(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、前記液晶層を駆動する複数の電極が設けられた液晶装置であって、
前記一対の基板間に挟持された液晶層はツイスト角θを有しているとともに該ツイスト角θがθ≦９０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で隣接する前記電極間の間隙の延在する方向に対して垂直な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、前記液晶層を駆動する複数の電極が設けられた液晶装置であって、
前記一対の基板間に挟持された液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で隣接する前記電極間の間隙の延在する方向に対して平行な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
前記隣接する電極の各々に、互いに極性の異なる画像信号が供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、他方の基板側から前記液晶層を通して入射する光を反射させる一方、前記一方の基板の外面側から入射する光を開口部を通して前記液晶層側に透過させる半透過反射層を兼ねる複数の電極が設けられた液晶装置であって、
前記一対の基板間に挟持された液晶層はツイスト角θを有しているとともに該ツイスト角θがθ≦９０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で前記開口部の延在する方向に対して垂直な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、他方の基板側から前記液晶層を通して入射する光を反射させる一方、前記一方の基板の外面側から入射する光を開口部を通して前記液晶層側に透過させる半透過反射層を兼ねる複数の電極が設けられた液晶装置であって、
前記一対の基板間に挟持された液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で前記開口部の延在する方向に対して平行な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置および電子機器に関し、特に透過モードにおける光透過用開口部を有する半透過反射膜が画素電極を兼ねるタイプの半透過反射型液晶装置に好適な構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置はバックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用されている。ところが、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示を視認することが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形態の液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行えるようにしたものである。以下、本明細書ではこの種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置の形態としては、半透過反射膜、いわゆるハーフミラーを備えたものが知られている。半透過反射膜は通常、反射膜として用いられるアルミニウム等の金属膜の膜厚を最適化することによって光をある程度透過すると同時にある程度反射するようにしたものである。しかしながら、半透過反射膜を形成するにはマスクスパッタ等の成膜技術が必要であり、工程が複雑化することに加えて、膜厚ばらつきが大きいことに起因して透過率、反射率のばらつきが大きくなる、といった欠点がある。
【０００４】
そこで、上記半透過反射膜の欠点を克服するために、光透過用のスリット（開口部）を形成した半透過反射膜を備えた液晶表示装置が提案された。この液晶表示装置を明るい場所で反射モードで使用する際には、上基板の上方から入射した外光が液晶層を透過して下基板上の半透過反射膜のスリット以外の部分の表面で反射した後、再度液晶層を透過し、上基板側に出射される。暗い場所で透過モードで使用する際には、下基板の下方に設置したバックライトから出射された光がスリットの部分で半透過反射膜を透過し、その後、液晶層を透過して上基板側に出射される。これらの光が各モードでの表示に寄与する。上記の半透過反射膜は下基板上に単独に設けてもよいが、通常、アルミニウム等の金属膜で形成されるので、液晶を駆動するための画素電極を兼ねることができる。そうすると、半透過反射型液晶表示装置としての構成がより簡単になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示装置は、パッシブマトリクス型、アクティブマトリクス型のいずれの場合においても、下基板上には液晶を駆動するための複数の電極（一般にパッシブマトリクス型ではセグメント電極、アクティブマトリクス型では画素電極などと呼ぶ）が数μｍ程度の間隔をおいて設けられている。電極上、特に電極の中央部に位置する液晶分子は上基板上の電極との間で発生する通常の縦電界で正常に駆動されるが、電極間の間隙もしくは電極の縁部近傍の液晶分子は隣接する電極間で発生する横電界の影響を受け、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じる。特に、隣接する電極の各々に互いに異なる極性の画像信号を供給する反転駆動方式を採用した場合、横電界によるディスクリネーションは顕著に表れる。その結果、本来黒表示になるべきところで光漏れが生じたり、逆に白表示のときに明るさが低下するなどしてコントラストが大きく低下していた。そこで、ディスクリネーションの発生領域を遮光膜（ブラックマトリクス）で隠すなどして対策しているが、その場合、画素内の開口率が低下し、表示が暗くなるという問題があった。
【０００６】
また、半透過反射型液晶表示装置の場合、上記のようにスリットを設けた電極が半透過反射膜を兼ねる構成が採用されることがある。その場合、上記の電極間の間隙にある液晶分子の場合と同様、スリットの上方にある液晶分子も周囲の電極から発生する横電界の影響を受け、ディスクリネーションが生じるため、コントラストが低下する領域がスリットの部分にも発生しており、さらに表示品位を低下させる要因となっていた。さらに、このようなディスクリネーションの発生が高精細化の障害にもなっている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、画素間の間隙もしくは半透過反射型における電極のスリット近傍での横電界に起因するディスクリネーションを抑制し、明るく、表示品位の高い画像が得られる液晶装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板上に、前記液晶層を駆動する複数の電極が設けられた液晶装置であって、前記一対の基板間に挟持された液晶層はツイスト角θを有しているとともに該ツイスト角θがθ≦９０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で隣接する前記電極間の間隙の延在する方向に対して垂直な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記一対の基板間に挟持された液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で隣接する前記電極間の間隙の延在する方向に対して平行な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする。
【００１０】
上記２つの特徴点を有する液晶装置は、主に画素間もしくは画素周縁部でのディスクリネーションの抑制を目的とするものであり、隣接する電極の各々に、互いに極性の異なる画像信号が供給される、すなわち駆動方式として反転駆動が採用される液晶装置にも好適なものである。
【００１１】
一方、一対の基板間に液晶層が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、他方の基板側から前記液晶層を通して入射する光を反射させる一方、前記一方の基板の外面側から入射する光を開口部を通して前記液晶層側に透過させる半透過反射層を兼ねる複数の電極が設けられた液晶装置、すなわち半透過反射型液晶装置において、開口部（スリット）でのディスクリネーションの抑制を目的とするものとしては、前記一対の基板間に挟持された液晶層はツイスト角θを有しているとともに該ツイスト角θがθ≦９０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で前記開口部の延在する方向に対して垂直な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記一対の基板間に挟持された液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の範囲にあり、前記液晶層の層厚をｄとしたときに、電圧無印加状態において、前記一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記一方の基板上で前記開口部の延在する方向に対して平行な方向を向くように、前記一対の基板の各々に前記ツイスト角に応じた方向の配向処理がなされていることを特徴とする。
【００１３】
上述したように、半透過反射型液晶装置を含む液晶装置全般においては、電圧印加時に発生する横電界によるディスクリネーションの発生は大きな問題となっている。その一方、装置の設計時には、電圧印加時に液晶分子が立ち上がる方向であり、表示が最も明るく見える方向である「明視方向」を、ディスクリネーションの発生が最小になるように設定する必要がある。ディスクリネーションの発生状況は液晶分子のツイスト角、開口幅、印加電圧などの各種パラメータにより変わるため、従来はパラメータが変わるたびに実験を行い、最適な明視方向を求めていた。しかしながら、装置条件が変わるたびに実験的に明視方向を求めるという作業は大きな負担となっていた。
【００１４】
そこで、本発明者は、各種装置パラメータのうちのどのパラメータが、明視方向、すなわちディスクリネーションの発生に大きな影響を及ぼしているのかをシミュレーションにより検討した。その結果、画素間の間隙もしくは開口部の方向に対する液晶の初期配向方向（電圧無印加時の配向方向）が大きく関係していることを突き止めた。また、電圧印加時の液晶分子のツイスト角変化がチルト角変化よりも大きい領域と推定される液晶層のツイスト角θがθ≦９０°の領域と、電圧印加時の液晶分子のチルト角変化がツイスト角変化よりも大きい領域と推定される液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の領域とでは、画素間の間隙もしくは開口部の方向と液晶の初期配向方向との最適な角度関係が異なる傾向を示すことを見い出した。
【００１５】
すなわち、液晶層はツイスト角θを有しているとともに該ツイスト角θがθ≦９０°の範囲にあるときは、一方の基板の表面から（１／４）ｄ（ｄ：液晶層の層厚）の高さに位置する液晶分子の長軸方向が前記一方の基板上で画素間の間隙もしくは開口部の延在方向に対して垂直な方向を向くように各基板に配向処理を行い、ツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の範囲にあるときは、一方の基板の表面から（１／４）ｄの高さに位置する液晶分子の長軸方向が前記一方の基板上で画素間の間隙もしくは開口部の延在方向に対して平行な方向を向くように各基板に配向処理を行えば、ディスクリネーションによる開口率の低下を最小限に抑えられることがわかった。本発明の上記特徴点はシミュレーション結果から導かれたものであり、詳細な説明は後述する。なお、ここで言う「一方の基板」とは、画像信号が供給される複数の電極が設けられた側の基板であり、通常は下基板である。
【００１６】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、明るく、表示品位の高い画像を持つ液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１は本実施の形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図、図２は同、液晶表示装置の表示領域の拡大図、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図４は各基板上のラビング方向を示す平面図である。本実施の形態では、パッシブマトリクス方式の半透過反射型液晶表示装置の例を挙げて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１８】
本実施の形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、平面視矩形状の下基板２（一方の基板）と上基板３（他方の基板）とがシール材４を介して対向配置されている。シール材４の一部は各基板２，３の一辺（図１における上辺）側で開口して液晶注入口５となっており、双方の基板２，３とシール材４とに囲まれた空間内に液晶が封入され、液晶注入口５が封止材６によって封止されている。本実施の形態では、上基板３よりも下基板２の外形寸法の方が大きく、上基板３と下基板２の１辺（図１における上辺）では縁が揃っているが、上基板３の残りの３辺（図１における下辺、右辺、左辺）からは下基板２の周縁部がはみ出すように配置されている。そして、下基板２の下辺側の端部に上基板３、下基板２双方の電極を駆動するための駆動用半導体素子７が実装されている。なお、符号８は有効表示領域の周囲を遮光するための遮光層（周辺見切り）である。
【００１９】
本実施の形態の場合、図１および図２に示すように、下基板２上に、図中縦方向に延在する複数のセグメント電極１０がストライプ状に形成されている。一方、上基板３上には、セグメント電極１０と直交するように図中横方向に延在する複数のコモン電極１１がストライプ状に形成されている。セグメント電極１０は例えばアルミニウム等の光反射率の高い金属で形成されており、コモン電極１１との間で液晶に電界を印加するための電極として機能するとともに、半透過反射膜としても機能する。したがって、セグメント電極１０には各画素の中央部に１個ずつ光透過用のスリット１２が設けられている。なお、ここで言う「画素」とは、図２に示すように、セグメント電極１０とコモン電極１１とが平面的に見て重なり合った各領域のことである。
【００２０】
図１に示すように、複数のコモン電極１１のうち、図１の上側半分のコモン電極１１については、引き回し配線１４がコモン電極１１の右端からシール材４に向けて引き出され、シール材４中に混入させた異方性導電粒子等の上下導通材４１を介して上基板３から下基板２上に電気的な接続がなされ、下基板２上の周縁部に引き回され、駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。同様に、図１の下側半分のコモン電極１１はその左端からシール材４に向けて引き回し配線１４が引き出され、シール材４中に混入させた異方性導電粒子等の上下導通材４１を介して下基板２上に電気的な接続がなされ、下基板２上の周縁部に引き回され、駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。一方、セグメント電極１０については、引き回し配線１５がセグメント電極１０の下端からシール材４に向けて引き出され、そのまま駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。また、駆動用半導体素子７に各種信号を供給するための入力用配線１６が下基板２の下辺から駆動用半導体素子７の入力端子に向けて設けられている。
【００２１】
断面構造を見ると、図３に示すように、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる下基板２上に、アルミニウム等の金属膜からなり、スリット１２を有するセグメント電極１０が紙面を貫通する方向にストライプ状に形成されており、その上に例えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２０が形成されている。一方、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる上基板３上に、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ，  以下、ＩＴＯと略記する）からなるコモン電極１１が紙面に平行な方向にストライプ状に形成されており、その上に例えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２２が形成されている。上基板３と下基板２との間には誘電異方性が正の液晶からなる液晶層２３が挟持されている。また、バックライト（図示略）が下基板２の下面側に配置されている。
【００２２】
図４は、下基板２上の隣接する２本のセグメント電極１０を平面視した図である。各セグメント電極１０は図における縦方向に延在しており、したがって、隣接するセグメント電極１０間の間隙Ｓも図における縦方向に延在している。本実施の形態の特徴として、下基板２上の配向膜２０のラビング方向（実線の矢印で示す）と上基板３上の配向膜２２のラビング方向（破線の矢印で示す）が図４に示す方向に設定され、液晶層２３のツイスト角が左回りに６０°となっている。すなわち、セグメント電極１０の延在方向に対する垂線を基準線（１点鎖線で示す）として反時計回りを正、時計回りを負の角度で表すと、下基板２上の配向膜２０のラビング方向が＋１５°、上基板３上の配向膜２２のラビング方向が−４５°に設定され、液晶のツイスト角が６０°となっている。このようなラビング方向の設定により、例えば液晶層２３の層厚ｄをｄ＝４μｍとすると、下基板２の表面から高さ１μｍ（（１／４）ｄ）の位置での液晶分子の長軸方向がセグメント電極間の間隙の延在方向に垂直な方向を向くことになる（図４で液晶分子をＭで示す）。
【００２３】
本実施の形態の液晶表示装置１においては、液晶層２３のツイスト角θが６０°（θ≦９０°の範囲）であり、上、下基板２，３上の配向膜２０，２２のラビング方向を上記のように設定したことによって、液晶層２３に電界が印加されない状態で下基板２の配向膜表面から高さ（１／４）ｄの位置での液晶分子の長軸方向がセグメント電極１０間の間隙Ｓの延在方向に垂直な方向を向いているため、セグメント電極１０間で発生する横電界に起因するディスクリネーションを効果的に抑制することができる。その結果、ディスクリネーションによる表示不良領域を隠す遮光膜の幅を最小限に小さくすることができるので開口率が向上し、明るい表示が可能であると同時に高精細化にも対応し得る液晶装置を提供することができる。
【００２４】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
図５は本実施の形態の液晶表示装置を構成する各基板上のラビング方向を示す平面図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同じであり、液晶層のツイスト角とそれに伴う各基板上のラビング方向が異なるのみである。よって、本実施の形態では全体的な装置構成の説明は省略し、液晶層のツイスト角と各基板上のラビング方向との関係についてのみ説明する。
【００２５】
本実施の形態においては、図５に示すように、液晶層のツイスト角θが左回り２４０°（１８０°≦θ≦２７０°の範囲）であり、下基板上の配向膜のラビング方向が−３０°、上基板上の配向膜のラビング方向が＋９０°に設定されている。このラビング方向の設定により、例えば液晶層の層厚ｄをｄ＝４μｍとすると、下基板の配向膜表面から高さ１μｍ（（１／４）ｄ）の位置での液晶分子の長軸方向がセグメント電極間の間隙の延在方向に平行な方向を向くことになる（図５で液晶分子をＭで示す）。
【００２６】
本実施の形態の場合、液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の範囲にあるものに対して、上、下基板上の配向膜のラビング方向を上記のように設定したことにより、液晶層に電界が印加されない状態で下基板の配向膜表面から高さ（１／４）ｄの位置での液晶分子の長軸方向がセグメント電極間の間隙の延在方向に平行な方向を向いているため、セグメント電極間で発生する横電界に起因するディスクリネーションを効果的に抑制することができる。その結果、ディスクリネーションによる表示不良領域を隠す遮光膜の幅を最小限に小さくすることができ、開口率が向上し、明るい表示が可能であると同時に高精細化にも対応し得る液晶装置を提供できる、という第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。
図６は本実施の形態の液晶表示装置を構成する各基板上のラビング方向を示す平面図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成も第１の実施の形態と全く同じであり、液晶層のツイスト角とそれに伴う各基板上のラビング方向が異なるのみである。よって、本実施の形態では全体的な装置構成の説明は省略し、液晶層のツイスト角と各基板上のラビング方向との関係についてのみ説明する。
【００２８】
第１、第２の実施の形態においては、隣接するセグメント電極間のディスクリネーション対策の例を挙げたが、本実施の形態では、セグメント電極上のスリット部分に着目し、この部分のディスクリネーション対策の例を挙げて説明する。よって、図５では、１本のセグメント電極において図中の縦方向に延在するスリットを考える。本実施の形態の場合、液晶層のツイスト角θが左回り７０°（θ≦９０°の範囲）であり、下基板上の配向膜のラビング方向が＋１７．５°、上基板上の配向膜のラビング方向が−５２．５°に設定されている。このラビング方向の設定により、例えば液晶層の層厚ｄをｄ＝４μｍとすると、下基板の配向膜表面から高さ１μｍ（（１／４）ｄ）の位置での液晶分子の長軸方向がスリットの長手方向（延在方向）に垂直な方向を向くことになる（図６で液晶分子をＭで示す）。
【００２９】
本実施の形態の場合、液晶層のツイスト角θがθ≦９０°の範囲にあるものに対して、上、下基板上の配向膜のラビング方向を上記のように設定したことにより、液晶層に電界が印加されない状態で下基板の配向膜表面から高さ（１／４）ｄの位置での液晶分子の長軸方向がスリットの延在方向に垂直な方向を向いているため、スリット部分で発生する横電界に起因するディスクリネーションを効果的に抑制することができる。その結果、ディスクリネーションによる表示不良領域を隠す遮光膜の幅を最小限に小さくすることができ、開口率が向上し、明るい表示が可能であると同時に高精細化にも対応し得る液晶装置を提供できる、という第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１３は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１３において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００３１】
図１４は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１４において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００３２】
図１５は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１５において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００３３】
図１３〜図１５に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶装置を用いた液晶表示部を備えているので、明るく、表示品位の高い画像を実現することができる。
【００３４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態ではパッシブマトリクス方式の半透過反射型液晶表示装置の例を挙げて説明したが、本発明はアクティブマトリクス方式にも適用可能であるし、また、画素間の間隙によるディスクリネーションについては透過型、反射型にも適用が可能である。また、本発明において、電極間の間隙や開口部の延在方向という表現を用いたが、例えば開口部の形状が正方形である場合には延在方向という概念が不明確である。その場合には、所望の明視方向が得られるような方向に設計者が適宜いずれかの方向を開口部の延在方向と考えればよい。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明者は、液晶層のツイスト角と下基板のラビング方向との関係についてシミュレーションを行った。その結果について報告する。
シミュレーションのモデルとした液晶セルは図７に示した通りであり、隣接する２つの画素電極５０ａ，５０ｂと対向電極５１を想定している。セルの横方向の位置（座標）を表すために、横方向の寸法をある単位長さの格子で分割した格子点で示し、左側の画素電極５０ａの左端を格子点「０」、右端を格子点「４０」、右側の画素電極５０ｂの左端を格子点「５０」、右端を格子点「９０」とした。よって、格子点４０〜５０の間が画素電極間の間隙Ｓに相当し、この間隙Ｓは紙面に垂直な方向に延在しており、紙面の横方向に横電界が発生するものとする。また、セルの縦方向（液晶層の層厚方向）の位置（座標）を表すために、画素電極５０ａの表面を格子点「０」、対向電極５１の表面を格子点「８０」とした。
【００３６】
その他、シミュレーション条件としては、画素電極に印加する電圧を５Ｖ、対向電極に印加する電圧を０Ｖ、セル厚ｄを５μｍとした。
【００３７】
［実施例１］
まず、実施例１では液晶層のツイスト角θがθ＝６０°（θ≦９０°）の場合を考える。
図７では間隔をおいて隣接する２つの画素電極５０ａ，５０ｂを想定しているが、仮にこれが一つの画素電極であって横方向に無限大の長さを持っていたとすると、液晶層中に横電界は全く発生しないことになり、対向電極との間の縦電界のみによる液晶分子の挙動を考えればよいことになる。この場合を理想的な状態と呼ぶ。ここで画素電極に電界を印加すると、液晶層の各液晶分子がねじれる（この動きをツイストと呼ぶ）とともに電界に沿うように立ち上がる（この動きをチルトと呼ぶ）。理想状態における電界印加時のセル厚方向の各位置での液晶分子のツイスト角とチルト角の分布を示したのが図８である。図８の横軸は各液晶分子のセル厚方向の位置（格子点で表した位置）、左縦軸はツイスト角（°）、右縦軸はチルト角（°）である。
【００３８】
図８に示すように、ツイスト角分布曲線を見ると、上下基板のラビング方向により格子点０で６０°、格子点８０で０°に規制されており、その間でなだらかに変化する傾向がわかる。チルト角分布曲線を見ると、上下基板に付与されたプレチルトにより基板表面、すなわち格子点０および８０で５°に規制されており、その間で７０°近傍を頂点とする放物線状の曲線となる。
【００３９】
次に、図７に示した通り、間隔をおいて配置された２つの画素電極を想定し、横電界が発生する場合を考える。この時、図４〜図６で示したのと同様にラビング方向の角度を表すこととし、下基板のラビング方向を０°、３０°、４５°、９０°と変化させた場合のツイスト角分布、チルト角分布をそれぞれ計算した結果を表したが図９である。これらツイスト角分布曲線、チルト角分布曲線が図８に示した理想状態における分布曲線の形に近い程、横電界の影響が少ない、ひいてはディスクリネーションが発生しにくいと判断することができる。
【００４０】
その観点から見ると、放物線状のチルト角分布曲線に関しては下基板のラビング方向を変化させてもそれ程大きな違いがなく、理想状態との違いも明確ではない。それに対して、ツイスト角分布曲線に関しては下基板のラビング方向を変化させると分布曲線に大きな違いが表れる。例えば下基板のラビング方向が９０°の場合、格子点１〜４０の間（下基板に近い側）でツイスト角が一旦６０°以上にまで大きくなり、その後で小さくなる傾向を示しており、理想状態から大きくずれている。下基板のラビング方向が０°と３０°の分布曲線の間に理想状態の分布曲線が位置している。下基板のラビング方向が１５°のとき、理想状態の分布曲線とほぼ一致することがわかった。
【００４１】
以上、液晶層全体のツイスト角が６０°の場合のシミュレーション結果について詳細に説明したが、本発明者は、ツイスト角を６０°以外の値（４５°、９０°）に変えて同様のシミュレーションを行い、最も理想状態に近い液晶層のツイスト角と下基板のラビング方向との組み合わせを求めた。これをまとめたものが表１である。
【００４２】
【表１】
0003589190.tif 000002
【００４３】
表１に示すように、ツイスト角が４５°では下基板ラビング方向が１１°、ツイスト角が６０°では下基板ラビング方向が１５°、ツイスト角が９０°では下基板ラビング方向が２２．５°という結果が得られ、ツイスト角が下基板ラビング方向の角度の４倍という関係になっている。言い換えると、画素電極間の間隙の延在方向も考え合わせれば、下基板の表面から液晶層の１／４の高さに位置する液晶分子の長軸方向が前記間隙の延在方向に対して垂直な方向を向くように配向させ、そのツイスト角に応じて逆算して上下の各基板のラビング方向を設定すれば、横電界に起因するディスクリネーションを抑制することができる。以上、電極間の間隙で議論したが、両側の電極が逆極性になることがないだけでスリットの場合も同様に考えることができる。
【００４４】
［実施例２］
次に、実施例２では液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の場合を考える。θ≦９０°の場合の実施例１では、ツイスト角分布曲線を理想状態のそれと比較して最適な下基板ラビング方向を求める手法を採用した。ところが、液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の場合には上記の手法を採って理想状態と比較することが難しいため、下基板ラビング方向を変えたときの透過率曲線同士を比較する手法を採用した。
【００４５】
図１０は、液晶層のツイスト角が２７０°の場合であって、黒表示の際の透過率分布を示したものである。横軸の格子点が４０〜５０の領域が画素電極の間隙Ｓであり、この領域Ｓでは横電界によるディスクリネーションが発生し、本来は黒表示であるはずが光漏れにより透過率が上昇していることを示している。理想的にはこの領域Ｓで透過率分布曲線の山が全くなくなればよいが、実際には難しい。そこで、横電界発生時に透過率分布曲線の山が格子点４５の位置を中心として左右対称に表れるものを最適な下基板ラビング方向と考えることにする。その理由は、ディスクリネーションによる光漏れを遮光層で隠すことを考えると、左右非対称であった場合、製造プロセス上のパターンずれを配慮すれば光漏れの領域が左右で広い側に合わせて遮光層を設計する必要があり、開口率の低下が著しくなってしまう。左右対称の場合が遮光層の幅を最も狭くでき、開口率が稼げるからである。
【００４６】
図１０では下基板ラビング方向を−９０°〜＋９０°の範囲で変えているが、上記の観点から図１０を見ると、下基板のラビング方向が−２２．５°（実線で示す）の場合、透過率分布曲線の山が最も低く、かつ格子点４５の位置を中心として左右対称に近い形状となっている。よって、液晶層のツイスト角２７０°に対しては下基板ラビング方向−２２．５°が最も良い組み合わせと言える。
【００４７】
同様に、図１１は液晶層のツイスト角が２４０°の場合の透過率分布曲線、図１２は液晶層のツイスト角が１８０°の場合の透過率分布曲線を示している。液晶層のツイスト角２４０°に対しては下基板ラビング方向−３０°（図１１中に実線で示す）、液晶層のツイスト角１８０°に対しては下基板ラビング方向−４５°（図１２中に実線で示す）が最も良い組み合わせと言える。
【００４８】
その他、液晶層のツイスト角が２１０°の場合も合わせて、最適な組み合わせをまとめたものが表２である。
【００４９】
【表２】
0003589190.tif 000003
【００５０】
表２の結果から、画素電極間の間隙の延在方向も考え合わせれば、液晶層のツイスト角θが１８０°≦θ≦２７０°の実施例２においては、下基板の表面から液晶層の１／４の高さに位置する液晶分子の長軸方向が、前記間隙の延在方向に対して平行な方向を向くように、そのツイスト角に応じて逆算して上下の各基板のラビング方向を設定することにより、横電界に起因するディスクリネーションを最も効率的に抑制することができる。以上、電極間の間隙について議論したが、スリットの場合も同様である。
【００５１】
なお、本発明者の検討では、現在のところ、ツイスト角θが９０°＜θ＜１８０°の範囲ではラビング方向との明確な相関は得られていないのが現状である。ところが、この範囲では実際に液晶表示装置として使われることはなく、本発明の対象としない。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、液晶層のツイスト角に応じて電極間の間隙もしくは開口部の延在方向に対応して液晶層の初期配向方向を最適化したことにより、横電界に起因するディスクリネーションを抑制することができ、開口率が向上することで明るい表示が可能であると同時に高精細化にも対応し得る液晶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】同、液晶表示装置の表示領域を拡大視した平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】同、液晶表示装置の各基板上のラビング方向を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の液晶表示装置の各基板上のラビング方向を示す図である。
【図６】第３の実施の形態の液晶表示装置の各基板上のラビング方向を示す図である。
【図７】実施例のシミュレーションで用いた液晶装置のモデルを表す図である。
【図８】実施例１のシミュレーション結果を示す図であって、ツイスト角６０°で理想状態における電界印加時のセル厚方向のツイスト角分布曲線とチルト角分布曲線を示す図である。
【図９】ツイスト角６０°で下基板ラビング方向を変えたときの電界印加時のセル厚方向のツイスト角分布曲線とチルト角分布曲線を示す図である。
【図１０】実施例２のシミュレーション結果を示す図であって、ツイスト角２７０°において下基板ラビング方向を変えたときの黒表示時の透過率分布曲線を示す図である。
【図１１】ツイスト角２４０°において下基板ラビング方向を変えたときの黒表示時の透過率分布曲線を示す図である。
【図１２】ツイスト角１８０°において下基板ラビング方向を変えたときの黒表示時の透過率分布曲線を示す図である。
【図１３】本発明の液晶装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【図１４】同、電子機器の他の例を示す図である。
【図１５】同、電子機器のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  液晶表示装置
２  下基板
３  上基板
１０  セグメント電極
１１  コモン電極
１２  スリット（開口部）
２０，２２  配向膜
２３  液晶層
Ｓ  電極間の間隙
【図１】
0003589190.tif 000004
【図２】
0003589190.tif 000005
【図３】
0003589190.tif 000006
【図４】
0003589190.tif 000007
【図５】
0003589190.tif 000008
【図６】
0003589190.tif 000009
【図７】
0003589190.tif 000010
【図８】
0003589190.tif 000011
【図９】
0003589190.tif 000012
【図１０】
0003589190.tif 000013
【図１１】
0003589190.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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