ，７１ｂにより発生する斜め電界Ｅｂ１，Ｅｂ２のベクトルの水平方向成分は第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向に直交する。従って、第１スリット部６１ａ，７１ａが配置されるＸ軸方向領域において、液晶分子の倒れ方向が各第１スリット部６１ａ，７１ａを境にして第１スリット部６１ａ，７１ａの長手方向に直交する方向の片側と反対側とに反転し、同様に第２スリット部６１ｂ、７１ｂが配置されるＸ軸方向領域において、液晶分子の倒れ方向が各第２スリット部６１ｂ，７１ｂを境にして第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向の片側と反対側とに反転する。そして、第１スリット部６１ａ，７１ａの長手方向と第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向とは互いに異なるため、４ドメイン配向構造が実現される。

尚、背面側と前面側の各偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａと平行又は直交する方向に液晶分子８が倒れても透過率は変化しないため、これら透過軸９ａ，１１ａは夫々第１スリット部６１ａ，７１ａの長手方向及び第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向に斜交する方向、即ち、Ｘ軸とＹ軸に平行な方向になるようにしている。

上記第１実施形態において、垂直配向膜を日産化学工業製ＳＥ−１２１１、液晶層３の厚さを４μｍ、液晶をメルク社製の複屈折率０．１の液晶、視角補償板１０を住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルムとし、また、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向長さ（スリット長）Ｌを１００μｍ、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂのその長手方向に直交する方向のスリット幅Ｗを２０μｍ、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂとの間のＸ軸方向間隔Ａを２０μｍ、背面側透明電極４の第１と第２の各スリット部６１ａ，６１ｂと該各スリット部６１ａ，６１ｂのＹ軸方向に隣接する前面側透明電極５の第１と第２の各スリット部７１ａ，７１ｂとの間のこれら各スリット部の長手方向に直交する方向の間隔（以下、背面側と前面側のスリット間隔という）Ｂを４０μｍとした液晶表示素子を製作し、この液晶表示素子を１／４デューティー駆動で表示させたときの視角特性（等コントラスト曲線）を測定して、図６に示す結果を得た。尚、図６は、液晶表示素子を通常の状態で見たときの視野の左右方向と上下方向とが夫々０°―１８０°方位と９０°―２７０°方位になるように描かれている。

図６から明らかなように、上下左右全ての方向で視角特性がほぼ同じ非常に対称性の良い表示が得られている。これは上述したように４ドメイン配向構造が実現されるためである。また、左右方向に合致するＸ軸に対し第１スリット部６１ａ，７１ａの長手方向と第２スリット部６１ｂ，７１ｂの長手方向とを夫々＋４５°、−４５°傾斜させるため、偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａの方向を左右方向と上下方向にすることができ、その結果、通常の状態で液晶表示素子を見るときの重要な視角方位である上下及び左右方向の視角特性が図１５に示す従来例のものに比し大幅に広くなっている。

次に、第１と第２の各スリット部６１ａ，７１ａ、６１ｂ，７１ｂの寸法について説明する。各スリット部６１ａ，７１ａ、６１ｂ，７１ｂのスリット幅Ｗがある程度以上広くなると、スリット部６１ａ，７１ａ、６１ｂ，７１ｂの中央部の電界が極端に弱くなり、電圧印加に対して液晶分子が反応しなくなる領域が生じ、その領域で表示不良が発生する。更に、スリット部６１ａ，７１ａ、６１ｂ，７１ｂ以外の部分、即ち、液晶分子が電界に対して応答する領域の面積が小さくなって、所謂開口率が小さくなるために、電圧印加時の透過率が低下してしまう。かかる不具合を回避する上で、スリット幅Ｗは３０μｍ以下とすることが望ましい。また、スリット幅Ｗが余りに狭いと、充分な斜め電界が生じなくなり、４ドメイン配向が充分に得られなくなる。スリット幅Ｗを色々変えて行った実験によると、スリット幅Ｗが５μｍである場合はきれいな４ドメイン配向を得られないことが分かった。この場合、液晶表示素子を目視で観察すると、視角を傾けたときにドメイン不安定による表示のざらつき感を感じてしまう。スリット幅Ｗが１０μｍである場合は、液晶分子が倒れる方向に多少不安定さがあるが、視角を傾けたときのざらつき感は許容できる範囲であることが分かった。従って、スリット幅Ｗは１０μｍ以上にすることが望ましい。尚、スリット幅Ｗを２０μｍにすると、きれいで安定した４ドメイン配向が得られ、視角を傾けたときにもざらつき感を感じない。

背面側と前面側のスリット間隔Ｂは、充分な表示領域を確保するためには大きい方が良いが、４ドメイン配向の安定性を確保するためと４ドメインの模様が目視で識別されるのを防止するためにはなるべく狭い方が良い。背面側と前面側のスリット間隔Ｂを色々変えて実験を行ったところ、この間隔Ｂが７０μｍである場合には４ドメイン配向の安定性が得られず、６０μｍ以下にすることが４ドメイン配向の安定性という面から好ましいことが分かった。また、６０μｍ以下であれば４ドメインの模様が識別されることもなかった。また、背面側と前面側のスリット間隔Ｂを小さくすることによる開口率の極端な低下を回避する上で、この間隔Ｂは１０μｍ以上またはスリット幅Ｗ以上にすることが望ましい。

また、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂのスリット長Ｌが長過ぎると４ドメインの模様が識別されてしまう。スリット長Ｌを色々変えて実験を行った結果、スリット長Ｌは２０μｍから２００μｍ程度までが好適であることが分かった。更に、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂとの間のＸ軸方向間隔Ａは１０μｍから５０μｍ程度までが好適であることも分かった。

次に、第２実施形態の液晶表示素子について説明する。この液晶表示素子は上記第１実施形態と同様に垂直配向型の液晶表示素子であり、その断面構造及び偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａの方向は図１、図２と同一である。また、図７に示す如く、背面側透明電極４に形成するスリット６１と前面側透明電極５に形成するスリット７１とは、第１実施形態と同様に、夫々、Ｘ軸に対し＋４５°傾斜した方向に長手の第１スリット部６１ａ，７１ａと、Ｘ軸に対し−４５°傾斜した方向に長手の第２スリット部６１ｂ，７１ｂとで構成され、背面側透明電極４の第１スリット部６１ａと前面側透明電極５の第１スリット部７１ａとがＹ軸方向に交互に配置されると共に、背面側透明電極４の第２スリット部６１ｂと前面側透明電極５の第２スリット部７１ｂとがＹ軸方向に交互に配置されている。

第２実施形態の第１実施形態との相違点は、背面側と前面側の各透明電極４，５の第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂとを間隔を空けずにＸ軸方向に交互に連続して形成した点である。このものでも、第１実施形態と同様に４ドメインの配向構造が実現される。

第２実施形態において、垂直配向膜を日産化学工業製ＳＥ−１２１１、液晶層３の厚さを４μｍ、液晶をメルク社製の複屈折率０．１の液晶、視角補償板１０を住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルムとし、また、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂのスリット長Ｌを１００μｍ、第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂのスリット幅Ｗを２０μｍ、背面側と前面側のスリット間隔Ｂを４０μｍとした液晶表示素子を製作し、この液晶表示素子を１／４デューティー駆動で表示させたときの視角特性を測定した。その結果は図６とほぼ同じであり、上下左右全ての方向で視角特性がほぼ同じ非常に対称性の良い表示が得られた。また、第１実施形態と同様に偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａの方向を左右方向と上下方向にすることができ、その結果、通常の状態で液晶表示素子を見るときの重要な視角方位である上下及び左右方向の視角特性が図１１に示す従来例のものに比し広くなる。

また、第２実施形態においても第１スリット部６１ａ，７１ａと第２スリット部６１ｂ，７１ｂのスリット幅Ｗ、スリット長Ｌ及び背面側と前面側のスリット間隔Ｂの好ましい範囲は第１実施形態と同様であり、即ち、スリット幅Ｗは１０μｍ以上３０μｍ以下が望ましく、スリット長Ｌは２０μｍ以上２００μｍ以下が望ましく、背面側と前面側のスリット間隔Ｂは１０μｍ以上又はスリット幅Ｂ以上で６０μｍ以下が望ましい。

次に、第３実施形態の液晶表示素子について説明する。この液晶表示素子は上記第１実施形態と同様に垂直配向型の液晶表示素子であり、その断面構造及び偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａの方向は図１、図２と同一であるが、背面側と前面側の各透明電極４，５に形成するスリットの形状が第１実施形態と全く異なっている。以下、この点について詳述する。

第３実施形態では、図８に示す如く、背面側透明電極４に、Ｘ軸方向に長手の第１スリット部６２ａとＹ軸方向に長手の第２スリット部６２ｂとが交差した十字状スリット６２がＸ軸方向とＹ軸方向とに間隔を存して複数配置され、前面側透明電極５にも、Ｘ軸方向に長手の第１スリット部７２ａとＹ軸方向に長手の第２スリット部７２ｂとが交差した十字状スリット７２がＸ軸方向とＹ軸方向とに間隔を存して複数配置されている。そして、Ｘ軸方向に隣接する十字状スリットの中心間距離をＸ軸方向スリットピッチ、Ｙ軸方向に隣接する十字状スリットの中心間距離をＹ軸方向スリットピッチとして、背面側透明電極４の十字状スリット６２と前面側透明電極５の十字状スリット７２とがＸ軸方向とＹ軸方向とに夫々Ｘ軸方向スリットピッチとＹ軸方向スリットピッチとの半分だけずれて配置されている。

尚、第１スリット部６２ａ，７２ａのスリット長をＬｘ、第２スリット部６２ｂ，７２ｂのスリット長をＬｙ、Ｘ軸方向に隣接する背面側透明電極４の第１スリット部６２ａ，６２ａ間の間隔及び前面側透明電極５の第１スリット部７２ａ，７２ａ間の間隔をＡｘ、Ｙ軸方向に隣接する背面側透明電極４の第２スリット部６２ｂ，６２ｂ間の間隔及び前面側透明電極５の第２スリット部７２ｂ，７２ｂ間の間隔をＡｙとして、Ｘ軸方向スリットピッチはＬｘ＋Ａｘ、Ｙ軸方向スリットピッチはＬｙ＋Ａｙになり、従って、背面側透明電極４の十字状スリット６２と前面側透明電極５の十字状スリット７２とのＸ軸方向ずれ量ΔＸは（Ｌｘ＋Ａｘ）／２、背面側透明電極４の十字状スリット６２と前面側透明電極５の十字状スリット７２とのＹ軸方向ずれ量ΔＹは（Ｌｙ＋Ａｙ）／２になる。また、図８に示すものでは、Ｌｘ＝Ｌｙ、Ａｘ＝Ａｙにしているが、Ｌｘ≠Ｌｙ、Ａｘ≠Ａｙにしても良い。

第３実施形態によれば、電圧印加時に、図９に示す如く、背面側透明電極４の十字状スリット６２の第１スリット部６２ａのＸ軸方向一方の半部（右半部）及び第２スリット部６２ｂのＹ軸方向一方の半部（下半部）と、その右斜め下方に位置する前面側透明電極５の十字状スリット７２の第１スリット部７２ａのＸ軸方向他方の半部（左半部）及び第２スリット部７２ｂのＹ軸方向他方の半部（上半部）とで囲われた領域に平均して左上方に４５°傾いた斜め電界Ｅ１が発生する。同様に、背面側透明電極４の十字状スリット６２の第１スリット部６２ａのＸ軸方向他方の半部（左半部）及び第２スリット部６２ｂのＹ軸方向一方の半部（下半部）と、その左斜め下方に位置する前面側透明電極５の十字状スリット７２の第１スリット部７２ａのＸ軸方向一方の半部（右半部）及び第２スリット部７２ｂのＹ軸方向他方の半部（上半部）とで囲われた領域に平均して右上方に４５°傾いた斜め電界Ｅ２が発生する。また、背面側透明電極４の十字状スリット６２の第１スリット部６２ａのＸ軸方向他方の半部（左半部）及び第２スリット部６２ｂのＹ軸方向他方の半部（上半部）と、その左斜め上方に位置する前面側透明電極５の十字状スリット７２の第１スリット部７２ａのＸ軸方向一方の半部（右半部）及び第２スリット部７２ｂのＹ軸方向一方の半部（下半部）とで囲われた領域に平均して右下方に４５°傾いた斜め電界Ｅ３が発生する。更に、背面側透明電極４の十字状スリット６２の第１スリット部６２ａのＸ軸方向一方の半部（右半部）及び第２スリット部６２ｂのＹ軸方向他方の半部（上半部）と、その右斜め上方に位置する前面側透明電極５の十字状スリット７２の第１スリット部７２ａのＸ軸方向他方の半部（左半部）及び第２スリット部７２ｂのＹ軸方向一方の半部（下半部）とで囲われた領域に平均して左下方に４５°傾いた斜め電界Ｅ４が発生する。かくして、４ドメイン配向構造が実現される。尚、各スリット部６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂの近傍において電界Ｅ１〜Ｅ４は各スリット部の長手方向に直交する方向を向いている。従って、より詳細に見れば、４ドメイン以上のマルチドメインの配向構造が実現されることになる。

第３実施形態において、垂直配向膜を日産化学工業製ＳＥ−１２１１、液晶層３の厚さを４μｍ、液晶をメルク社製の複屈折率０．１の液晶、視角補償板１０を住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルムとし、また、第１スリット部６２ａ，７２ａと第２スリット部６２ｂ，７２ｂのスリット幅Ｗを２０μｍ、第１スリット部６２ａ，７２ａのスリット長Ｌｘと第２スリット部６２ｂ，７２ｂのスリット長Ｌｙを共に１００μｍ、Ｘ軸方向に隣接する背面側透明電極４の第１スリット部６２ａ，６２ａ間の間隔及び前面側透明電極５の第１スリット部７２ａ，７２ａ間の間隔ＡｘとＹ軸方向に隣接する背面側透明電極４の第２スリット部６２ｂ，６２ｂ間の間隔及び前面側透明電極５の第２スリット部７２ｂ，７２ｂ間の間隔Ａｙを共に２０μｍ、背面側透明電極４の十字状スリット６２と前面側透明電極５の十字状スリット７２とのＸ軸方向ずれ量ΔＸとＹ軸方向ずれ量ΔＹとを共に６０μｍとした液晶表示素子を製作し、この液晶表示素子を１／４デューティー駆動で表示させたときの視角特性を測定した。その結果は図６とほぼ同じであり、上下左右全ての方向で視角特性がほぼ同じ非常に対称性の良い表示が得られた。また、第１実施形態と同様に偏光板９，１１の透過軸９ａ，１１ａの方向を左右方向と上下方向にすることができ、その結果、通常の状態で液晶表示素子を見るときの重要な視角方位である上下及び左右方向の視角特性が図１１に示す従来例のものに比し広くなる。

次に、第３実施形態における十字状スリット６２，７２の寸法について説明する。十字状スリット６２，７２の第１と第２の各スリット部６２ａ，７２ａ、６２ｂ，７２ｂのスリット幅Ｗがある程度以上広くなると、スリット部６２ａ，７２ａ、６２ｂ，７２ｂの中央部の電界が極端に弱くなり、電圧印加に対して液晶分子が反応しなくなる領域が生じ、その領域で表示不良が発生する。更に、スリット部６２ａ，７２ａ、６２ｂ，７２ｂ以外の部分、即ち、液晶分子が電界に対して応答する領域の面積が小さくなって、所謂開口率が小さくなるために、電圧印加時の透過率が低下してしまう。かかる不具合を回避する上で、スリット幅Ｗは３０μｍ以下とすることが望ましい。また、スリット幅Ｗが余りに狭いと、充分な斜め電界が生じなくなり、４ドメイン配向が充分に得られなくなる。スリット幅Ｗを色々変えて行った実験によると、スリット幅Ｗが５μｍである場合はきれいな４ドメイン配向を得られないことが分かった。この場合、液晶表示素子を目視で観察すると、視角を傾けたときにドメイン不安定による表示のざらつき感を感じてしまう。スリット幅Ｗが１０μｍである場合は、液晶分子が倒れる方向に多少不安定さがあるが、視角を傾けたときのざらつき感は許容できる範囲であることが分かった。従って、スリット幅Ｗは１０μｍ以上にすることが望ましい。尚、スリット幅Ｗを２０μｍにすると、きれいで安定した４ドメイン配向が得られ、視角を傾けたときにもざらつき感を感じない。

また、背面側透明電極４の十字状スリット６２の第２スリット部６２ｂと前面側透明電極５の十字状スリット７２の第２スリット部７２ｂとの間のＸ軸方向間隔Ｂｘ（これは背面側透明電極４の十字状スリット６２と前面側透明電極５の十字状スリット７２とのＸ軸方向ずれ量ΔＸからスリット幅Ｗを減算した値に等しい）や、背面側透明電極４の十字状スリット６２の第１スリット部６２ａと前面側透明電極５の十字状スリット７２の第１スリット部７２ａとの間のＹ軸方向間隔Ｂｙ（これは背面側透明電極４の十字状スリット６２と前面側透明電極５の十字状スリット７２とのＹ軸方向ずれ量ΔＹからスリット幅Ｗを減算した値に等しい）は、充分な表示領域を確保するためには大きい方が良いが、４ドメイン配向の安定性を確保するためと４ドメインの模様が目視で識別されるのを防止するためにはなるべく狭い方が良い。この間隔Ｂｘ，Ｂｙを色々変えて実験を行ったところ、間隔Ｂｘ，Ｂｙが７０μｍである場合には４ドメイン配向の安定性が得られず、６０μｍ以下にすることが４ドメイン配向の安定性という面から好ましいことが分かった。また、６０μｍ以下であれば４ドメインの模様が識別されることもなかった。また、間隔Ｂｘ，Ｂｙを小さくすることによる開口率の極端な低下を回避する上で、間隔Ｂｘ，Ｂｙは１０μｍ以上またはスリット幅Ｗ以上にすることが望ましい。尚、第１スリット部６２ａ，７２ａのスリット長Ｌｘと第２スリット部６２ｂ，７２ｂのスリット長Ｌｙは間隔Ｂｘ，Ｂｙの設定で半自動的に決まる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、上記第１乃至第３実施形態では液晶表示素子を通常の状態で見たときの視野の左右方向に合致する座標軸をＸ軸としているが、液晶表示素子を通常の状態で見たときの視野の上下方向に合致する座標軸をＸ軸としても良い。この場合、第１、第２実施形態において、背面側透明電極４の第１スリット部６１ａ及び第２スリット部６１ｂと前面側透明電極５の第１スリット部７１ａ及び第２スリット部７１ｂとはＹ軸方向たる左右方向に交互に配置されることになる。尚、液晶表示素子を通常の状態で見たときの視野の左右方向や上下方向に対し傾いた方向にＸ軸を設定することも可能である。

また、上記第１乃至第３実施形態の液晶表示素子は何れも液晶層３の液晶分子８を垂直配向させた垂直配向型の液晶表示素子であるが、液晶分子を水平配向させた水平配向型の液晶表示素子に本発明を適用することも考えられる。然し、水平配向型素子では、ラビング等により基板に近接した液晶分子の配向方向が決まり、斜め電界に対する応答の方位異方性が生じ、上述した４ドメイン配向をうまく得られなくなる可能性がある。これに対し、垂直配向型素子であれば、斜め電界に対する応答の方位異方性が生じないため、４ドメイン配向が確実に得られる。そして、垂直配向型の液晶表示素子であれば、セグメント表示タイプ、単純マトリックス駆動のドットマトリックスタイプ、セグメント表示タイプの領域と単純マトリックス駆動のドットマトリックスタイプの領域の両方を併せ持ったタイプ、アクティブマトリックスタイプといった種々のタイプの液晶表示素子に本発明を適用できる。

本発明の第１乃至第３実施形態に共通する液晶表示素子の模式的断面図。 第１乃至第３実施形態に共通する液晶表示素子の偏光板の透過軸の方向を示す説明図。 第１実施形態の液晶表示素子のスリットの配列を示す説明図。 第１実施形態の液晶表示素子における斜め電界の発生状況を示す断面図。 第１実施形態の液晶表示素子における斜め電界の水平方向成分を示す説明図。 第１実施形態の液晶表示素子の視角特性を示す図。 第２実施形態の液晶表示素子のスリットの配列を示す説明図。 第３実施形態の液晶表示素子のスリットの配列を示す説明図。 第３実施形態の液晶表示素子における斜め電界の水平方向成分を示す説明図。 従来例の液晶表示素子の模式的断面図。 従来例の液晶表示素子の偏光板の透過軸の方向を示す説明図。 従来例の液晶表示素子のスリットの配列を示す説明図。 従来例の液晶表示素子における斜め電界の発生状況を示す断面図。 斜め電界による液晶分子の挙動を示す説明図。 従来例の液晶表示素子の視角特性を示す図。

符号の説明

１，２…基板、３…液晶層、４，５…透明電極、６１，７１…スリット、６１ａ，７１ａ…第１スリット部、６１ｂ，７１ｂ…第２スリット部、６２，７２…十字状スリット、６２ａ，７２ａ…第１スリット部，６２ｂ，７２ｂ…第２スリット部、８…液晶分子、９，１１…偏光板、９ａ，１１ａ…透過軸。

Claims (11)

1. 対向配置される一対の基板（１，２）と、両基板上に設けられ、液晶層（３）を挟んで互いに重なり合って表示領域を形成する一対の透明電極（４，５）とを備え、両透明電極（４，５）の表示領域に合致する部分に、夫々、配向分割のためのスリット（６１，７１）が複数形成された液晶表示素子において、
   前記表示領域に設定した所定の直交座標の一方の座標軸をＸ軸、他方の座標軸をＹ軸として、各透明電極のスリット（６１，７１）は夫々、Ｘ軸に対し傾斜した方向に長手の第１スリット部（６１ａ，７１ａ）と、Ｘ軸に対し前記第１スリット部とは反対方向に傾斜した方向に長手の第２スリット部（６１ｂ，７１ｂ）との、２方向を長手とするスリットで構成され、
   一方の透明電極の第１スリット部（６１ａ，７１ａ）と他方の透明電極の第１スリット部（６１ａ，７１ａ）とがＹ軸方向に交互に配置されると共に、一方の透明電極の第２スリット部（６１ｂ，７１ｂ）と他方の透明電極の第２スリット部（６１ｂ，７１ｂ）とがＹ軸方向に交互に配置され、
   前記Ｘ軸は，液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向または上下方向に合致する座標軸であり、該Ｘ軸に対する各透明電極（４，５）の前記第１スリット部(６１ａ，７１ａ）の長手方向及び前記第２スリット部（６１ｂ，７１ｂ）の長手方向の傾斜角は夫々＋４５°、−４５°であり、前記両基板（１，２）に沿わせて設ける一対の偏光板（９，１１）の一方の透過軸（１１ａ）と他方の透過軸（９ａ）が夫々Ｘ軸とＹ軸に平行であることを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記各透明電極（４，５）の前記第１スリット部（６１ａ，７１ａ）と前記第２スリット部（６１ｂ，７１ｂ）とがＸ軸方向に間隔を存して交互に配置されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
3. 前記各透明電極の前記第１と第２の各スリット部のその長手方向に直交する方向のスリット幅は１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示素子。
4. 前記一方の透明電極の前記第１と第２の各スリット部と、該各スリット部に対しＹ軸方向に隣接する前記他方の透明電極の前記第１と第２の各スリット部との間のこれら各スリット部の長手方向に直交する方向の間隔は１０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の液晶表示素子。
5. 前記一方の透明電極の前記第１と第２の各スリット部と、該各スリット部に対しＹ軸方向に隣接する前記他方の透明電極の前記第１と第２の各スリット部との間のこれら各スリット部の長手方向に直交する方向の間隔は各スリット部の長手方向に直交する方向のスリット幅以上６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の液晶表示素子。
6. 対向配置される一対の基板と、両基板上に設けられ、液晶層を挟んで互いに重なり合って表示領域を形成する一対の透明電極とを備え、両透明電極の表示領域に合致する部分に、夫々、配向分割のためのスリットが複数形成された液晶表示素子において、
   表示領域に設定した所定の直交座標の一方の座標軸をＸ軸、他方の座標軸をＹ軸として、各透明電極の各スリットはＸ軸方向に長手の第１スリット部とＹ軸方向に長手の第２スリット部とが交差した十字状に形成され、
   各透明電極に十字状スリットがＸ軸方向とＹ軸方向とに間隔を存して複数配置されると共に、
   Ｘ軸方向に隣接する十字状スリットの中心間距離をＸ軸方向スリットピッチ、Ｙ軸方向に隣接する十字状スリットの中心間距離をＹ軸方向スリットピッチとして、一方の透明電極の十字状スリットと他方の透明電極の十字状スリットとがＸ軸方向とＹ軸方向とに夫々Ｘ軸方向スリットピッチとＹ軸方向スリットピッチとの半分だけずれて配置されることを特徴とする液晶表示素子。
7. 前記Ｘ軸は液晶表示素子を通常の状態で見るときの視野の左右方向または上下方向に合致する座標軸であり、前記両基板に沿わせて設ける一対の偏光板の一方の透過軸と他方の透過軸が夫々Ｘ軸とＹ軸に平行であることを特徴とする請求項６記載の液晶表示素子。
8. 前記第１と第２の各スリット部のその長手方向に直交する方向のスリット幅は１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７記載の液晶表示素子。
9. 前記一方の透明電極の前記十字状スリットと前記他方の透明電極の前記十字状スリットとのＸ軸方向のずれ量とＹ軸方向のずれ量とから前記第１と第２の各スリット部のその長手方向に直交する方向のスリット幅を減算した値が夫々１０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項記載の液晶表示素子。
10. 前記一方の透明電極の前記十字状スリットと前記他方の透明電極の前記十字状スリットとのＸ軸方向のずれ量とＹ軸方向のずれ量とから前記第１と第２の各スリット部のその長手方向に直交する方向のスリット幅を減算した値が夫々このスリット幅以上６０μｍ以下であることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項記載の液晶表示素子。
11. 前記液晶層の液晶分子を垂直配向させた垂直配向型素子であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項記載の液晶表示素子。

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