(57)【要約】  液晶パネル（２）は、一対の基板（４０・２０）間に挟持されたｐ型液晶材料と、同一の基板（４０）に設けられた、櫛歯状電極からなる画素電極（１３）と、共通電極（１４）とを備えている。ｐ型液晶材料は、電界無印加時に基板面に垂直に配向する。櫛歯状電極の電極幅は５μｍ以下、電極間隔は１５μｍ以下である。画素電極（１３）および共通電極（１４）は、ｐ型液晶材料に、基板面に平行な電界を印加する。画素電極（１３）と共通電極（１４）との間には、駆動時に、７Ｖ以上の電圧が印加される。ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積は、０．９以上、２．５以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に挟持された液晶材料と、櫛歯状電極を含み、基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極とを備え、上記液晶材料はｐ型液晶材料を含み、電界無印加時に上記ｐ型液晶材料が基板面に垂直に配向する液晶パネルにおいて、
上記櫛歯状電極の電極幅が５μｍ以下、電極間隔が１５μｍ以下であり、
駆動時に、上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する電極間に７Ｖ以上の電圧が印加されるとともに、
上記ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積が、０．９以上、２．５以下であることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】
上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極が、上記一対の基板のうち一方の基板に設けられた画素電極および共通電極であり、
上記画素電極および共通電極のうち少なくとも画素電極が櫛歯状電極からなることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】
上記一対の基板のうち他方の基板に、表示領域全域を覆う共通電極がさらに設けられていることを特徴とする請求項２記載の液晶パネル。
【請求項４】
上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極が、上記一対の基板のうち一方の基板に設けられた少なくとも２つの画素電極であり、
上記画素電極は櫛歯状電極からなり、互いに隣り合う画素電極間には、駆動時に互いに逆位相の電圧が印加されるとともに、
上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に共通電極が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項５】
上記一方の基板は、ゲートライン１本に対し複数倍の本数のデータラインを備えるとともに、各データラインとゲートラインとの交差部毎にスイッチング素子が設けられており、
互いに隣り合う上記画素電極は、ゲートラインに沿って互いに隣り合うスイッチング素子に接続されており、
１画素に、ゲートラインに沿って互いに隣り合う少なくとも２つのスイッチング素子および該スイッチング素子にそれぞれ接続された少なくとも２つの画素電極を備えていることを特徴とする請求項４記載の液晶パネル。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶パネルを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルおよび液晶表示装置に関するものであり、より詳しくは、電圧印加により液晶層をベンド変形させることにより光の透過を制御する液晶パネルおよび液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。液晶表示装置の表示性能は、年月の経過に伴って格段に進歩してきており、いまやＣＲＴ（陰極線管）を凌ぐほどまでになってきている。【０００３】
液晶表示装置の表示方式は、液晶セル内で液晶をどのように配列させるかによって決定される。液晶表示装置の表示方式としては、各種表示方式が知られている。そのなかの一つに、液晶分子が電圧無印加時に基板に垂直方向に配向する垂直配向セルに、櫛歯状電極を使用して基板面に平行な電界（いわゆる横電界）を印加する表示方式がある。【０００４】
上記表示方式では、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら横電界により駆動させることで液晶分子の配向方位を規定する。このため、上記表示方式は、優れた視野角特性を有している。【０００５】
このような表示方式の一つとして、例えば、非特許文献１には、ＶＡ−ＩＰＳモードと称される表示方式が開示されている。非特許文献１には、ＶＡ−ＩＰＳモードは、視角による色シフトが少ないことが開示されている。【０００６】
図１７の（ａ）は、非特許文献１に記載のＶＡ−ＩＰＳモードを用いた液晶セルの要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１７の（ｂ）は、図１７の（ａ）に示す各電極における印加電圧のタイミングチャートである。【０００７】
非特許文献１に記載の液晶セルは、図１７の（ａ）に示すように、櫛歯状電極として画素電極３０２・３０３が設けられた基板３０１に対向する基板３１１に、ベタ状の共通電極３１２が設けられた構成を有している。非特許文献１は、図１７の（ｂ）に示すように、画素電極３０２と画素電極３０３とに逆位相の電圧を印加することで、上記液晶セルに横電界を印加している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】In Young Cho, Sung Min kim, Seong Jin Hwang, Woo II Kim, Mi Young Kim, Jong Ho Son, Jae Jin Ryu, Kyeong hyeon Kim, and Seung Hee Lee, “New Vertical Alignment Liquid Crystal Device with Fast response Time and Small Color Shift”, IDRC No.11.2, 2008, p.246-248．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように垂直配向セルに横電界を印加する表示方式は、上記したように垂直配向に起因する高いコントラスト並びに優れた視野角特性を有する反面、光透過率が低いという課題を有している。【００１０】
このため、上記表示方式を用いた液晶パネル並びに液晶表示装置は、未だ実用化されていないのが現状である。【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記したように垂直配向セルに横電界を印加する表示方式において実用的な光透過率を得ることができる液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した状況のもと、本願発明者らは、パネル構成および使用する液晶材料の物性を変更することで、ベンド配列の程度（ベンド配列したｐ型液晶分子の曲げの度合い）を任意に制御することができるとともに、ベンド配列の程度を制御することで、実用的な光透過率を得ることができることを見出した。【００１３】
すなわち、本発明にかかる液晶パネルは、上記課題を解決するために、一対の基板間に挟持された液晶材料と、櫛歯状電極を含み、基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極とを備え、上記液晶材料はｐ型液晶材料を含み、電界無印加時に上記ｐ型液晶材料が基板面に垂直に配向する液晶パネルにおいて、上記櫛歯状電極の電極幅が５μｍ以下、電極間隔が１５μｍ以下であり、駆動時に、上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する電極間に７Ｖ以上の電圧が印加されるとともに、上記ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積（Δε・Δｎ）が、０．９以上、２．５以下であることを特徴としている。【００１４】
なお、本発明において、「基板面に平行な電界を印加する」とは、「少なくとも、基板面に平行な成分を有する電界を印加する」ことを示す。また、「上記ｐ型液晶材料が基板面に垂直に配向する」とは、「上記ｐ型液晶材料が、少なくとも、基板面に垂直な配向成分を有している」ことを示す。すなわち、上記「平行」および「垂直」には、「略平行」、「略垂直」も含まれる。【００１５】
本発明にかかる液晶パネルは、上記したように、液晶分子が駆動時（電圧印加時）に垂直配向する垂直配向セルに横電界を印加する表示方式を用いている。このため、ベンド配向に基づく高速応答性、自己補償型配列による広視野角、垂直配向に起因する高コントラストを得ることができるという利点を有するとともに、構造がシンプルであり、製造が容易で、安価に製造することができるという利点を有している。【００１６】
このような表示方式を用いた液晶パネルは、上記した利点を有する一方、その原理上、透過率が低いという問題点を有している。【００１７】
しかしながら、本発明によれば、上記したように液晶材料の物性値およびパネル構成を変更することで、上記したように垂直配向セルに横電界を印加する表示方式において、６０％を越える実用的な透過率を得ることができるとともに、誘電率異方性Δεが大きな液晶材料を使用することが可能となる。【００１８】
このため、液晶粘性を低減させることができるので、確実に高速応答を実現することができる。また、パネル位相差Δｎｄを大きくすると視野角特性が悪くなる。このため、実用的には、Δｎを大きくするよりも、信頼性が低下しない範囲でΔεを大きくすることが望ましい。したがって、本発明によれば、視野角特性並びに信頼性を維持したまま、透過率および応答速度を向上させることができる。【００１９】
したがって、上記の構成によれば、従来よりも透過率が高く、しかも、ＭＶＡモードやＩＰＳモードと同等の広視野角特性と、ＯＣＢモード並、あるいはそれ以上の高速応答性と、高コントラスト特性とを同時に実現することができる実用的な液晶パネルを提供することができる。【００２０】
また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記課題を解決するために、本発明にかかる上記液晶パネルを備えていることを特徴としている。【００２１】
したがって、本発明によれば、従来よりも透過率が高く、しかも、高速応答性、広視野角特性、高コントラスト特性を同時に実現することができる実用的な液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかる液晶パネルおよび液晶表示装置は、以上のように、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら、基板面に平行な、いわゆる横電界により駆動させることで、単純な画素構成によって、広視野角特性並びに高コントラスト特性を実現することができる。また、初期ベンド転移操作が不要であり、実用的なベンド配向を実現することができる。【００２３】
そして、特に、基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する電極が、上記したように櫛歯状電極を備え、上記櫛歯状電極の電極幅を５μｍ以下、電極間隔を１５μｍ以下とし、駆動時に、上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する電極間に７Ｖ以上の電圧が印加されるとともに、上記ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積（Δε・Δｎ）を０．９以上、２．５以下とすることで、６０％を越える実用的な透過率を得ることができるとともに、誘電率異方性Δεが大きな液晶材料を使用することが可能となる。【００２４】
このため、液晶粘性を低減させることができるので、確実に高速応答を実現することができる。また、上記したように誘電率異方性Δεが大きな液晶材料を使用することができるので、視野角特性並びに信頼性を維持したまま、透過率および応答速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる液晶パネルの要部の概略構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】本発明にかかる液晶表示装置の概略構成の一例を模式的に示す分解断面図である。
【図３】本発明の表示方式で駆動される液晶パネルの基本構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】本発明の表示方式で駆動される液晶パネルの基本構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図４に示す液晶パネルの偏光板の透過軸方位と電界印加方向との関係を示す図である。
【図６】（ａ）・（ｂ）は、図４に示す液晶パネルにおけるｐ型液晶分子の回転の様子を示す図であり、（ａ）は、電界無印加時における上記液晶パネルの要部の斜視図であり、（ｂ）は、電界印加時における上記液晶パネルの要部の斜視図である。
【図７】本発明の表示方式を用いた液晶セルに３．５Ｖの電圧を印加したときの、該液晶セル内のｐ型液晶分子のダイレクタ分布の一例を示す図である。
【図８】本発明の表示方式を用いた液晶セル内の透過率分布と位相差分布との関係の一例を示すグラフである。
【図９】図８とは電極間隔が異なる液晶セル内の透過率分布と位相差分布とを示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、本発明の他の実施形態にかかる液晶パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す各電極における印加電圧のタイミングチャートである。
【図１１】図１０の（ａ）・（ｂ）に示す画素電極に、それぞれ＋６Ｖあるいは−６Ｖの電圧を印加したときの液晶セル内のｐ型液晶分子のダイレクタ分布並びに等電位曲線を示す図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態にかかる液晶パネルの要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１３】実施例４で作製した液晶パネルに８Ｖの電圧を印加したときの液晶セル内の電界分布と液晶ダイレクタ分布とを示す図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施の形態にかかる液晶パネルで用いられる電極基板の１画素の概略構成を模式的に示す平面図である。
【図１５】図１４に示す各電極の等価回路である。
【図１６】図１４に示す画素電極、ゲートライン、および共通電極に印加される印加電圧のタイミングチャートである。
【図１７】（ａ）は、非特許文献１に記載のＶＡ−ＩＰＳモードを用いた液晶セルの要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す各電極における印加電圧のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず、本発明にかかる液晶パネルおよび液晶表示装置で用いる表示方式について、その基本構成と併せて以下に説明する。
【００２７】
本発明で用いる表示方式は、垂直配向セルに、櫛歯状構造を有する櫛歯状電極を用いて基板面に平行な電界（横電界）を印加することで、セル内に弓なり状（ベンド状）の液晶配向分布を形成する方式（以下、「本モード」と記す）である。
【００２８】
図２は、本発明にかかる液晶表示装置の概略構成の一例を模式的に示す分解断面図である。また、図３は、本モードで駆動される液晶パネルの基本構成を模式的に示す分解斜視図である。図４は、本モードで駆動される液晶パネルの基本構成を模式的に示す断面図である。
【００２９】
なお、以下の説明においては、表示面側（観察者側の基板）を上側の基板とし、他方の基板を下側の基板として説明する。
【００３０】
図２に示すように、本発明にかかる液晶表示装置１は、液晶パネル２、駆動回路３、およびバックライト４（照明装置）を備えている。上記駆動回路３およびバックライト４の構成は従来と同じである。したがって、これらの構成については、その説明を省略する。
【００３１】
図２〜図４に示すように、上記液晶パネル２は、電極基板（アレイ基板、素子基板）および対向基板として、互いに対向して設けられた一対の基板１０・２０を備えている。これら一対の基板１０・２０間には、表示用の媒質層として、ｐ型液晶材料を含む液晶層３０が挟持されている。
【００３２】
上記一対の基板１０・２０は、それぞれ、絶縁性を有する絶縁基板を備えている。上記一対の基板１０・２０のうち少なくとも一方の基板は、上記絶縁基板として、ガラス基板等の透明基板を備えている。以下、上記一対の基板１０・２０が、絶縁基板として、ガラス基板１１・２１を備えているものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
上記一対の基板１０・２０における他方の基板との対向面には、図３および図４に示すように、いわゆる垂直配向膜と称される配向膜１２・２２がそれぞれ設けられている。
【００３４】
垂直配向膜は、電界無印加時に液晶層の液晶分子を基板面に垂直に配向させる配向膜である。なお、上記「垂直」には、「略垂直」も含まれる。
【００３５】
このため、上記液晶層３０におけるｐ型液晶分子３１は、電圧無印加時に、図３に示すように、ホメオトロピック配向を示している。なお、上記ｐ型液晶分子３１は、電圧印加により、ホメオトロピック配向からベンド配列へと連続的に変化する。すなわち、通常の駆動においては、液晶層３０は常にベンド配列を呈し、階調間応答で高速応答が可能となる。
【００３６】
また、上記基板１０・２０のうち一方の基板は、前記したように、上記液晶層３０に、いわゆる横電界と称される、基板面に平行な電界を印加するための電界印加手段を備えている。なお、上記「平行」には「略平行」も含まれる。
【００３７】
上記基板１０・２０は、前記したように、それぞれ、ガラス基板１１・２１を備えている。そのうち、上記基板１０におけるガラス基板１１上には、液晶層３０に横電界を印加する電界印加手段として、画素電極１３および共通電極１４が設けられている。これら画素電極１３および共通電極１４の少なくとも一方は、前記したように櫛歯状構造を有している。これら画素電極１３および共通電極１４は、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料からなっていてもよく、アルミニウム等の金属からなっていてもよい。これら画素電極１３および共通電極１４の材質は、特に限定されるものではない。
【００３８】
配向膜１２は、これら画素電極１３および共通電極１４を覆うように設けられている。なお、上記配向膜１２・２２の材料並びに形成方法は特に限定されるものではない。上記配向膜１２・２２は、例えば、上記画素電極１３および共通電極１４上に、垂直配向規制力を有する公知の配向膜材料を塗布することで形成することができる。
【００３９】
なお、上記電極基板および対向基板としては、例えば、ＴＦＴアレイ基板等のアレイ基板や、カラーフィルタ基板等を用いることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４０】
また、図２〜図４に示すように、これら一対の基板１０・２０における上記液晶層３０との対向面とは反対側の面には、偏光板３５・３６がそれぞれ設けられている。
【００４１】
また、上記基板１０・２０と偏光板３５・３６との間には、図２に示すように、必要に応じて位相差板３７・３８がそれぞれ設けられている。但し、上記位相差板３７・３８は、上記液晶パネル２の一方の面にのみ設けられていてもよい。また、正面透過光のみを利用する表示装置の場合には、位相差板３７・３８は必ずしも必須ではない。
【００４２】
上記液晶パネル２における液晶セル５は、例えば、図４に示すように、上記基板１０と基板２０とを、スペーサ３３を介してシール剤３４によって貼り合わせ、両基板１０・２０間の空隙に、液晶材料としてｐ型液晶材料を含む媒質を封入することにより形成される。上記ｐ型液晶材料としては、例えばｐ型ネマチック液晶材料が挙げられる。
【００４３】
上記液晶パネル２は、液晶セル５に、上記したように位相差板３７・３８および偏光板３５・３６を貼り合わせることにより形成される。
【００４４】
上記偏光板３５・３６の透過軸方位と電界印加方向との関係を図５に示す。図５に示すように、上記偏光板３５・３６は、上記偏光板３５・３６の透過軸方位が互いに直交し、かつ、電界印加方向と４５度をなすように配置される。
【００４５】
次に、上記した本モードについて説明する。
【００４６】
図６の（ａ）・（ｂ）に、本モードにおける電界印加によるｐ型液晶分子３１の回転の様子を、液晶ダイレクタの方向により示す。図６の（ａ）は、電界無印加時における上記液晶パネル２の要部の斜視図であり、図６の（ｂ）は、電界印加時における上記液晶パネル２の要部の斜視図である。
【００４７】
本モードでは、前記したように、櫛歯状電極を用いることで基板面に平行な電界を印加する。ｐ型液晶分子３１は、液晶セル５内の電界強度分布、および界面からの束縛力に応じて配列する。
【００４８】
本モードでは、図６の（ａ）に示すように、電界無印加時には、ｐ型液晶分子３１は基板面に垂直に配向している。一方、電界印加時には、画素電極１３と共通電極１４との間の電気力線が半円状に湾曲し、ｐ型液晶分子３１は、図６の（ｂ）に示すように、基板厚み方向に弓なりにベンド配列する。この結果、基板面に垂直な方向に進行する光に対して複屈折性を示す。
【００４９】
本モードでは、このように、垂直配向による高コントラスト性を保ちながら横電界駆動することで、ｐ型液晶分子３１の配向方位を規定している。このため、ＭＶＡモードのような突起物による配向制御が不要であり、単純な画素構成で優れた視野角特性を有している。
【００５０】
また、上記したように垂直配向モードにおいてｐ型液晶材料を使用し、横電界駆動を行うことで、電界印加により、ベンド状（弓なり状）の電界が形成され、互いにダイレクタ方位が１８０度異なる２つのドメインが形成されるとともに、これに伴い、広い視野角特性を得ることができる。
【００５１】
このように、本モードは、ベンド配向に基づく高速応答性、自己補償型配列による広視野角、垂直配向に起因する高コントラストを得ることができるという利点を有するとともに、構造がシンプルであり、製造が容易で、安価に製造することができるという利点を有している。
【００５２】
しかしながら、本モードは、原理上、櫛歯状電極の中央部および櫛歯状電極間に暗線が形成されるため、液晶セル５全体の光透過率は高くない。
【００５３】
図７に、本モードを用いた液晶セル５に３．５Ｖの電圧を印加したときの、該液晶セル５内のｐ型液晶分子３１のダイレクタ分布の一例を示す。
【００５４】
図７より、櫛歯状電極（画素電極１３、共通電極１４）の上方よりも、櫛歯状電極が存在しない領域の方がベンド変形の程度が大きく、光変調率が大きいことが判る。
【００５５】
図６の（ｂ）および図７に示すように、本モードが、基板面に平行な電界を印加するＩＰＳモードやＯＣＢモード等の他の表示モードと異なる大きな点は、上記したように櫛歯状電極の中央および櫛歯状電極間の中央のｐ型液晶分子３１が常に垂直に配向している点である。このように、本モードでは、櫛歯状電極の中央および櫛歯状電極間の中央では光が透過しない。
【００５６】
図８に、ｐ型液晶材料として「ＭＬＣ−６２６２」（商品名、メルク株式会社製、Δε＝１８．５、Δｎ＝０．１４５０）を使用し、電極幅Ｌ＝４μｍ、電極間隔Ｓ＝４μｍ、電極厚み１００ｎｍ、セルギャップｄ＝４μｍの液晶セル５に電界を印加した時の液晶セル５内の透過率分布と位相差分布とを示す。なお、測定は室温（２５℃）にて行った。また、図９に、電極間隔Ｓ＝１２μｍとした以外は、図８と同じ条件で測定した液晶セル５内の透過率分布と位相差分布とを示す。
【００５７】
なお、これら測定には、波長５５０ｎｍの測定光を使用し、画素電極１３と共通電極１４との間には、１２Ｖの電圧を印加した。また、図８および図９に、測定位置に対する画素電極１３と共通電極１４との位置を、二点鎖線にて示す。
【００５８】
図８および図９に示すように、電圧の印加により位相差（Δｎｄ）が大きくなり、透過率も上昇する。しかしながら、位相差がλ／２（本測定では２７５ｎｍに相当）を越えた部分は透過率が減少する。
【００５９】
以上の結果から、透過率を高めるためには、電圧の印加により位相差をできるだけ大きくする必要がある。
【００６０】
しかしながら、本モードでは、ＩＰＳモードとは異なり、表示面内一様に液晶分子が回転しない。また、ＯＣＢモードとは異なり、表示領域内に形成される多数の暗線が一種の壁となり、液晶分子の回転が規制される。このため、通常の駆動電圧では、充分な位相差が発現されない。
【００６１】
また、たとえ駆動電圧を高くして充分な位相差を得ることができたとしても、図８および図９から、位相差を必要以上に大きくするとλ／２を越えてしまい、却って透過率が下がることが判る。したがって、単に駆動電圧を高くするだけでは、優れた表示特性を得ることはできない。
【００６２】
位相差は電圧の印加によって液晶分子が回転することによって発現する。しかしながら、上記したように位相差に最適な範囲が存在するということは、液晶物性値（具体的にはΔε、Δｎ）にも最適な範囲が存在することを意味する。
【００６３】
また、図８および図９との比較から判るように、電極間隔Ｓを大きくすることにより光透過率は向上する。しかしながら、電界強度が小さくなるため、応答特性は低下する。なお、本モードそのものは高速な表示モードであるため、実用的には、応答特性と透過率とのバランスを考慮して電極幅Ｌおよび電極間隔Ｓを決定する必要がある。
【００６４】
上記した状況のもと、本願発明者らは、パネル構成および使用する液晶材料の物性を変更することで、ベンド配列の程度を任意に制御することができるとともに、ベンド配列の程度を制御することで、実用的な光透過率を得ることができることを見出した。
【００６５】
特に、本発明では、通常の駆動電圧では充分な位相差が発現されないことに鑑み、駆動側の改善を取り入れ、液晶層３０に横電界を印加する電極間に印加される電圧を、通常の液晶表示装置での駆動条件（Ｖｏｐ＝６〜７Ｖ）よりも大きくして高電圧駆動を行った場合に好適な液晶物性値を規定することで、実用的な光透過率を達成することに成功した。
【００６６】
本願発明者らの検討によれば、ベンド配列の程度は、液晶材料の物性（誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積）に依存する。また、ベンド配列の程度は、櫛歯状電極の電極幅Ｌ、電極間隔Ｓによっても変化する。つまり、ベンド配列の程度は、上記液晶セル５内の電界強度の分布によって任意に制御することができる。
【００６７】
本発明によれば、一対の基板間に挟持された液晶材料と、櫛歯状電極を含み、基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極とを備え、上記液晶材料がｐ型液晶材料を含み、電界無印加時に上記ｐ型液晶材料が基板面に垂直に配向する液晶パネルにおいて、上記櫛歯状電極の電極幅が５μｍ以下、電極間隔が１５μｍ以下であり、駆動時に、上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する電極間に７Ｖ以上の電圧が印加されるとともに、上記ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積（Δε・Δｎ）を、０．９以上、２．５以下の範囲内とすることで、６０％を越える実用的な透過率を得ることができる。
【００６８】
なお、上記「ベンド配列の程度」とは、図６の（ｂ）に示すようにベンド配列したｐ型液晶分子３１の曲げの度合い（以下、「曲率」と記す）を示す。
【００６９】
本発明において高電圧駆動を行う手段としては、例えば、（１）高耐圧ドライバを用いる方法、（２）画素電極と共通電極とに逆位相の電圧を印加することで、実効的に、信号電圧の２倍の電圧をこれら電極間に印加する方法、等が挙げられる。
【００７０】
上記したように、本モードでは、パネル構成および使用する液晶材料の物性を変更することで、ベンド配列の程度を大きくすることができ、高い光透過率を得ることができる。また、本発明によれば、上記したようにベンド配列の程度を任意に制御することができることから、ＯＣＢモードと同様にフロー効果を利用して高速な応答特性を達成することができる。
【００７１】
つまり、上記画素電極１３および共通電極１４によって上記液晶材料に横電界を印加すると、上記液晶材料は、回転とベンド変形とを行う。このとき、図７に示すように、液晶層３０中に、液晶分子の流れ（フロー）が発生するが、ディスクリネーションラインを対称に逆回りの回転がおこり、ディスクリネーションライン付近では同一方向のトルクが作用する。
【００７２】
つまり、上記液晶パネル２では、ＴＮモードやＭＶＡモードのように液晶層３０中のフローがお互いの動きを阻害しない。逆に、図７に示すように、ＯＣＢモードと同様に、液晶分子が動こうとする時、それをアシストする方向に液晶分子のフローが働くため、高速な応答が可能となる。
【００７３】
なお、ＯＣＢモードでは、臨界駆動電圧よりも少し高い電圧でスプレイ配向からベンド配向に転移し、このときのベンド配向が最大の曲率を示す。このため、ＯＣＢモードでは、この最大の曲率を示すベンド配向と、高電圧印加時の緩やかなベンド配向との間で階調表示が行われる。
【００７４】
これに対して、本モードでは、高電圧印加時の曲率の大きなベンド配向と、電圧無印加時の垂直配向との間で階調表示が行われる。このときの最大曲率は、印加電圧に依存し、電界強度が大きければ大きいほど大きくなる。したがって、本モードでは、上記したように印加電圧レベルを上げて高電圧駆動を行うことで、ＯＣＢモード以上の最大曲率を得ることができ、ＯＣＢモード以上の高速応答を達成することができる。また、上記したように印加電圧レベルを上げて高電圧駆動を行うことで、Δε・Δｎ値を下げることができ、この結果、低粘性液晶材料を使用することができる。したがって、上記したように、印加電圧レベルを上げて高電圧駆動を行うことは、高速応答化に適している。
【００７５】
そこで、以下に、このように高電圧駆動を行う場合に好適な液晶物性値並びにパネル構成について、本発明の実施の各種形態と併せてより具体的に説明する。
【００７６】
なお、以下の説明では、本発明の実施の各種形態として、図３および図４に示した基本構成の液晶パネル２に対する変形例について例示するとともに、そのような変形例を用いて検証を行った結果について説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、図３および図４に示した基本構成において、高耐圧ドライバを使用して高電圧駆動を行ってもよいことは、言うまでもない。
【００７７】
なお、以下の検証において、透過率は、何れも、２枚の偏光板の透過軸が平行になるように貼合して得られる素子の電圧無印加時の光透過率を１００（％）と定義したときの光透過率を示す。
【００７８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００７９】
なお、本実施形態では、主に、図３および図４に示した基本構成の液晶パネル２との相違点について説明するものとし、図３および図４に示した液晶パネル２と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
図１は、本実施形態にかかる液晶パネル２の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【００８１】
本実施形態にかかる液晶パネル２は、図３および図４に示す基板１０に代えて図１に示す基板４０を備えていることを除けば、図３および図４に示す液晶パネル２と同様の構成を有している。
【００８２】
上記基板４０は、ガラス基板１１上に、共通電極１４、誘電体層４１、画素電極１３、配向膜１２が、この順に設けられた構成を有している。なお、これら各構成要素には、図３および図４に示す液晶パネル２と同様の材質を用いることができる。
【００８３】
上記共通電極１４はベタ状の電極であり、ガラス基板１１上に、上記基板４０における表示領域（すなわち、シール剤３４で囲まれた領域）を覆うように、ガラス基板１１における基板２０との対向面のほぼ全面に渡って形成されている。
【００８４】
上記誘電体層４１は、上記共通電極１４を覆うように、上記共通電極１４上に形成されている。なお、上記誘電体層４１の厚みは、プロセス性の観点より、およそ１μｍ〜３μｍが好ましい。また、誘電率εの範囲としては、電界制御により基板界面近傍の液晶を効率よく回転させるためには、３〜７が適格である。なお、上記誘電体層４１としては、アクリル樹脂等の有機系の誘電体層であってもよいし、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）等の無機系の誘電体層であってもよい。
【００８５】
上記画素電極１３は、櫛歯状電極である。上記画素電極１３および共通電極１４は、上記液晶層３０に横電界を印加するための電界印加手段として用いられる。
【００８６】
上記配向膜１２は、上記画素電極１３を覆うように、上記誘電体層４１上に設けられている。
【００８７】
以下に、本モードにおいて、実用的な透過率を得るために好適な液晶物性値について検証した結果を、図１に示す液晶パネル２の製造方法と併せて以下に説明する。
【００８８】
まず、上記したように高電圧駆動を行う場合に最適な液晶物性値について検証する。
【００８９】
〔実施例１〕
まず、ガラス基板１１上に、共通電極１４として、ＩＴＯからなるベタ状の電極を、スパッタ法にて上記ガラス基板１１の表面全面に形成した。
【００９０】
次に、上記共通電極１４上に、誘電体層４１として、比誘電率εが６．９の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を、スパッタ法にて０．１μｍの膜厚で形成した。
【００９１】
続いて、上記誘電体層４１上に、画素電極１３として、電極幅Ｌ＝２．５μｍ、電極間隔Ｓ＝８．０μｍの櫛歯状電極を作製した。なお、上記画素電極１３および共通電極１４の厚みは何れも１００ｎｍとした。
【００９２】
次いで、上記誘電体層４１上に、上記画素電極１３を覆うように、ＪＳＲ社製の配向膜塗料「ＪＡＬＳ−２０４」（商品名、固形分５ｗｔ．％、γ−ブチロラクトン溶液）を、スピンコート法にて塗布した。その後、２００℃にて２時間焼成することにより、上記誘電体層４１上に、垂直配向膜である配向膜１２が設けられた基板４０を形成した。得られた配向膜１２の乾燥膜厚は６０ｎｍであった。
【００９３】
一方、配向膜１２と同様のプロセスにて、ガラス基板２１上に配向膜２２のみを成膜した。これにより、基板２０を形成した。
【００９４】
その後、上記基板４０上に、スペーサ３３として、直径３．５μｍの樹脂ビーズ「ミクロパールＳＰ２０３５」（商品名、積水化学工業株式会社製）を分散させた。一方、基板２０上に、シール剤３４として、シール樹脂「ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ」（商品名、三井東圧化学工業株式会社製）を印刷した。
【００９５】
次に、上記基板１０・２０を貼り合わせ、１３５℃で１時間焼成することにより、液晶セル５を作製した。
【００９６】
その後、上記液晶セル５に、液晶材料として、誘電率異方性Δεおよび屈折率異方性Δｎがそれぞれ異なるｐ型液晶材料を真空注入法にて封入することにより、液晶層３０を形成した。続いて、上記液晶セル５の表裏面に、偏光板３５・３６を、偏光板３５・３６の透過軸が直交し、かつ画素電極１３が延伸される方向と偏光板３５・３６の透過軸とが４５゜の角度をなすよう貼合した。これにより、図１に示す構成を有する９８個の液晶パネル２（液晶表示素子）を作製した。
【００９７】
このようにして作製した各液晶パネル２において、共通電極１４と各画素電極１３との間に、室温（２５℃）で、０Ｖ〜２０Ｖの電圧（矩形波）を印加したときの各液晶パネル２の最大透過率を表１および表２に示す。
【００９８】
【表１】
2010137217.tif 000003
【００９９】
【表２】
2010137217.tif 000004
【０１００】
前記したように、本モードは、高速、広視野角、高コントラストである一方、従来、透過率が低いという問題があった。
【０１０１】
しかしながら、表１に示すように、Δε・Δｎが０．９以上、２．５以下の場合には、上記液晶パネル２の透過率は６０％を越える。以上の結果から明らかなように、本願発明者らは、ΔεとΔｎとの積を最適化することにより、実用的な透過率（６０％）を達成することに成功した。
【０１０２】
なお、上記したように透過率が６０％以上である場合、輝度向上フィルムを別途設ける必要がなく、上記モードの液晶パネル２を安価に製造することができる。また、透過率が７０％を越える場合には、現行の液晶パネルに比べてバックライトの消費電力を抑えることが可能となり、その実用的価値は極めて大きい。
【０１０３】
〔実施例２〕
前記したように、ベンド配列の程度は、液晶材料の物性（誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積）に依存するが、櫛歯状電極の電極幅Ｌ、電極間隔Ｓによっても変化する。そこで、次に、本モードに適した櫛歯状電極の電極幅Ｌおよび電極間隔Ｓについて検証する。
【０１０４】
実施例１において、液晶材料として、Δε＝１５．２、Δｎ＝０．１２のメルク社製のｐ型液晶材料を使用し、櫛歯状電極である画素電極１３の電極幅Ｌ、電極間隔Ｓを種々変更した以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成を有する１７個の液晶パネル２を作製した。
【０１０５】
このようにして作製した各液晶パネル２において、共通電極１４と各画素電極１３との間に、室温（２５℃）で、０Ｖ〜２０Ｖの電圧（矩形波）を印加したときの各液晶パネル２の最大透過率を、表３に示す。
【０１０６】
【表３】
2010137217.tif 000005
【０１０７】
本モードでは、前記したように、櫛歯状電極上よりも、櫛歯状電極間で大きく透過光の変調が行われる。このため、原理上、電極間隔Ｓ＞電極幅Ｌであることが好ましい。
【０１０８】
表３に示す結果から、櫛歯状電極である画素電極１３の電極間隔Ｓを広くすることにより透過率は次第に高くなり、電極間隔Ｓが１５μｍを越えると、急激に透過率が低下することが判る。これは、電極間隔Ｓが大きくなるにつれて電界強度が弱くなるため、実質的に駆動電圧が高くなってしまうためである。
【０１０９】
本実施例によれば、表２に示す結果から、櫛歯状電極の電極幅Ｌは５μｍ以下が好ましく、電極間隔Ｓは１５μｍ以下が好ましいことが判る。
【０１１０】
なお、本願発明者らが鋭意検討した結果、この傾向は、上記液晶パネル２に限定されず、図３および図４に示す基本構成を有する液晶パネル２をはじめとして、本モードの液晶パネル２に共通して見受けられることが判った。
【０１１１】
また、本実施形態にかかる液晶パネル２は、構成が極めて簡素であり、大きな設計変更なしに製造が可能である。このため、上記液晶パネル２を安価に製造することができる。
【０１１２】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図１０の（ａ）・（ｂ）および図１１に基づいて説明すれば以下の通りである。
【０１１３】
なお、本実施形態では、主に、図３および図４に示した基本構成の液晶パネル２との相違点について説明するものとし、図３および図４に示した液晶パネル２と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【０１１４】
図１０の（ａ）は、本実施形態にかかる液晶パネル２の要部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示す各電極における印加電圧のタイミングチャートである。
【０１１５】
図１０の（ａ）に示すように、本実施形態にかかる液晶パネル２は、図３および図４に示す基板１０に代えて基板５０を備えているとともに、図３および図４に示す基板２０に代えて基板６０を備えていることを除けば、図３および図４に示す液晶パネル２と同様の構成を有している。
【０１１６】
すなわち、本実施形態にかかる液晶パネル２における液晶セル５は、ｐ型液晶材料を含む液晶層３０を挟んで、基板５０と基板６０とが対向配置された構成を有している。
【０１１７】
上記基板５０は、ガラス基板１１上に、画素電極１３、配向膜１２がこの順に設けられた構造を有している。一方、上記基板６０は、ガラス基板２１上に、共通電極１４、配向膜２２がこの順に設けられた構造を有している。
【０１１８】
なお、図１０の（ａ）に示すように、上記液晶パネル２でも、図１に示す液晶パネル２同様、画素電極１３は櫛歯状電極であり、共通電極１４はベタ状の電極である。共通電極１４は、ガラス基板２１上に、上記基板６０における表示領域（シール剤３４で囲まれた領域）を覆うように、ガラス基板２１のほぼ全面に渡って形成されている。配向膜１２・２２は、それぞれ、上記画素電極１３および共通電極１４を覆うように設けられている。
【０１１９】
本実施の形態でも、上記画素電極１３および共通電極１４の材質は特に限定されるものではなく、前記例示の電極材料と同様の電極材料を用いることができる。なお、図１０の（ａ）に示すように、上記基板６０を上側の基板として用いる場合、上記共通電極１４としては、ＩＴＯ等の透明電極材膜が用いられる。
【０１２０】
上記したように、図１０の（ａ）に示す液晶パネル２は、櫛歯状電極からなる画素電極１３が設けられた基板５０に対向する基板６０に共通電極１４が設けられた構成を有している。
【０１２１】
図１０の（ａ）に示す液晶パネル２では、櫛歯状電極からなる画素電極１３が、液晶層３０に横電界を印加する電界印加手段として機能する。
【０１２２】
このため、本実施の形態では、互いに対向配置された２つの画素電極１３（以下、互いに隣り合う画素電極１３を、それぞれ「画素電極１３Ａ」および「画素電極１３Ｂ」と記す）が互いに独立して駆動可能に設けられている。つまり、本実施の形態では、図１０の（ａ）に示すように、互いに独立して駆動可能に設けられた画素電極１３Ａ・１３Ｂは、それぞれの幹電極（幹ライン）から延びる枝電極（分岐ライン）同士が互いに噛み合うように交互に対向して配置されている。
【０１２３】
本実施の形態では、図１０の（ｂ）に示すように、画素電極１３Ａ（第１の画素電極）と画素電極１３Ｂ（第２の画素電極）とが常に逆位相になるように共通電極１４と各画素電極１３Ａ・１３Ｂとの間に電圧を印加する。これにより、液晶層３０に横電界を印加することができる。
【０１２４】
図１１に、図１０の（ａ）・（ｂ）に示す画素電極１３Ａ・１３Ｂに、それぞれ＋６Ｖあるいは−６Ｖの電圧（矩形波）を印加したときの液晶セル５内のｐ型液晶分子３１のダイレクタ分布並びに等電位曲線を示す。なお、等電位曲線は、０．５Ｖ間隔で記載した。
【０１２５】
また、電気力線は、等電位曲線に直交する方向に働く。このときの電気力線を、図１１に、両矢印の点線にて併せて示す。図１１から、本実施形態でも、液晶層３０に横電界が印加されるとともに、電界印加により、画素電極１３と共通電極１４との間の電気力線が半円状に湾曲し、液晶分子が、基板厚み方向に弓なりにベンド配列することが判る。
【０１２６】
また、本実施の形態によれば、上記したように画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとに逆位相の電圧を印加することで、実効的に、信号電圧の２倍の電圧を上記画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとの間に印加することができる。
【０１２７】
次に、上記液晶パネル２を用いて、最適な液晶物性値についてさらに検証を行う。
【０１２８】
〔実施例３〕
まず、画素電極１３として、電極幅Ｌ＝３．０μｍ、電極間隔Ｓ＝８．０μｍ、厚み＝１００ｎｍのＩＴＯ製の櫛歯状電極（互いに隣り合う画素電極１３の一方を「画素電極１３Ａ」、他方を「画素電極１３Ｂ」とする）が設けられたガラス基板１１上に、ＪＳＲ社製の配向膜塗料「ＪＡＬＳ−２０４」（商品名、固形分５ｗｔ．％、γ−ブチロラクトン溶液）を、スピンコート法にて塗布した。その後、２００℃にて２時間焼成することにより、ガラス基板１１上に、画素電極１３Ａおよび画素電極１３Ｂを覆うように垂直配向膜である配向膜１２が設けられた基板５０を形成した。得られた配向膜１２の乾燥膜厚は６０ｎｍであった。
【０１２９】
また、一方の主面全体に、共通電極１４として厚み１００ｎｍのＩＴＯ製の透明な電極が設けられたガラス基板２１上に、配向膜１２と同様のプロセスにて、乾燥膜厚６０ｎｍの配向膜２２を成膜した。これにより、基板６０を形成した。
【０１３０】
その後、上記基板５０上に、スペーサ３３として、直径３．５μｍの樹脂ビーズ「ミクロパールＳＰ２０３５」（商品名、積水化学工業株式会社製）を分散させた。一方、基板６０上に、シール剤３４として、シール樹脂「ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ」（商品名、三井東圧化学工業株式会社製）を印刷した。
【０１３１】
次に、上記基板５０・６０を貼り合わせ、１３５℃で１時間焼成することにより、液晶セル５を作製した。
【０１３２】
その後、上記液晶セル５に、液晶材料として、誘電率異方性Δεおよび屈折率異方性Δｎがそれぞれ異なるｐ型液晶材料を真空注入法にて封入することにより、液晶層３０を形成した。続いて、上記液晶セル５の表裏面に、偏光板３５・３６を、偏光板３５・３６の透過軸が直交し、かつ画素電極１３が延伸される方向と偏光板３５・３６の透過軸とが４５゜の角度をなすよう貼合した。これにより、図１０の（ａ）に示す構成を有する１５個の液晶パネル２（液晶表示素子）を作製した。
【０１３３】
このようにして作製した各液晶パネル２において、共通電極１４と各画素電極１３Ａ・１３Ｂとの間に、室温（２５℃）で、０Ｖ〜１０Ｖの電圧（矩形波）を印加した。このとき、画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとには、図１０の（ｂ）に示したように、常に逆位相となるように電圧を印加した。このときの各液晶パネル２の最大透過率を表４に示す。
【０１３４】
【表４】
2010137217.tif 000006
【０１３５】
表４に示す結果から、上記した場合にも、液晶材料として、Δε・Δｎが０．９以上、２．５以下のｐ型液晶材料を使用することで、優れた透過率特性を得ることができることが判る。
【０１３６】
なお、前記した非特許文献１に記載の液晶パネルは、本実施形態にかかる液晶パネル２と類似の構成を有している。
【０１３７】
しかしながら、非特許文献１は、本発明のように透過率を向上させることを目的としたものではない。また、誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積については何の着目もしていない。非特許文献１で使用している液晶材料は、Δε＝７．４、Δｎ＝０．０８８、Δｎ・ｄ＝０．５２８μｍであり、そのΔε・Δｎは、０．６５と、本発明で規定する値よりも小さく、透過率も現行のＭＶＡモードよりも小さい。
【０１３８】
〔実施の形態３〕
図１２は、本実施の形態にかかる液晶パネル２の要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
【０１３９】
図１２に示すように、本実施の形態にかかる液晶パネル２は、図３および図４に示す基板２０に代えて、基板７０を備えていることを除けば、図３および図４に示す液晶パネル２と同様の構成を有している。図１２に示す液晶パネル２は、対向する一対の基板１０・７０のそれぞれに、共通電極を備えている。
【０１４０】
図１２に示すように、基板１０には、ガラス基板１１上に、画素電極１３および共通電極１４（第１の共通電極）として一対の櫛歯状電極が設けられ、これら、画素電極１３および共通電極１４を覆うように配向膜１２が設けられている。上記画素電極１３および共通電極１４は、液晶層３０に横電界を印加する電界印加手段として機能する。
【０１４１】
一方、基板７０は、ガラス基板２１上に、共通電極７１（第２の共通電極）、誘電体層７２、配向膜２２がこの順に設けられた構造を有している。
【０１４２】
上記共通電極７１はベタ状の電極であり、ガラス基板２１上に、上記基板７０における表示領域（シール剤３４で囲まれた領域）を覆うように、ガラス基板２１のほぼ全面に渡って形成されている。上記誘電体層７２は、上記共通電極７１を覆うように設けられている。また、上記配向膜２２は、上記誘電体層７２を覆うように設けられている。
【０１４３】
なお、本実施の形態でも、上記誘電体層７２の厚みは、プロセス性の観点より、およそ１μｍ〜３μｍが好ましい。また、誘電率εの範囲としては、電界制御により基板界面近傍の液晶を効率よく回転させるためには、３〜７が適格である。また、上記誘電体層７２としては、アクリル樹脂等の有機系の誘電体層であってもよいし、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）等の無機系の誘電体層であってもよい。
【０１４４】
また、上記画素電極１３および共通電極１４・７１の材質も特に限定されるものではなく、前記例示の電極材料と同様の電極材料を用いることができる。なお、図１２に示すように、上記基板７０を上側の基板として用いている場合、上記共通電極７１としては、ＩＴＯ等の透明電極材膜が用いられる。
【０１４５】
次に、上記液晶パネル２を用いて、印加電圧と透過率および応答時間との関係について検証する。
【０１４６】
〔実施例４〕
まず、一方の主面全体に、共通電極７１としてＩＴＯ製の透明な電極が設けられたガラス基板２１上に、誘電率ε＝３．７、膜厚３．２μｍのアクリルレジストを成膜して、共通電極７１を覆う誘電体層７２を形成した。
【０１４７】
次に、上記誘電体層７２上に、ＪＳＲ社製の配向膜塗料「ＪＡＬＳ−２０４」（商品名、固形分５ｗｔ．％、γ−ブチロラクトン溶液）を、スピンコート法にて塗布した。その後、１８０℃にて２時間焼成して乾燥することにより、上記誘電体層４１上に配向膜２２が設けられた基板４０を形成した。得られた配向膜２２の乾燥膜厚は６０ｎｍであった。
【０１４８】
一方、画素電極１３および共通電極１４として、電極幅Ｌ＝３μｍ、電極間隔Ｓ＝５μｍのＩＴＯ製の櫛歯状電極が設けられたガラス基板１１上に、上記画素電極１３および共通電極１４を覆うように、配向膜２２と同様にして、配向膜２２と同じ配向膜１２を成膜した。これにより、基板１０を形成した。なお、画素電極１３および共通電極１４・７１の厚みは、１００ｎｍとした。
【０１４９】
その後、上記基板１０・７０を、スペーサ３３としてビーズスペーサを介して、前記実施例１と同様にして貼り合わせることにより、セルギャップｄ＝３．４μｍの液晶セル５を作製した。
【０１５０】
その後、上記液晶セル５に、液晶材料として、Δε＝２３．２、Δｎ＝０．１０のｐ型液晶材料を封入することにより、液晶層３０を形成した。続いて、上記液晶セル５の表裏面に、偏光板３５・３６を、それぞれの透過軸が直交するように貼合して、図１２に示す構成を有する液晶パネル２を作製した。
【０１５１】
このようにして作製した液晶パネル２において共通電極１４・７１の電位を０Ｖとし、画素電極１３の電位を０〜８Ｖの間で変更することにより、このようにして作製した上記液晶パネル２の、室温（２５℃）での電気光学特性を測定した。この結果を表５に示す。
【０１５２】
【表５】
2010137217.tif 000007
【０１５３】
表５に示すように、液晶層３０に横電界を印加する電極間に印加される電圧が７Ｖ以上（好適には、上記液晶層３０に印加される実効電圧が７Ｖ以上）であると、実用的な透過率が得られる。応答時間は、電圧無印加の状態から所定の電圧を印加した時、透過率が９０％変化するに要する時間で定義した。なお、表５に記載の応答時間は、立ち上がり応答時間と立ち下がり応答時間との和を示す。１６ｍｓの応答時間は１フレーム内で充分な液晶応答が実現できることを意味しており、実用的価値は大きい。
【０１５４】
なお、本実施形態では、図１２に示すように、ガラス基板２１上に、共通電極７１、誘電体層７２、配向膜２２が、この順に設けられた構成を有している場合を例に挙げて説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
【０１５５】
図１３に、本実施例４で用いた材料物性値およびセル構成をもとに、本実施例４で作製した液晶パネル２に８Ｖの電圧を印加したときの液晶セル５内の電界分布と該液晶セル５内の液晶ダイレクタ分布とを計算した結果を示す。なお、図１３において、画素電極１３および共通電極１４・７１、配向膜１２・２２については図示を省略している。
【０１５６】
図１３に示す結果から、本実施例４で作製した液晶パネル２では、ｐ型液晶分子３１の回転が、対向基板である基板７０の表面近傍まで起こっていることが判る。
【０１５７】
図１２に示すように対向基板である基板７０側に共通電極７１および誘電体層７２を設けると、図１３に示すように、これら共通電極７１（Ｖ＝０）および誘電体層７２の影響で電気力線が変形され、上側基板である上記基板７０近傍のｐ型液晶分子３１が水平方向により大きく傾斜する。この結果、このような液晶パネル２においては、対向基板である基板７０の表面近傍においてもｐ型液晶分子３１を回転させることができる。
【０１５８】
したがって、上記共通電極７１は、基板７０の表面近傍において上記したように電気力線の変形を生じさせることができるように、櫛歯状電極が設けられた基板１０とは反対側の基板７０に設けられてさえいればよく、基板７０におけるガラス基板２１の少なくとも一方の面に設けられてさえいればよい。
【０１５９】
例えば、上記基板７０は、ガラス基板２１における液晶層３０との対向面上に、誘電体層４１、配向膜２２が、この順に設けられ、ガラス基板２１における液晶層３０との対向面とは反対面上に上記共通電極７１が設けられた構成を有していても構わない。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、一方の基板１０におけるガラス基板１１上に、櫛歯状電極（すなわち、画素電極１３および共通電極１４）が同層に設けられている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【０１６１】
すなわち、例えば図１に示す液晶パネル２のように、上記画素電極１３および共通電極１４は、誘電体層を挟んで異なる層に設けられていてもよい。つまり、上記基板１０は、例えば、ガラス基板１１上に、共通電極１４として櫛歯状電極が設けられており、該櫛歯状電極を覆うようにガラス基板１１上に誘電体層４１が設けられ、その上に、画素電極１３として櫛歯状電極が設けられており、該櫛歯状電極を覆うように誘電体層４１上に配向膜１２が設けられた構成を有していてもよい。
【０１６２】
この場合、上記画素電極１３および共通電極１４は、間に誘電体層４１を介して、平面視で（つまり、上記基板１０を基板に垂直な方向から見たときに）、互いの櫛歯部分である枝電極同士が平行になるように交互に配置されている。
【０１６３】
この場合、上記画素電極１３と共通電極１４との電極間隔Ｓを、セルギャップｄよりも短く設定することで、上記画素電極１３と共通電極１４との間に、フリンジ電界が発生する。
【０１６４】
上記したように、同一基板上に設けられた画素電極１３および共通電極１４を、間に誘電体層を介して互いに異なる層に形成することで、同層に設ける場合と比較して歩留りを向上させることができる。したがって、本実施形態によれば、高速応答性、広視野角特性、高コントラスト特性を同時に実現することができる液晶パネル２および該液晶パネル２を備えた液晶表示装置１を、安価かつ安定して作製することができる。
【０１６５】
〔実施の形態５〕
本実施形態では、本発明のように高電圧駆動を行う場合に特に適した液晶パネル２について説明する。
【０１６６】
図１４は、本実施の形態にかかる液晶パネル２で用いられる電極基板の１画素の概略構成を模式的に示す平面図であり、図１５は、上記電極基板に示す各電極の等価回路である。なお、本実施形態でも、互いに隣り合う画素電極１３の一方を「画素電極１３Ａ」、他方を「画素電極１３Ｂ」と称する。
【０１６７】
なお、本実施形態では、上記画素電極１３および共通電極１４が、層方向において図１に示す断面図と同様に配置されている場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、その断面構成については、図１を参照するものとする。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、図１２に示す構成を有していてもよい。
【０１６８】
本実施形態にかかる液晶パネル２は、図１４に示すように、複数のゲートラインＧＬ（ゲートラインＧＬ（ｎ）・ＧＬ（ｎ＋１）・…ＧＬ（ｎ＋ｍ）、ｍは１以上の整数を示す）と、複数のデータラインＳＬＡ（データラインＳＬＡ（ｎ）・ＳＬＡ（ｎ＋１）・…ＳＬＡ（ｎ＋ｍ）、ｍは１以上の整数を示す）およびデータラインＳＬＢ（データラインＳＬＢ（ｎ）・ＳＬＢ（ｎ＋１）・…ＳＬＢ（ｎ＋ｍ）、ｍは１以上の整数を示す）とが、それぞれ交差（直交）して設けられた構成を有している。
【０１６９】
データラインＳＬＡとデータラインＳＬＢとは例えば列方向に互いに隣り合うように交互に設けられている。但し、列方向および行方向は互いに入れ替えが可能である。
【０１７０】
なお、以下、データラインＳＬＡおよびデータラインＳＬＢを総称する場合には、単に「データラインＳＬ」と称する。
【０１７１】
すなわち、本実施形態にかかる液晶パネル２は、図１に示す液晶パネル２において、電極基板である基板１０が、アクティブマトリクス型の素子基板であり、図１４に示すように、ゲートラインＧＬの２倍の数のデータラインＳＬが設けられている構成を有している。
【０１７２】
つまり、上記液晶パネル２において、表示部は、ゲートラインＧＬと、データラインＳＬＡ・ＳＬＢで構成される画素を単位として構成されている。上記液晶パネル２は、各データラインＳＬＡ・ＳＬＢにおける信号電極から生成された信号電圧を、櫛歯状電極対である画素電極１３Ａ・１３Ｂに印加し、これら画素電極１３Ａ・１３Ｂと共通電極１４との間でそれぞれ形成される電界により、液晶層３０を駆動する。上記したように、上記液晶パネル２では、１画素内に、データラインＳＬを２本設けることで電位差を形成している。
【０１７３】
次に、上記液晶パネル２の構成について、より具体的に説明する。
【０１７４】
図１４に示すように、上記液晶パネル２の１画素には、２つのＴＦＴ８１・８２が設けられているとともに、画素電極１３として、互いに独立して駆動可能に設けられた、２つの画素電極１３Ａ・１３Ｂが設けられている。
【０１７５】
上記ＴＦＴ８１は、ゲートラインＧＬ（ｎ）とデータラインＳＬＡ（ｎ）との交差部に設けられ、画素電極１３Ａのスイッチング素子として機能する。一方、上記ＴＦＴ８２は、上記ゲートラインＧＬ（ｎ）とデータラインＳＬＢ（ｎ）との交差部に設けられ、画素電極１３Ｂのスイッチング素子として機能する。
【０１７６】
上記ＴＦＴ８１のドレイン電極には、上記画素電極１３Ａが接続され、上記ＴＦＴ８２のドレイン電極には、上記画素電極１３Ｂが接続されている。
【０１７７】
また、上記２つのＴＦＴ８１・８２のソース電極には、それぞれ異なるデータラインＳＬＡ（ｎ）・ＳＬＢ（ｎ）が接続されている。つまり、上記ＴＦＴ８１のソース電極には、データラインＳＬＡ（ｎ）が接続され、上記ＴＦＴ８２のソース電極には、データラインＳＬＢ（ｎ）が接続されている。
【０１７８】
上記ＴＦＴ８１・８２のゲート電極は、それぞれ共通のゲートラインＧＬ（ｎ）に接続されている。これにより、ＴＦＴ８１・８２は、同じタイミングで上記画素電極１３Ａ・１３Ｂを駆動することができる。
【０１７９】
また、上記ゲートラインＧＬ（ｎ）と隣り合うゲートラインＧＬ（ｎ＋１）との間には、これらゲートラインＧＬ（ｎ）・ＧＬ（ｎ＋１）と平行して容量線ＣＬが形成されている。
【０１８０】
上記画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとは、それぞれ櫛歯状構造を有し、それぞれの幹電極から延びる枝電極同士が互いに噛み合うように交互に対向して配置されている。
【０１８１】
図１４では、画素電極１３Ａの枝電極の一部が、下層に設けられているデータラインＳＬＢ（ｎ）をシールドできるように、他の枝電極の線幅よりも幅広に形成されている。
【０１８２】
上記液晶パネル２によれば、上記画素電極１３Ａ・１３Ｂと、図１４には図示しない共通電極１４（図１参照）との間で、図１５に示すように液晶容量Ｃｌｃ１・Ｃｌｃ２および蓄積容量Ｃｓｔ１・Ｃｓｔ２がそれぞれ形成される。
【０１８３】
上記液晶パネル２では、図１５に示すように、ＴＦＴ８１のスイッチング動作により、データラインＳＬＡ（ｎ）に印加された電圧により電荷を蓄積する液晶容量Ｃｌｃ１および蓄積容量Ｃｓｔ２が形成され、ＴＦＴ８２のスイッチング動作により、データラインＳＬＢ（ｎ）に印加され電圧により電荷を蓄積する液晶容量Ｃｌｃ２および蓄積容量Ｃｓｔ２が形成される。
【０１８４】
図１６は、上記画素電極１３Ａ・１３Ｂ、ＴＦＴ８１・８２のゲート電極に接続されているゲートラインＧＬ（ｎ）、および共通電極１４に印加される印加電圧のタイミングチャートを示す。
【０１８５】
図１６に示すように、画素電極１３Ａ・１３Ｂには、同じタイミングで、振幅が同じでかつ極性が異なる電圧が印加される。これにより、１画素に対応する液晶層３０に２倍の電圧が印加されることになる。
【０１８６】
したがって、上記構成を有する基板１０（電極基板）は、高い印加電圧を必要とする液晶パネル２に好適に用いることができる。
【０１８７】
上記したように、上記の構成によれば、液晶パネル２に高い電圧を印加することができるので、誘電率異方性Δεが相対的に小さな液晶材料を用いることができる。この結果、例えば相対的に粘性の低い液晶材料を用いることでき、応答時間を低減させることができる。
【０１８８】
しかも、上記したように１画素内にデータラインＳＬを２本設け、ＴＦＴを２つ設けることで、液晶層３０に、信号電圧の２倍の電圧を印加することができる。言い換えれば、画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとの間には、印加電圧の２倍の電圧を印加することができる。したがって、駆動電圧を抑えることができるので、耐性の高いドライバを使用する必要がない。このため、上記液晶パネル２を安価に製造することができる。
【０１８９】
また、上記の構成によれば、上記したように、実際に画素電極１３Ａ・１３Ｂに印加する電圧を、液晶層３０に印加する電圧の１／２にすることができるので、消費電力を低減させることもできる。以下に、実施例を用いて具体的に実証する。
【０１９０】
〔実施例５〕
本実施例では、図１４に示す液晶パネル２を使用して、その電気光学特性を測定した。
【０１９１】
画素電極１３の電極間隔Ｓ（つまり、画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとの電極間隔）は７．５μｍとした。画素電極１３の電極幅Ｌ（つまり画素電極１３Ａおよび画素電極１３Ｂの電極幅）は２．５μｍとした。画素電極１３および共通電極１４には、それぞれＩＴＯを使用し、その厚みは、何れも１００ｎｍとした。また、対向側の基板２０には、カラーフィルタ層を有するカラーフィルタ基板を用いた。
【０１９２】
また、液晶材料には、Δε＝１８．６、Δｎ＝０．１２のｐ型液晶材料を用いた。セルギャップｄ（液晶層厚）は３．４μｍとした。
【０１９３】
液晶セル５の表裏面には、偏光板３５・３６を、それぞれの透過軸が直交するように貼合した。
【０１９４】
画素電極１３Ａと画素電極１３Ｂとには、それぞれのＴＦＴ８１・８２を介して、図１６に示すように、振幅が同じで、かつ、常に逆位相となるように電圧を印加した。
【０１９５】
信号電圧として７Ｖを印加したときの室温（２５℃）での透過率は５．８％であり、応答時間は、立ち上がり３．３ｍｓ、立ち下がり４．０ｍｓ、コントラスト比３５００：１であった。なお、偏光板３５・３６の透過率を４０％とし、カラーフィルタの透過率を３５％、画素開口率を５５％とし、他の実施例と比較し得るモード透過率に換算すると、０．０５８÷０．４０÷０．３５÷０．５５＝７５．３（％）となる。
【０１９６】
このような優れた表示特性が得られるのは、信号電圧が７Ｖであるにもかかわらず、液晶層３０には２倍の１４Ｖが印加されているためである。
【０１９７】
なお、本実施例では、１画素に、データラインＳＬを２本設け、ＴＦＴを２つ設けた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、データラインＳＬを３本設け、ＴＦＴを３つ設けても構わない。このように、１画素に、データラインＳＬおよびＴＦＴを複数個（つまり、ゲートラインＧＬの整数倍の個数）設けることで、上記画素電極１３Ａ・１３Ｂを独立した信号電圧により駆動することができるとともに、耐圧の高いドライバを用いることなく、高電圧駆動を行うことができる。
【０１９８】
以上のように、上記した各実施例の結果から、上記したように液晶層３０に横電界を印加する電極間に７Ｖ以上の電圧を印加する場合、ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積は、前記したように０．９以上、２．５以下の範囲内とすることが好ましい。
【０１９９】
これにより、上記したように６０％を越える実用的な透過率を得ることができるとともに、誘電率異方性Δεが大きな液晶材料を使用することが可能となる。
【０２００】
このため、液晶粘性を低減させることができるので、ｐ型液晶材料を種々変更したとしても、ほぼ１フレーム内に立ち下がりを完結させることが可能となる。このため、確実に高速応答を実現することができる。
【０２０１】
また、パネル位相差Δｎｄを大きくすると視野角特性が悪くなる。このため、実用的には、Δｎを大きくするよりも、信頼性が低下しない範囲でΔεを大きくすることが望ましい。したがって、本発明によれば、視野角特性並びに信頼性を維持したまま、透過率および応答速度を向上させることができる。
【０２０２】
なお、上記した各実施例では、共通電極１４・７１に印加される電圧を０Ｖとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明において画素電極および共通電極に印加される電圧は特に限定されるものではなく、液晶層３０に横電界を印加する電極間に印加される電圧が７Ｖ以上であれば、どのような組み合わせを用いても構わない。
【０２０３】
また、本発明において、画素電極および共通電極に拘らず、櫛歯状電極は、Ｖ字状あるいはジグザグ状に形成されていてもよい。
【０２０４】
また、本発明において、ｐ型液晶材料としては、例えばｐ型ネマチック液晶材料を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０２０５】
前記したように、上記液晶パネル２および液晶表示装置１は、電界の印加により、液晶セル５内に電界強度の分布を形成し、液晶材料のベンド配列を実現するものである。本実施の形態では、屈折率異方性Δｎの大きな液晶材料や誘電率異方性Δεの大きな液晶材料が好適に使用される。このようなｐ型液晶材料としては、ＣＮ（シアノ）系液晶材料（カイラルネマチック系液晶材料）の他、Ｆ（フッ素）系液晶材料が挙げられる。
【０２０６】
以上のように、本発明にかかる液晶パネルは、一対の基板間に挟持された液晶材料と、櫛歯状電極を含み、基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極とを備え、上記液晶材料はｐ型液晶材料を含み、電界無印加時に上記ｐ型液晶材料が基板面に垂直に配向する液晶パネルである。
【０２０７】
上記液晶パネルは、上記櫛歯状電極の電極幅が５μｍ以下、電極間隔が１５μｍ以下であり、駆動時に、上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する電極間に７Ｖ以上の電圧が印加されるとともに、上記ｐ型液晶材料の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎとの積（Δε・Δｎ）が、０．９以上、２．５以下である。
【０２０８】
このような液晶パネルとしては、例えば、（Ｉ）上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極が、上記一対の基板のうち一方の基板に設けられた画素電極および共通電極であり、上記画素電極および共通電極のうち少なくとも画素電極が櫛歯状電極からなる液晶パネルが挙げられる。
【０２０９】
上記（Ｉ）に記載の液晶パネルは構成が極めて簡素であり、大きな設計変更なしに製造が可能である。このため、上記液晶パネルを安価に製造することができる。
【０２１０】
また、上記（Ｉ）に記載の液晶パネルは、上記一対の基板のうち他方の基板に、表示領域全域を覆う共通電極がさらに設けられていることが好ましい。
【０２１１】
上記の構成によれば、上記他方の基板に設けられた共通電極によって、上記他方の基板近傍の電気力線が変形される。この結果、上記他方の基板近傍のｐ型液晶分子が水平方向により大きく傾斜する。この結果、このような液晶パネル２においては、上記他方の基板の表面近傍においてもｐ型液晶分子を回転させることができる。このため、駆動電圧が同じ場合、上記他方の基板に共通電極が設けられていない場合と比較して、透過率をより一層向上させることができる。
【０２１２】
また、上記したような液晶パネルとしては、上記（Ｉ）に記載の液晶パネルの他に、例えば、(II）上記基板面に平行な電界を上記液晶材料に印加する複数の電極が、上記一対の基板のうち一方の基板に設けられた少なくとも２つの画素電極であり、上記画素電極は櫛歯状電極からなり、互いに隣り合う画素電極間には、駆動時に互いに逆位相の電圧が印加されるとともに、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板に共通電極が設けられている液晶パネルが挙げられる。
【０２１３】
上記(II）に記載の液晶パネルは、上記したように隣り合う画素電極間に逆位相の電圧を印加することで、実効的に、信号電圧の２倍の電圧を、隣り合う画素電極間に印加することができる。したがって、耐圧の高いドライバを用いることなく、高電圧駆動を行うことができる。このため、上記液晶パネルを安価に製造することができる。
【０２１４】
また、上記(II）に記載の液晶パネルでは、上記一方の基板は、ゲートライン１本に対し複数倍の本数のデータラインを備えるとともに、各データラインとゲートラインとの交差部毎にスイッチング素子が設けられており、互いに隣り合う上記画素電極は、ゲートラインに沿って互いに隣り合うスイッチング素子に接続されており、１画素に、ゲートラインに沿って互いに隣り合う少なくとも２つのスイッチング素子および該スイッチング素子にそれぞれ接続された少なくとも２つの画素電極を備えていることが好ましい。
【０２１５】
上記の構成によれば、上記画素電極を独立した信号電圧により駆動することができるとともに、上記したように耐圧の高いドライバを用いることなく高電圧駆動を行うことができる液晶パネルを容易に実現することができる。
【０２１６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１７】
本発明にかかる液晶パネルおよび液晶表示装置は、初期ベンド転移操作が不要であり、実用的な駆動電圧で、高い透過率を有し、ＭＶＡモードやＩＰＳモードと同等の広視野角特性と、ＯＣＢモード並、あるいはそれ以上の高速応答性と、高コントラスト特性とを同時に実現することができる。したがって、アウトドアユースの公共掲示板や、携帯電話、ＰＤＡ等のモバイル機器等に特に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０２１８】
１    液晶表示装置
２    液晶パネル
３    駆動回路
４    バックライト
５    液晶セル
１０    基板
１１    ガラス基板
１２    配向膜
１３    画素電極（電極）
１３Ａ  画素電極（電極）
１３Ｂ  画素電極（電極）
１４    共通電極（電極）
２０    基板
２１    ガラス基板
２２    配向膜
３０    液晶層
３１    ｐ型液晶分子
３３    スペーサ
３４    シール剤
３５    偏光板
３６    偏光板
３７    位相差板
３８    位相差板
４０    基板
４１    誘電体層
５０    基板
６０    基板
７０    基板
７１    共通電極（電極）
７２    誘電体層
８１    ＴＦＴ（スイッチング素子）
８２    ＴＦＴ（スイッチング素子）
ＧＬ    ゲートライン
ＳＬ    データライン
ＳＬＡ  データライン
ＳＬＢ  データライン
ＣＬ    容量線
【図１】
2010137217.tif 000008
【図２】
2010137217.tif 000009
【図３】
2010137217.tif 000010
【図４】
2010137217.tif 000011
【図５】
2010137217.tif 000012
【図６】
2010137217.tif 000013
【図７】
2010137217.tif 000014
【図８】
2010137217.tif 000015
【図９】
2010137217.tif 000016
【図１０】
2010137217.tif 000017
【図１１】
2010137217.tif 000018
【図１２】
2010137217.tif 000019
【図１４】
2010137217.tif 000020
【図１５】
2010137217.tif 000021
【図１６】
2010137217.tif 000022
【図１７】
2010137217.tif 000023
【図１３】
2010137217.tif 000024
【国際調査報告】
2010137217.tif 000025
2010137217.tif 000026