(57)【要約】  液晶パネルへの応力の印加による表示品位の低下が抑制されたＣＰＡ方式の液晶表示装置を提供する。  本発明による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、これらの間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有している。各絵素領域において、第１基板の液晶層側に設けられた第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有している。中実部は、それぞれが非中実部によって実質的に包囲され、少なくとも第１の方向に沿って配列された複数の単位中実部を含む。絵素領域内の液晶層は、電圧が印加されたときに、非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、各単位中実部上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成する。単位中実部の第１の方向に沿った長さは７０μｍ以下である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、
前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２電極とによって規定される絵素領域を有し、
前記絵素領域は、前記第１基板側から入射する光を用いて透過モードの表示を行う透過領域を含み、
前記絵素領域において、前記第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有し、前記中実部は、それぞれが前記非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部であって、少なくとも第１の方向に沿って配列された複数の単位中実部を含み、
前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれ上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成し、
前記複数の単位中実部は、前記透過領域内に位置する単位中実部を少なくとも１つ含み、前記透過領域内に位置する前記単位中実部の前記第１の方向に沿った長さは７０μｍ以下である、液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数の単位中実部の前記第１の方向に沿った間隔は８．０μｍ以上である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、
前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２電極とによって規定される絵素領域を有し、
前記絵素領域は、前記第１基板側から入射する光を用いて透過モードの表示を行う透過領域を含み、
前記絵素領域において、前記第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有し、前記中実部は、それぞれが前記非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部を含み、
前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれ上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成し、
前記複数の単位中実部は、少なくとも第１の方向に沿って配列されており、前記複数の単位中実部の前記第１の方向に沿った間隔は８．０μｍ以上である、液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数の単位中実部の前記第１の方向に沿った間隔は８．５μｍ以上である、請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２基板は、前記透過領域内に形成される前記液晶ドメインの中央付近に対応する領域に設けられた凸部を有し、前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．４２以上である、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、
前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２電極とによって規定される絵素領域を有し、
前記絵素領域は、前記第１基板側から入射する光を用いて透過モードの表示を行う透過領域を含み、
前記絵素領域において、前記第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有し、前記中実部は、それぞれが前記非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部であって、少なくとも第１の方向に沿って配列された複数の単位中実部を含み、
前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれ上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成し、
前記第２基板は、前記透過領域内に形成される前記液晶ドメインの中央付近に対応する領域に設けられた凸部を有し、前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．４２以上である、液晶表示装置。
【請求項７】
前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．４７以上である、請求項５または６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．５３以上である、請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１電極の前記中実部は、前記複数の単位中実部の隣接する２つの単位中実部同士を接続する少なくとも１つの接続部を有している、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの接続部は、前記複数の単位中実部のうち前記第１方向に沿って隣接する単位中実部同士を接続する接続部を含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記絵素領域は、前記第２基板側から入射する光を用いて反射モードの表示を行う反射領域をさらに含む請求項１から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶ドメインの配向と前記非中実部に対応する前記液晶層の領域の配向とは互いに連続している請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記複数の単位中実部のそれぞれの形状は回転対称性を有する請求項１から１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記複数の単位中実部のそれぞれは略矩形である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記複数の単位中実部のそれぞれは、角部が略円弧状の略矩形である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記複数の単位中実部は、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿っても配列されている、請求項１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記非中実部は、前記中実部によって実質的に包囲された少なくとも１つの開口部を有し、前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記開口部に対応する前記液晶層の領域にも放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成する請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれかに記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
【請求項１９】
携帯用電子機器である請求項１８に記載の電子機器。
【請求項２０】
前記第２基板の観察者側に保護板を有していない請求項１８または１９に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、広視野角特性を有し、高品位の表示を行う液晶表示装置に関する。また、本発明は、そのような液晶表示装置を備えた電子機器にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのディスプレイや携帯情報端末機器の表示部に用いられる表示装置として、薄型軽量の液晶表示装置が利用されている。しかしながら、従来のツイストネマチック型（ＴＮ型）、スーパーツイストネマチック型（ＳＴＮ型）液晶表示装置は、視野角が狭いという欠点を有しており、それを解決するために様々な技術開発が行われている。【０００３】
視野角特性を向上するための技術の１つとして、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。このＣＰＡ方式では、垂直配向型の液晶層を介して対向する一対の電極の一方に、開口部や切欠き部を設け、これらの開口部や切欠き部のエッジ部に生成される斜め電界を用いて液晶分子を放射状に傾斜配向させることによって、広視野角で高品位の表示を実現する。
【特許文献１】特開２００３−４３５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のＣＰＡ方式においては、安定な配向状態が実現されるものの、液晶パネルに大きな応力が印加されると、液晶層の放射状傾斜配向が乱れることがあり、乱れた配向状態から通常の配向状態への復帰に長時間を要すると、観察者に表示品位の低下が認識されてしまうという問題がある。本願発明者は、上述した問題について種々の検討を行った結果、乱れた配向状態から通常の配向状態への復帰に要する時間の長さが、ＣＰＡ方式における電極構造と強い相関関係を有していることを見出した。【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶パネルへの応力の印加による表示品位の低下が抑制されたＣＰＡ方式の液晶表示装置およびそれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２電極とによって規定される絵素領域を有し、前記絵素領域は、前記第１基板側から入射する光を用いて透過モードの表示を行う透過領域を含み、前記絵素領域において、前記第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有し、前記中実部は、それぞれが前記非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部であって、少なくとも第１の方向に沿って配列された複数の単位中実部を含み、前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれ上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成し、前記複数の単位中実部は、前記透過領域内に位置する単位中実部を少なくとも１つ含み、前記透過領域内に位置する前記単位中実部の前記第１の方向に沿った長さは７０μｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。【０００７】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部の前記第１の方向に沿った間隔は８．０μｍ以上である。【０００８】
本発明の第２の局面による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２電極とによって規定される絵素領域を有し、前記絵素領域は、前記第１基板側から入射する光を用いて透過モードの表示を行う透過領域を含み、前記絵素領域において、前記第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有し、前記中実部は、それぞれが前記非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部を含み、前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれ上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成し、前記複数の単位中実部は、少なくとも第１の方向に沿って配列されており、前記複数の単位中実部の前記第１の方向に沿った間隔は８．０μｍ以上であり、そのことによって上記目的が達成される。【０００９】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部の前記第１の方向に沿った間隔は８．５μｍ以上である。【００１０】
ある好適な実施形態において、前記第２基板は、前記透過領域内に形成される前記液晶ドメインの中央付近に対応する領域に設けられた凸部を有し、前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．４２以上である。【００１１】
本発明の第３の局面による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２電極とによって規定される絵素領域を有し、前記絵素領域は、前記第１基板側から入射する光を用いて透過モードの表示を行う透過領域を含み、前記絵素領域において、前記第１電極は、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有し、前記中実部は、それぞれが前記非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部であって、少なくとも第１の方向に沿って配列された複数の単位中実部を含み、前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれ上に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成し、前記第２基板は、前記透過領域内に形成される前記液晶ドメインの中央付近に対応する領域に設けられた凸部を有し、前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．４２以上であり、そのことによって上記目的が達成される。【００１２】
ある好適な実施形態において、前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．４７以上である。【００１３】
ある好適な実施形態において、前記凸部の高さＨの前記液晶層の厚さＤに対する比Ｈ／Ｄは０．５３以上である。【００１４】
ある好適な実施形態において、前記第１電極の前記中実部は、前記複数の単位中実部の隣接する２つの単位中実部同士を接続する少なくとも１つの接続部を有している。【００１５】
ある好適な実施形態において、前記少なくとも１つの接続部は、前記複数の単位中実部のうち前記第１方向に沿って隣接する単位中実部同士を接続する接続部を含む。【００１６】
ある好適な実施形態において、前記絵素領域は、前記第２基板側から入射する光を用いて反射モードの表示を行う反射領域をさらに含む。【００１７】
ある好適な実施形態において、前記液晶ドメインの配向と前記非中実部に対応する前記液晶層の領域の配向とは互いに連続している。【００１８】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部のそれぞれの形状は回転対称性を有する。【００１９】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部のそれぞれは略矩形である。【００２０】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部のそれぞれは、角部が略円弧状の略矩形である。【００２１】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部は、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿っても配列されている。【００２２】
ある好適な実施形態において、前記非中実部は、前記中実部によって実質的に包囲された少なくとも１つの開口部を有し、前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されたときに、前記開口部に対応する前記液晶層の領域にも放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成する。【００２３】
本発明による電子機器は、上記構成を有する液晶表示装置を備えており、そのことによって上記目的が達成される。【００２４】
ある好適な実施形態において、本発明による電子機器は、携帯用電子機器である。【００２５】
ある好適な実施形態において、本発明による電子機器は、前記第２基板の観察者側に保護板を有していない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の液晶表示装置においては、垂直配向型の液晶層を介して対向する一対の電極のうちの一方（第１電極）が、導電膜から形成された中実部と、導電膜が形成されていない非中実部とを有している。第１電極の中実部は、それぞれが非中実部によって実質的に包囲された複数の単位中実部であって、少なくともある方向（第１の方向）に沿って配列された複数の単位中実部を有しており、液晶層は、電圧印加時に、非中実部のエッジ部に生成される斜め電界によって、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを単位中実部上に形成する。【００２７】
本発明の第１の局面によると、単位中実部の長さが所定の範囲内に設定されており、そのことによって、液晶パネルへの応力の印加による表示品位の低下が抑制されたＣＰＡ方式の液晶表示装置が提供される。【００２８】
また、本発明の第２の局面によると、単位中実部の間隔が所定の範囲内に設定されており、そのことによって、液晶パネルへの応力の印加による表示品位の低下が抑制されたＣＰＡ方式の液晶表示装置が提供される。【００２９】
そして、本発明の第３の局面によると、第１電極が設けられている第１基板に対向する第２基板の有する凸部の高さが、所定の範囲内に設定されており、そのことによって、液晶パネルへの応力の印加による表示品位の低下が抑制されたＣＰＡ方式の液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による液晶表示装置１００の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置１００の液晶層３０に電圧を印加した状態を示す図であり、（ａ）は、配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示し、（ｂ）は、定常状態を模式的に示している。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、電気力線と液晶分子の配向の関係を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、液晶表示装置１００における、基板法線方向から見た液晶分子の配向状態を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、液晶分子の放射状傾斜配向の例を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明による液晶表示装置に用いられる他の絵素電極を模式的に示す上面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明による液晶表示装置に用いられるさらに他の絵素電極を模式的に示す上面図である。
【図８】液晶表示装置１００が有する対向基板１００ｂの凸部２３近傍を拡大して模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、液晶表示装置１００の液晶層３０の配向が変化する様子を模式的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加状態を示し、（ｂ）は配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を示し、（ｃ）は定常状態を示している。
【図１０】（ａ）は、液晶パネルに応力を印加する前の液晶ドメインの様子を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は、液晶パネルに応力を印加した後の液晶ドメインの様子を示す顕微鏡写真である。
【図１１】単位中実部１４ａ１の長さＬを変化させて痕跡消失電圧を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】押圧試験の様子を模式的に示す図である。
【図１３】単位中実部１４ａ１の間隔Ｓを変化させて痕跡消失電圧を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】凸部２３の高さＨを変化させて痕跡消失電圧を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、本発明による他の液晶表示装置２００の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１５Ｂ−１５Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１６】ＴＦＴ基板３００ａ側に段差が設けられたマルチギャップ構造の液晶表示装置３００を模式的に示す断面図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置３００の段差の側面上における電気力線と液晶分子の配向の関係を模式的に示す図である。
【図１８】液晶表示装置２００の段差の側面上における電気力線と液晶分子の配向の関係を模式的に示す図である。
【図１９】本発明による液晶表示装置に用いられる他の絵素電極を模式的に示す上面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は、図１９に示す絵素電極を用いた場合における、基板法線方向から見た液晶分子の配向状態を模式的に示す図である。
【図２１】本発明による液晶表示装置に用いられるさらに他の絵素電極を模式的に示す上面図である。
【図２２】本発明による液晶表示装置に用いられるさらに他の絵素電極を模式的に示す上面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１、２１    透明基板
１４    絵素電極
１４ａ    中実部
１４ａ１    単位中実部
１４ａ２    接続部
１４ｂ    非中実部
１４ｂ１    枠状部
１４ｂ２    切欠き部
１４ｂ３    開口部
２２    対向電極
２３    凸部
２９    透明誘電体層
３０    液晶層
３０ａ    液晶分子
１００    液晶表示装置
１００ａ    ＴＦＴ基板
１００ｂ    対向基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本発明による液晶表示装置は、優れた表示特性を有するので、アクティブマトリクス型液晶表示装置に好適に利用される。以下では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置について、本発明の実施形態を説明する。本発明はこれに限られず、ＭＩＭを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置にも適用することができる。【００３３】
なお、本願明細書においては、表示の最小単位である「絵素」に対応する液晶表示装置の領域を「絵素領域」と呼ぶ。カラー液晶表示装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの「絵素」を含む複数の「絵素」が１つの「画素」に対応する。アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、絵素電極と絵素電極に対向する対向電極とが絵素領域を規定する。また、単純マトリクス型液晶表示装置においては、ストライプ状に設けられる列電極と列電極に直交するように設けられる行電極とが互いに交差するそれぞれの領域が絵素領域を規定する。なお、ブラックマトリクスが設けられる構成においては、厳密には、表示すべき状態に応じて電圧が印加される領域のうち、ブラックマトリクスの開口部に対応する領域が絵素領域に対応することになる。【００３４】
図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００の１つの絵素領域の構造を説明する。以下では、説明の簡単さのためにカラーフィルタやブラックマトリクスを省略する。また、以下の図面においては、液晶表示装置１００の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。図１（ａ）は、絵素領域を基板法線方向から見た上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図に相当する。図１（ｂ）は、液晶層に電圧を印加していない状態を示している。【００３５】
液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板（以下「ＴＦＴ基板」と呼ぶ）１００ａと、対向基板（「カラーフィルタ基板」とも呼ぶ）１００ｂと、ＴＦＴ基板１００ａと対向基板１００ｂとの間に設けられた液晶層３０とを有している。液晶層３０の液晶分子３０ａは、負の誘電率異方性を有し、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側の表面に設けられた垂直配向層としての垂直配向膜（不図示）によって、液晶層３０に電圧が印加されていないとき、図１（ｂ）に示したように、垂直配向膜の表面に対して垂直に配向する。このとき、液晶層３０は垂直配向状態にあるという。但し、垂直配向状態にある液晶層３０の液晶分子３０ａは、垂直配向膜の種類や液晶材料の種類によって、垂直配向膜の表面（基板の表面）の法線から若干傾斜することがある。一般に、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」とも言う）が約８５°以上の角度で配向した状態が垂直配向状態と呼ばれる。【００３６】
液晶表示装置１００のＴＦＴ基板１００ａは、透明基板（例えばガラス基板）１１とその表面に形成された絵素電極１４とを有している。対向基板１００ｂは、透明基板（例えばガラス基板）２１とその表面に形成された対向電極２２とを有している。液晶層３０を介して互いに対向するように配置された絵素電極１４と対向電極２２とに印加される電圧に応じて、絵素領域ごとの液晶層３０の配向状態が変化する。液晶層３０の配向状態の変化に伴い、液晶層３０を透過する光の偏光状態や量が変化する現象を利用して表示が行われる。【００３７】
なお、本実施形態における液晶表示装置１００は、透過型の液晶表示装置であり、各絵素領域には、ＴＦＴ基板１００ａ側から入射する光（典型的にはバックライトからの光）を用いて透過モードの表示を行う透過領域のみが設けられているが、本発明は、透過反射両用型の液晶表示装置にも好適に用いることができる。後述するように、対向基板側から入射する光（典型的には外光）を用いて反射モードの表示を行う反射領域が透過領域に加えて設けられていてもよい。【００３８】
次に、本発明による液晶表示装置１００が有する絵素電極１４の構造とその作用とを説明する。【００３９】
絵素電極１４は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、導電膜（例えばＩＴＯ膜）から形成された中実部１４ａと、導電膜が形成されていない非中実部１４ｂとを有している。【００４０】
中実部１４ａは、それぞれが非中実部１４ｂによって実質的に包囲された複数の領域（「単位中実部」と称する）１４ａ１を有している。これらの単位中実部１４ａ１は、絵素領域内である方向（図１（ａ）中の矢印Ｄ１で示す方向）に沿って配列されており、本実施形態では、各単位中実部１４ａ１は、略正方形である。中実部１４ａは、さらに、隣接する２つの単位中実部１４ａ１同士を接続する接続部１４ａ２を有している。接続部１４ａ２は、単位中実部１４ａ１間に位置して２つの単位中実部１４ａ１を橋絡しており、典型的には、単位中実部１４ａ１と同一の導電膜から形成されている。【００４１】
非中実部１４ｂは、絵素電極１４の外周に沿って額縁状に設けられた枠状部１４ｂ１と、枠状部分１４ｂ１よりも内側に位置し、中実部１４ａを切り欠いて単位中実部１４ａ１同士を区画するように設けられた切欠き部１４ｂ２とを含んでいる。枠状部１４ｂ１と切欠き部１４ｂ２とを含む非中実部１４ｂは、絵素電極１４となる導電膜をパターニングすることによって形成される。【００４２】
上述したような構成を有する絵素電極１４と対向電極２２との間に電圧を印加すると、単位中実部１４ａ１の周辺（外周近傍）、すなわち、非中実部１４ｂのエッジ部に生成される斜め電界によって、それぞれが放射状傾斜配向を有する複数の液晶ドメインが形成される。液晶ドメインは、各単位中実部１４ａ１上に１つずつ形成される。【００４３】
上述した斜め電界によって液晶ドメインが形成されるメカニズムを図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、液晶層３０に電圧を印加した状態を示しており、図２（ａ）は、液晶層３０に印加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示し、図２（ｂ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的に示している。図２（ａ）および（ｂ）中の曲線ＥＱは等電位線ＥＱを示す。【００４４】
絵素電極１４と対向電極２２とが同電位のとき（液晶層３０に電圧が印加されていない状態）には、図１（ｂ）に示したように、絵素領域内の液晶分子３０ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配向している。なお、後述するように対向基板１００ｂ上には凸部２３が設けられているので、実際には、凸部２３の配向規制力によって、凸部２３周辺の液晶分子３０ａは電圧無印加時にも傾斜配向しているが、以下の説明では、説明の簡単さのために、凸部２３の配向規制力を無視して説明する。また、図２（ａ）および（ｂ）では、凸部２３を省略して示し、その配向規制力を無視している。【００４５】
液晶層３０に電圧を印加すると、図２（ａ）に示した等電位線ＥＱ（電気力線と直交する）ＥＱで表される電位勾配が形成される。この等電位線ＥＱは、絵素電極１４の中実部１４ａと対向電極２２との間に位置する液晶層３０内では、中実部１４ａおよび対向電極２２の表面に対して平行であり、絵素領域の非中実部１４ｂに対応する領域で落ち込み、非中実部１４ｂのエッジ部（非中実部１４ｂと中実部１４ａとの境界を含む非中実部１４ｂの内側周辺）ＥＧ上の液晶層３０内には、傾斜した等電位線ＥＱで表される斜め電界が形成される。【００４６】
負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａには、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線ＥＱに対して平行（電気力線に対して垂直）に配向させようとするトルクが作用する。従って、エッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａは、図２（ａ）中に矢印で示したように、図中の左側エッジ部ＥＧでは時計回り方向に、図中の右側エッジ部ＥＧでは反時計回り方向に、それぞれ傾斜（回転）し、等電位線ＥＱに平行に配向する。【００４７】
ここで、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、液晶分子３０ａの配向の変化を詳細に説明する。【００４８】
液晶層３０に電界が生成されると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０ａには、その軸方位を等電位線ＥＱに対して平行に配向させようとするトルクが作用する。図３（ａ）に示したように、液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直な等電位線ＥＱで表される電界が発生すると、液晶分子３０ａには時計回りまたは反時計回り方向に傾斜させるトルクが等しい確率で作用する。従って、互いに対向する平行平板型配置の電極間にある液晶層３０内には、時計回り方向のトルクを受ける液晶分子３０ａと、反時計回りに方向のトルクを受ける液晶分子３０ａとが混在する。その結果、液晶層３０に印加された電圧に応じた配向状態への変化がスムーズに起こらないことがある。【００４９】
図２（ａ）に示したように、本発明による液晶表示装置１００の非中実部１４ｂのエッジ部ＥＧにおいて、液晶分子３０ａの軸方位に対して傾斜した等電位線ＥＱで表される電界（斜め電界）が発生すると、図３（ｂ）に示したように、液晶分子３０ａは、等電位線ＥＱと平行になるための傾斜量が少ない方向（図示の例では反時計回り）に傾斜する。また、液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直方向の等電位線ＥＱで表される電界が発生する領域に位置する液晶分子３０ａは、図３（ｃ）に示したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合するように）、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと同じ方向に傾斜する。図３（ｄ）に示したように、等電位線ＥＱが凹凸形状を形成する電界が印加されると、それぞれの傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａによって規制される配向方向と整合するように、平坦な等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａが配向する。なお、「等電位線ＥＱ上に位置する」とは、「等電位線ＥＱで表される電界内に位置する」ことを意味する。【００５０】
上述したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａから始まる配向の変化が進み、定常状態に達すると、図２（ｂ）に模式的に示した配向状態となる。単位中実部１４ａ１の中央付近に位置する液晶分子３０ａは、両側のエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向の影響をほぼ同等に受けるので、等電位線ＥＱに対して垂直な配向状態を保ち、単位中実部１４ａ１の中央から離れた領域の液晶分子３０ａは、それぞれ近い方のエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向の影響を受けて傾斜し、単位中実部１４ａ１の中心ＳＡに関して対称な傾斜配向を形成する。この配向状態は、液晶表示装置１００の表示面に垂直な方向（基板１１および２１の表面に垂直な方向）からみると、液晶分子３０ａの軸方位が単位中実部１４ａ１の中心に関して放射状に配向した状態にある（不図示）。そこで、本願明細書においては、このような配向状態を「放射状傾斜配向」と呼ぶことにする。また、１つの中心に関して放射状傾斜配向をとる液晶層３０の領域を液晶ドメインと称する。【００５１】
単位中実部１４ａ１上に形成される液晶ドメインにおける放射状傾斜配向と非中実部１４ａ１上の液晶層３０の配向とは互いに連続しており、いずれも非中実部１４ｂのエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向と整合するように配向している。そのため、これらの境界にディスクリネーションライン（配向欠陥）が形成されることがなく、それによって、ディスクリネーションラインの発生による表示品位の低下は起こらない。【００５２】
上述したように、本発明による液晶表示装置１００の絵素電極１４は、導電膜が形成されていない非中実部１４ｂを有しており、絵素領域内の液晶層３０内に、傾斜した領域を有する等電位線ＥＱで表される電界を形成する。電圧無印加時に垂直配向状態にある液晶層３０内の負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａは、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａの配向変化をトリガーとして配向方向を変化し、安定な放射状傾斜配向を有する液晶ドメインが単位中実部１４ａ１上に形成される。液晶層に印加される電圧に応じて、この液晶ドメインの液晶分子の配向が変化することによって、表示が行われる。【００５３】
ここで、絵素電極１４が有する単位中実部１４ａ１の形状（基板法線方向から見た形状）の形状について説明する。【００５４】
液晶表示装置の表示特性は、液晶分子の配向状態（光学的異方性）に起因して、方位角依存性を示す。表示特性の方位角依存性を低減するためには、液晶分子が全ての方位角に対して同等の確率で配向していることが好ましい。また、それぞれの絵素領域内の液晶分子が全ての方位角に対して同等の確率で配向していることがさらに好ましい。従って、単位中実部１４ａ１は、単位中実部１４ａ１に対応して形成される液晶ドメインの液晶分子３０ａがすべての方位角に対して同等の確率で配向するように、液晶ドメインを形成するような形状を有していることが好ましい。具体的には、単位中実部１４ａ１の形状は、それぞれの中心（法線方向）を対称軸とする回転対称性（好ましくは２回回転対称性以上の対称性、より好ましくは４回回転対称性以上の対称性）を有することが好ましい。言い換えると、単位中実部１４ａ１が上述したような形状となるように、非中実部１４ｂを設ければよい。【００５５】
図１（ａ）に示したように、単位中実部１４ａ１が略正方形である場合の液晶分子３０ａの配向状態を図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。【００５６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板法線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を模式的に示している。図４（ｂ）および（ｃ）など、基板法線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を示す図において、楕円状に描かれた液晶分子３０ａの先が黒く示されている端は、その端が他端よりも、絵素電極１４が設けられている基板側に近いように、液晶分子３０ａが傾斜していることを示している。以下の図面においても同様である。【００５７】
絵素電極１４および対向電極２２が同電位のとき、すなわち液晶層３０に電圧が印加されていない状態においては、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側表面に設けられた垂直配向層（不図示）によって配向方向が規制されている液晶分子３０ａは、図４（ａ）に示したように、垂直配向状態を取る。【００５８】
液晶層３０に電界を印加し、図２（ａ）に示した等電位線ＥＱで表される電界が発生すると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０ａには、軸方位が等電位線ＥＱに平行になるようなトルクが発生する。図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明したように、液晶分子３０ａの分子軸に対して垂直な等電位線ＥＱで表される電場下の液晶分子３０ａは、液晶分子３０ａが傾斜（回転）する方向が一義的に定まっていないため（図３（ａ））、配向の変化（傾斜または回転）が容易に起こらないのに対し、液晶分子３０ａの分子軸に対して傾斜した等電位線ＥＱ下に置かれた液晶分子３０ａは、傾斜（回転）方向が一義的に決まるので、配向の変化が容易に起こる。従って、図４（ｂ）に示したように、等電位線ＥＱに対して液晶分子３０ａの分子軸が傾いている非中実部１４ｂのエッジ部から液晶分子３０ａが傾斜し始める。そして、図３（ｃ）を参照しながら説明したように、非中実部１４ｂのエッジ部の傾斜した液晶分子３０ａの配向と整合性をとるように周囲の液晶分子３０ａも傾斜し、図４（ｃ）に示したような状態で液晶分子３０ａの軸方位は安定する（放射状傾斜配向）。【００５９】
このように、単位中実部１４ａ１が回転対称性を有する形状であると、絵素領域内の液晶分子３０ａは、電圧印加時に、非中実部１４ｂのエッジ部（単位中実部１４ａ１の周辺）から単位中実部１４ａ１の中心に向かって液晶分子３０ａが傾斜するので、エッジ部からの液晶分子３０ａの配向規制力が釣り合う単位中実部１４ａ１の中心付近の液晶分子３０ａは基板面に対して垂直に配向した状態を維持し、その回りの液晶分子３０ａが単位中実部１４ａ１の中心付近の液晶分子３０ａを中心に放射状に連続的に傾斜した状態が得られる。【００６０】
なお、液晶分子３０ａの放射状傾斜配向は、図５（ａ）に示したような単純な放射状傾斜配向よりも、図５（ｂ）および（ｃ）に示したような、左回りまたは右回りの渦巻き状の放射状傾斜配向の方が安定である。この渦巻き状配向は、通常のツイスト配向のように液晶層３０の厚さ方向に沿って液晶分子３０ａの配向方向が螺旋状に変化するのではなく、液晶分子３０ａの配向方向は微小領域でみると、液晶層３０の厚さ方向に沿ってほとんど変化していない。すなわち、液晶層３０の厚さ方向のどこの位置の断面（層面に平行な面内での断面）においても、図５（ｂ）または（ｃ）と同じ配向状態にあり、液晶層３０の厚さ方向に沿ったツイスト変形をほとんど生じていない。但し、液晶ドメインの全体でみると、ある程度のツイスト変形が発生している。【００６１】
負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料にカイラル剤を添加した材料を用いると、電圧印加時に、液晶分子３０ａは、単位中実部１４ａ１を中心に、図５（ｂ）および（ｃ）に示した、左回りまたは右回りの渦巻き状放射状傾斜配向をとる。右回りか左回りかは用いるカイラル剤の種類によって決まる。従って、電圧印加時に単位中実部１４ａ１上の液晶層３０を渦巻き状放射状傾斜配向させることによって、放射状傾斜している液晶分子３０ａの、基板面に垂直に立っている液晶分子３０ａの周りを巻いている方向を全ての液晶ドメイン内で一定にすることができるので、ざらつきの無い均一な表示が可能になる。さらに、基板面に垂直に立っている液晶分子３０ａの周りを巻いている方向が定まっているので、液晶層３０に電圧を印加した際の応答速度も向上する。【００６２】
また、より多くのカイラル剤を添加すると、通常のツイスト配向のように、液晶層３０の厚さ方向に沿って液晶分子３０ａの配向が螺旋状に変化するようになる。液晶層３０の厚さ方向に沿って液晶分子３０ａの配向が螺旋状に変化しない配向状態では、偏光板の偏光軸に対して垂直方向または平行方向に配向している液晶分子３０ａは、入射光に対して位相差を与えないための、この様な配向状態の領域を通過する入射光は透過率に寄与しない。これに対し、液晶層３０の厚さ方向に沿って液晶分子３０ａの配向が螺旋状に変化する配向状態においては、偏光板の偏光軸に垂直方向または平行方向に配向している液晶分子３０ａも、入射光に対して位相差を与えるとともに、光の旋光性を利用することもできる。従って、この様な配向状態の領域を通過する入射光も透過率に寄与するので、明るい表示が可能な液晶表示装置を得ることができる。【００６３】
図１（ａ）では、単位中実部１４ａ１が略正方形である例を示したが、単位中実部１４ａ１の形状は、これに限定されない。例えば、図６（ａ）に示す絵素電極１４Ａのように、単位中実部１４ａ１を略長方形としてもよく、また、図６（ｂ）に示す絵素電極１４Ｂのように、略正方形の単位中実部１４ａ１と略長方形の単位中実部１４ａ１とを組み合わせて用いてもよい。絵素領域の形状は、典型的には矩形に近似されるので、絵素領域の縦横比に応じて、単位中実部１４ａ１の形状を略正方形および／または略長方形とすることにより、絵素領域内に単位中実部１４ａ１を効率よく配置することができる。【００６４】
また、図７（ａ）および（ｂ）に示す絵素電極１４Ｃおよび１４Ｄのように、単位中実部１４ａ１を、略円弧状の角部を有する略矩形としてもよい。図７（ａ）に示す絵素電極１４Ｃは、略円弧状の角部を有する略正方形の単位中実部１４ａ１を有しており、図７（ｂ）に示す絵素電極１４Ｄは、略円弧状の角部を有する略長方形の単位中実部１４ａ１を有している。これらの絵素電極１４Ｃおよび１４Ｄの単位中実部１４ａ１は、略円弧状の角部を有しているので、直角の角部を有する矩形の単位中実部１４ａ１に比べると、角部における液晶分子の配向方向の変化がより連続的（より滑らか）であり、配向の安定性が高い。なお、配向の連続性をさらに高くするために、単位中実部１４ａ１の形状を略円形や略楕円形としてもよい。【００６５】
次に、対向基板１００ｂに設けられた凸部２３の構造とその機能を説明する。【００６６】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、対向基板１００ｂは、対向電極２２上に設けられ液晶層３０側に突き出た凸部２３を有している。この凸部２３は、液晶ドメインの中央付近に対応する領域（すなわち単位中実部１４ａ１の中央付近に対応する領域）に設けられている。対向基板１００ｂの液晶層３０側の表面には、凸部２３と対向電極２２を覆うように垂直配向膜（不図示）が設けられている。【００６７】
図８に、対向基板１００ｂの凸部２３近傍を拡大して示す。図８に示すように、凸部２３は、その表面（垂直配向性を有する）の形状効果によって、液晶分子３０ａを放射状に傾斜配向させる。凸部２３は、液晶ドメインの中央付近に対応する領域に設けられているので、凸部２３による液晶分子の傾斜方向は、単位中実部１４ａ１上に対応する領域に形成される液晶ドメインの放射状傾斜配向の配向方向と整合する。凸部２３は、電圧の印加無印加に関わらず、配向規制力を発現する。【００６８】
凸部２３を形成する材料に特に制限はないが、樹脂などの誘電体材料を用いて容易に形成することができる。また、熱によって変形する樹脂材料を用いると、パターニングの後の熱処理によって、図８に示したような、なだらかな丘上の断面形状を有する凸部２３を容易に形成できるので好ましい。図示したように、頂点を有するなだらかな断面形状（例えば球の一部）を有する凸部２３や円錐状の形状を有する凸部は、放射状傾斜配向の中心位置を固定する効果に優れている。【００６９】
液晶表示装置１００は、単位中実部１４ａ１上に液晶ドメインを形成する配向規制力を発現するよう外形が規定された絵素電極１４と、絵素電極１４の配向規制力と整合するような配向規制力を発現する凸部２３とを備えているので、安定な放射状傾斜配向が得られる。この様子を図９（ａ）〜（ｃ）に模式的に示している。図９（ａ）は電圧無印加時を示し、図９（ｂ）は電圧印加後に配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を示し、図９（ｃ）は電圧印加中の定常状態を模式的に示している。【００７０】
凸部２３による配向規制力は、図９（ａ）に示したように、電圧無印加状態においても、近傍の液晶分子３０ａに作用し、放射状傾斜配向を形成する。【００７１】
電圧を印加し始めると、図９（ｂ）に示したような等電位線ＥＱで示される電界が発生し（ＴＦＴ基板１００ａの電極構造による）、単位中実部１４ａ１に対応する領域に液晶分子３０ａが放射状傾斜配向した液晶ドメインが形成され、図９（ｃ）に示したような定常状態に達する。このとき、それぞれの液晶ドメイン内の液晶分子３０ａの傾斜方向は、対応する領域に設けられた凸部２３の配向規制力による液晶分子３０ａの傾斜方向と一致する。【００７２】
定常状態にある液晶表示装置１００に応力が印加されると、液晶層３０の放射状傾斜配向は一旦崩れるが、応力が取り除かれると、単位中実部１４ａ１と凸部２３とによる配向規制力が液晶分子３０ａに作用しているので、放射状傾斜配向状態に復帰する。【００７３】
本実施形態における液晶表示装置１００の構成は、絵素電極１４が中実部１４ａと非中実部１４ｂとを有するように所定の形状にパターニングされていること以外は、公知の垂直配向型液晶表示装置と同じ構成を採用することができ、公知の製造方法で製造することができる。【００７４】
典型的には、負の誘電異方性を有する液晶分子を垂直配向させるために、絵素電極１４および対向電極２２の液晶層３０側表面には、垂直配向層としての垂直配向膜（不図示）が形成されている。【００７５】
液晶材料としては、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料が用いられる。また、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料に２色性色素添加することによって、ゲスト−ホストモードの液晶表示装置を得ることもできる。ゲスト−ホストモードの液晶表示装置は、偏光板を必要としない。【００７６】
負の誘電率異方性を有する液晶分子が電圧無印加時に垂直配向する液晶層を備える、いわゆる垂直配向型液晶表示装置は、種々の表示モードで表示を行うことができる。例えば、液晶層の複屈折率を電界によって制御することによって表示する複屈折モードの他に、旋光モードや旋光モードと複屈折モードとを組み合わせて表示モードに適用される。上述した全ての液晶表示装置の一対の基板（例えば、ＴＦＴ基板と対向基板）の外側（液晶層３０と反対側）に一対の偏光板を設けることによって、複屈折モードの液晶表示装置を得ることができる。また、必要に応じて、位相差補償素子（典型的には位相差板）を設けてもよい。更に、略円偏光を用いても明るい液晶表示装置を得ることができる。【００７７】
ここまでに説明したように、液晶表示装置１００では、絵素電極１４による配向規制力と凸部２３による配向規制力とが協同的に液晶分子を配向させるので、安定な放射状傾斜配向が得られる。ところが、液晶表示装置１００に印加される応力が大きいと、乱れた配向状態から通常の配向状態への復帰に長時間を要してしまい、観察者に表示品位の低下が認識されてしまうことがある。本願発明者は、この問題について種々の検討を行った結果、この問題がＣＰＡ方式における典型的な電極構造に起因していることを見出した。【００７８】
ＣＰＡ方式においては、図１（ａ）などに示したように、単位中実部１４ａ１同士が接続部１４ａ２によって接続されている。本願発明者の検討によれば、液晶表示装置１００に応力を印加すると、放射状傾斜配向の配向中心が単位中実部１４ａ１の中心付近から接続部１４ａ２上にずれてその位置で固定され、単位中実部１４ａ１上に戻ってこないことがあることがわかった。この様子を、図１０（ａ）および（ｂ）に示す。図１０（ａ）は、応力を印加する前の液晶ドメインの様子を示す顕微鏡写真であり、図１０（ｂ）は、応力を印加した後の液晶ドメインの様子を示す顕微鏡写真である。【００７９】
図１０（ａ）に示すように、放射状傾斜配向の中心（図中に＋で示している）は、応力印加前には、単位中実部１４ａ１の中央付近（十字状の消光模様の中心付近）に位置している。これに対し、応力印加後には、配向中心は、図１０（ｂ）に示すように、接続部１４ａ２上に位置している。配向中心が接続部１４ａ２上に位置している状態（図１０（ｂ）に示す状態）は、配向中心が単位中実部１４ａ１の中心に位置している状態（図１０（ａ）に示す状態）に比べると、液晶分子の存在確率の回転対称性が低い。そのため、配向中心が接続部１４ａ２にずれた状態が長く維持されると、視野角特性が低下してしまう。【００８０】
本願発明者は、上述した現象に起因した表示品位の低下を抑制するために、セルパラメータを変えて、図１（ａ）および（ｂ）に示した基本構成を有するＣＰＡ型液晶表示装置を作製し、その耐押圧性を評価した。その結果、単位中実部１４ａ１の長さや、単位中実部１４ａ１の間隔、あるいは凸部２３の高さを所定の範囲内の値とすることによって、耐押圧性を大きく向上できることが分かった。以下、評価の結果をより詳しく説明する。【００８１】
まず、図１１に、押圧による痕跡（押圧した部分の配向乱れ）が消失する電圧（以下、「痕跡消失電圧」と呼ぶ）を、単位中実部１４ａ２の長さを変えて測定した結果を示す。押圧による痕跡は、印加電圧が低いほど消えやすく、高いほど消えにくい。そのため、痕跡消失電圧が高いほど、耐押圧性に優れているといえる。【００８２】
痕跡消失電圧を測定するに際しては、図１２に示すように、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ３ｍｍのシリコンゴムを介して５００ｇｆで２秒間液晶表示装置１００（液晶層３０に所定の電圧が印加されている状態）を押圧したときに３０秒以内に痕跡が消失するかどうかを調べ、３０秒以内に痕跡が消失する最高の電圧を、痕跡消失電圧と定義した。上記条件の押圧試験において３０秒以内に痕跡が消失すれば、通常の使用態様において液晶パネルに応力が印加された場合（例えば表示面のほこりを拭き取ったり、小児が誤って表示面を触ったりするような場合）に、観察者に表示品位の低下がほとんど認識されない。【００８３】
また、ここでいう単位中実部１４ａ１の長さは、図１（ａ）に示すように、単位中実部１４ａ１の配列方向Ｄ１（すなわち接続部１４ａ１の延びる方向）に沿った長さＬである。評価に用いた液晶表示装置のセルパラメータは、表１に示す通りである。【００８４】
【表１】
2005111708.tif 000002
【００８５】
まず、図１１からわかることは、単位中実部１４ａ１の長さＬが短いほど、痕跡消失電圧が高く、耐押圧性が高いことである。これは、単位中実部１４ａ１の長さＬが短いほど、単位中実部１４ａ１の中央から接続部１４ａ２までの距離が短いので、ずれた配向中心が接続部１４ａ２から単位中実部１４ａ１の中央に戻りやすいためであると考えられる。【００８６】
また、図１１から、単位中実部１４ａ１の長さＬが約７０μｍ以下になると、痕跡消失電圧が高いレベル（ここでは約３．７〜３．８Ｖ）でほぼ一定となることがわかる。従って、単位中実部１４ａ１の長さＬを７０μｍ以下とすることによって、液晶パネルの押圧に起因した表示品位の低下を十分に抑制することができる。【００８７】
なお、図１１に示したように、単位中実部１４ａ１の長さＬを短くすることによる耐押圧性の向上効果は、７０μｍ以下ではほぼ一定である。そのため、単位中実部１４ａ１の長さＬは、７０μｍ以下の範囲であればよく、その範囲内で、絵素領域のサイズに応じて他の特性（例えば開口率）との兼ね合いから最適な値を選択すればよい。【００８８】
次に、図１３に、単位中実部１４ａ１の配列方向Ｄ１に沿った単位中実部１４ａ１の間隔Ｓ（配列方向Ｄ１に沿った接続部１４ａ２の長さに相当）を変化させて痕跡消失電圧を測定した結果を示す。ここで用いた液晶表示装置のセルパラメータは、表２に示す通りである。【００８９】
【表２】
2005111708.tif 000003
【００９０】
まず、図１３からわかることは、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓが大きいほど、痕跡消失電圧が高く、耐押圧性が高いことである。これは、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓが大きいほど、単位中実部１４ａ１間に位置する非中実部１４ｂ（すなわち切欠き部１４ｂ２）の幅が広いので、電圧印加時に強い斜め電界を発生して強い配向規制力を発現し得るためであると考えられる。【００９１】
また、図１３から、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓが約８．０μｍ以上になると、痕跡消失電圧が高いレベル（約３．８Ｖ）でほぼ一定となることがわかる。従って、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓを８．０μｍ以下とすることによって、液晶パネルの押圧に起因した表示品位の低下を十分に抑制することができる。【００９２】
なお、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓは、製造プロセスのばらつきによって、設計値からずれることがある。本願発明者の検討によれば、例えば絵素電極１４の導電膜の材料としてＩＴＯを用いた場合、中実部１４ａのエッジが設計した位置から最大で０．２５μｍずれることがあった。従って、上述したばらつきに対するマージンを見込んだ場合には、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓを８．５μｍ（８．０μｍ＋（０．２５μｍ×２））以上とすることが好ましい。【００９３】
また、図１３に示したように、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓを大きくすることによる耐押圧性の向上効果は、８．０μｍ以上でほぼ一定であるが、間隔Ｓを大きくしすぎると、開口率が低下してしまう。そのため、単位中実部１４ａ１の間隔Ｓは、８．０μｍ以上（あるいは製造ばらつきに対するマージンを見込んだ８．５μｍ以上）の範囲内で大きすぎないことが好ましい。【００９４】
続いて、図１４に、凸部２３の高さＨを変化させて痕跡消失電圧を測定した結果を示す。なお、図１４の横軸には、凸部２３の高さＨとともに、凸部２３の高さＨをセル厚（液晶層３０の厚さ）Ｄで規格した値Ｈ／Ｄ（すなわち凸部２３の高さＨのセル厚Ｄに対する比）も示している。ここで用いた液晶表示装置のセルパラメータは、表３に示す通りである。【００９５】
【表３】
2005111708.tif 000004
【００９６】
まず、図１４からわかることは、凸部２３の高さＨが高く、Ｈ／Ｄが大きいほど、痕跡消失電圧が高く、耐押圧性が高いことである。これは、凸部２３の高さＨが高くなるほど、また、Ｈ／Ｄが大きいほど、凸部２３の配向規制力が強くなるためであると考えられる。例えば、セル厚Ｄを一定として凸部２３の高さＨを高くしていくと、凸部２３の表面積が大きくなる分、凸部２３の表面による配向規制力を直接受ける液晶分子の数が多くなるので、結果として配向規制力は強くなる。また、凸部２３の高さＨを一定としてセル厚Ｄを小さくしていくと、液晶層３０中で凸部２３の表面による配向規制力を直接受ける液晶分子の存在確率が高くなるので、やはり配向規制力は強くなる。【００９７】
また、図１４から、凸部２３の高さＨが約１．５μｍ以上（すなわちＨ／Ｄが約０．４２（≒１．５／３．６）以上）であると、実際に階調電圧として使用するレベルの電圧で押圧による痕跡が残らないことがわかる。従って、凸部２３の高さＨを１．５μｍ以上あるいはＨ／Ｄを０．４２以上とすることによって、液晶パネルの押圧に起因した表示品位の低下を十分に抑制することができる。【００９８】
なお、凸部２３の高さＨは、製造プロセスのばらつきによって、設計値からずれることがある。本願発明者の検討によれば、例えば凸部２３の材料として樹脂を用いた場合、凸部２３の高さが設計値から最大で０．２μｍずれることがあった。従って、上述したばらつきに対するマージンを見込んだ場合には、凸部２３の高さを１．７μｍ以上あるいはＨ／Ｄを０．４７（≒１．７／３．６）以上とすることが好ましく、凸部２３の高さを１．９μｍ以上あるいはＨ／Ｄを０．５３（≒１．９／３．６）以上とすることがさらに好ましい。【００９９】
また、凸部２３は、セル厚を規定する柱状スペーサとして機能してもよいので、凸部２３の高さは、１．５μｍ以上セル厚（液晶層３０の厚さ）以下の範囲内であればよく、Ｈ／Ｄは０．４２以上１以下の範囲内であればよい。ただし、凸部２３は、電圧無印加状態においても液晶分子３０ａを放射状傾斜配向させるので、ノーマリブラックモードでは、黒表示時の光漏れの原因となることがある。そのため、コントラスト比を重視する場合には、上記範囲内で凸部２３の高さＨを低く設定することが好ましい。【０１００】
上述したように、液晶表示装置が下記（１）〜（３）の条件のうちの少なくとも１つを満足することによって、押圧に起因した表示品位の低下を十分に抑制することができる。勿論、表示品位の低下をより効果的に抑制する観点からは、（１）〜（３）の条件のうちのいずれか２つを満足することが好ましく、３つともを満足することがさらに好ましい。【０１０１】
条件（１）・・・単位中実部１４ａ１の長さＬが７０μｍ以下
条件（２）・・・単位中実部１４ａ１の間隔Ｓが８．０μｍ以上（より好ましくは８．５μｍ以下）
条件（３）・・・凸部２３の高さＨ／セル厚Ｄが０．４２以上（より好ましくは０．４７以上、さらに好ましくは０．５３以上）【０１０２】
本発明による液晶表示装置は、上述したように、優れた耐押圧性を有しているので、種々の電子機器に好適に用いることができる。例えば、ＰＤＡや携帯型電話機などの携帯用電子機器や、対向基板の観察者側にアクリル板などの保護板を有していない電子機器に好適に用いることができる。また、既に述べたように、液晶層３０への印加電圧が低いほど押圧による痕跡は消えやすいので、押圧により配向の乱れが発生しても、その後黒電圧に近い電圧が印加されれば、配向は通常状態に復帰する。そのため、頻繁に表示画像が切替えられるような電子機器よりも、同じ画像を表示し続けることの多い電子機器の方が、本発明を適用する意義が大きい。【０１０３】
ここまでは、透過型の液晶表示装置を例として本発明を説明したが、本発明は透過反射両用型の液晶表示装置にも好適に用いることができる。図１５（ａ）および（ｂ）に、透過反射両用型の液晶表示装置２００を示す。【０１０４】
図１５（ａ）および（ｂ）に示す液晶表示装置２００の絵素領域は、ＴＦＴ基板２００ａ側から入射する光（典型的にはバックライトからの光）を用いて透過モードの表示を行う透過領域Ｔと、対向基板２００ｂ側から入射する光（典型的には外光）を用いて反射モードの表示を行う反射領域Ｒとを有している。【０１０５】
典型的には、絵素電極１４が、透明導電材料（例えばＩＴＯ）から形成された透明電極と、光反射性を有する導電材料（例えばアルミニウム）から形成された反射電極とを有しており、透明電極によって透過領域Ｔが規定され、反射電極によって反射領域Ｒが規定される。反射電極の表面に微小な凹凸形状を付与すると、反射電極によって光を拡散反射することが可能になるので、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することができる。【０１０６】
透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層３０を１回通過するだけであるのに対して、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層３０を２回通過する。図１５（ｂ）に示すように、反射領域Ｒ内の液晶層３０の厚さＤ’を、透過領域Ｔ内の液晶層３０の厚さＤよりも小さくすることによって、反射モードに用いられる光に対して液晶層３０が与えるリタデーションを、透過モードに用いられる光に対して液晶層３０が与えるリタデーションに近くすることができる。反射領域Ｒ内の液晶層３０の厚さＤ’を、透過領域Ｔ内の液晶層３０の厚さＤの略１／２とすると、両表示モードに用いられる光に対して液晶層３０が与えるリタデーションを略等しくすることができる。【０１０７】
本実施形態では、対向基板２００ｂが、反射領域Ｒ内に位置する上段面２００ｂ１と、透過領域Ｔ内に位置する下段面２００ｂ２と、上段面２００ｂ１と下段面２００ｂ２とを結ぶ側面２００ｂ３とを有する段差を有しており、そのことによって、反射領域Ｒ内の液晶層３０の厚さＤ’が透過領域Ｔ内の液晶層３０の厚さＤよりも小さくなっている。対向基板２００ｂの段差は、具体的には、対向基板２００ｂの反射領域Ｒに選択的に透明誘電体層２９を設けることによって形成されている。段差の側面２００ｂ３は、反射領域Ｒ内に位置しており、対向電極２２によって覆われている。【０１０８】
上述した構成を有する透過反射両用型の液晶表示装置２００についても、上記（１）〜（３）の条件のうちの少なくとも一つを満足することによって、優れた耐押圧性が得られる。ただし、反射領域Ｒは、透過領域Ｔに比べてもともとコントラスト比が低い領域であり、要求される表示特性も低いので、反射領域Ｒにおいて多少の配向乱れが発生しても表示への悪影響は少ない。そのため、条件（１）については、透過領域Ｔ内に位置する単位中実部１４ａ１が条件を満足すれば十分な表示品位が得られるし、条件（３）については、透過領域Ｔ内に位置する凸部２３が条件を満足すれば十分な表示品位が得られる。勿論、表示品位のさらなる向上の観点からは、反射領域Ｒ内に位置する単位中実部１４ａ１や凸部２３についても条件（１）や（３）が満足されることが好ましい。【０１０９】
なお、図１５（ａ）および（ｂ）に示す液晶表示装置２００では、対向基板２００ｂ側に段差を設けることによってマルチギャップ構造を実現しているが、図１６に示す液晶表示装置３００のように、対向基板３００ｂ側には段差を設けず、ＴＦＴ基板３００ａ側に段差を設けることによってマルチギャップ構造を実現してもよい。液晶表示装置３００のＴＦＴ基板３００ａは、反射電極の下に設けられた絶縁膜１９を有し、そのことによって段差が設けられている。図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、対向基板２００ｂ側に段差を設ける構造を採用すると、ＴＦＴ基板２００ａの製造を簡略化することができる。【０１１０】
また、マルチギャップ構造を採用した場合、段差の側面は基板面に対して傾斜しているので、その側面に対して垂直に配向する液晶分子が黒表示時の光漏れの原因となり、コントラスト比を低下させるが、液晶表示装置２００では、図１５（ｂ）に示すように、段差の側面２００ｂ３が反射領域Ｒ内に位置しているので、透過領域Ｔ内ではコントラスト比の低下が発生せず、表示品位の低下を抑制できる。これに対して、図１６に示す液晶表示装置３００では、段差の側面３００ａ３が反射領域Ｒ内に位置していないので、透過光（透過モードの表示に用いる光）の光漏れが発生し、表示品位の低下が顕著となることがある。【０１１１】
また、図１６に示す液晶表示装置３００では、段差の側面３００ａ３は電極に覆われていない領域であり、図１７（ａ）に示すように、この側面３００ａ３に発生する斜め電界を用いて配向規制を行うが、側面３００ａ３が基板面に対して傾斜しているので、印加電圧の大きさや側面３００ａ３の傾斜角度などによっては、配向制御が困難になってしまう。例えば、図１７（ｂ）に示すように、側面３００ａ３の傾斜角度が大きいと、等電位線ＥＱと液晶分子３０ａとのなす角が９０°に近くなり、配向規制力が著しく弱くなってしまう。【０１１２】
これに対して、液晶表示装置２００では、対向基板２００ｂに段差を設けるので、段差の側面２００ｂ３を電極２２で覆うことができる。電極２２で覆われた側面２００ｂ３では、図１８に示すように、等電位線ＥＱは、側面２００ｂ３に平行で液晶分子３０ａと直交し、配向規制力を発現しない。【０１１３】
上述したように、液晶表示装置２００では、対向基板２００ｂに段差を設けることによってマルチギャップ構造が実現されており、さらに段差の側面３００ｂ３が反射領域Ｒ内に位置し、且つ、電極２２によって覆われているので、段差の側面３００ｂ３の傾斜に起因した表示品位の低下を抑制できる。【０１１４】
次に、本発明による液晶表示装置に用いられる他の絵素電極を説明する。図１（ａ）などには、絵素領域内で単位中実部１４ａ１が一列に配列されている構成を例示したが、単位中実部１４ａ１は絵素領域内で複数列に亘って配列されてもよい。【０１１５】
図１９に、他の絵素電極の一例を示す。図１９に示す絵素電極１４Ｅの単位中実部１４ａ１は、第１の方向Ｄ１と、第１の方向に略直交する第２の方向Ｄ２とに沿って２列に配列されている。【０１１６】
絵素電極１４Ｅは、第１の方向Ｄ１に沿って隣接する単位中実部１４ａ１同士を接続する接続部１４ａ２と、第２の方向Ｄ２に沿って隣接する単位中実部１４ａ１同士を接続する接続部１４ａ２とを有している。そのため、単位中実部１４ａ１の第１の方向Ｄ１に沿った長さＬ１と、第２の方向Ｄ２に沿った長さＬ２の両方が上記の条件（１）を満足することが好ましく、単位中実部１４ａ１の第１の方向Ｄ１に沿った間隔Ｓ１と第２の方向Ｄ２に沿った間隔Ｓ２の両方が上記の条件（２）を満足することが好ましい。【０１１７】
なお、絵素電極１４Ｅの非中実部１４ｂは、中実部１４ａによって包囲された開口部１４ｂ３を含んでおり、電圧印加時には、単位中実部１４ａ１に対応した領域だけでなく、開口部１４ｂ３に対応した領域にも液晶ドメインが形成される。この様子を図２０（ａ）〜（ｃ）に示す。図２０（ａ）は電圧無印加状態を示し、図２０（ｂ）は配向が変化し始めた状態を示し、図２０（ｃ）は定常状態を示している。【０１１８】
図２０（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子３０ａは基板面に対してほぼ垂直に配向している。液晶層３０に電圧が印加されると、図２０（ｂ）に示すように、非中実部１４ｂのエッジ部近傍の液晶分子３０ａが斜め電界の影響を受けて傾斜し始め、他の液晶分子３０ａが、非中実部１４ｂのエッジ部近傍の傾斜した液晶分子３０ａの配向と整合性をとるように傾斜する結果、図２０（ｃ）に示したように、単位中実部１４ａ１上と開口部１４ｂ３上とにそれぞれ液晶ドメインが形成される。開口部１４ｂ３に対応した領域に形成される液晶ドメイン内の液晶分子３０ａは、開口部１４ｂ３の中心に関して対称な放射状傾斜配向をとっている。【０１１９】
単位中実部１４ａ１上に形成される液晶ドメインにおける放射状傾斜配向と開口部１４ｂ１上に形成される液晶ドメインにおける放射状傾斜配向とは互いに連続しており、いずれも非中実部１４ｂのエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向と整合するように配向している。開口部１４ｂ３上に形成された液晶ドメイン内の液晶分子３０ａは、上側（対向基板側）が開いたコーン状に配向し、単位中実部１４ａ１上に形成された液晶ドメイン内の液晶分子３０ａは下側（ＴＦＴ基板側）が開いたコーン状に配向する。【０１２０】
単位中実部１４ａ１上に形成される液晶ドメインの配向と、開口部１４ｂ３上に形成される液晶ドメインの配向とは互いに連続であるので、これらの境界にディスクリネーションライン（配向欠陥）が形成されることがなく、それによって、ディスクリネーションラインの発生による表示品位の低下は起こらない。【０１２１】
良好な応答特性（速い応答速度）を実現するためには、液晶分子３０ａの配向を制御するための斜め電界を多くの液晶分子３０ａに作用させる必要があり、そのためには、非中実部１４ｂを多く形成する必要があるが、開口部１４ｂ３に対応して液晶ドメインが形成されると、応答特性を改善するために開口部１４ｂ３を多く形成しても、それに伴う表示品位の低下（ざらつきの発生）を抑制することができる。【０１２２】
なお、単位中実部１４ａ１に対応して放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成されれば、開口部１４ｂ３に対応して形成される液晶ドメインが厳密な放射状傾斜配向をとらなくとも、絵素領域内の液晶分子３０ａの配向の連続性は得られるので、単位中実部１４ａ１に対応して形成される液晶ドメインの放射状傾斜配向は安定する。特に、開口部１４ｂ３の面積が小さい場合には、表示に対する寄与も少ないので、開口部１４ｂ３に対応する領域に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成されなくても、表示品位の低下は問題にならない。【０１２３】
単位中実部１４ａ１を複数列に配列する場合には、一部の接続部１４ａ２を省略してもよい。接続部１４ａ２が省略された部分に対しては、配向中心のずれが発生しないので、一部の接続部１４ａ２を省略すると、その分だけ耐押圧性を向上できる。【０１２４】
図２１および図２２に、一部の接続部が省略された絵素電極１４Ｆおよび１４Ｇを示す。図２１に示す絵素電極１４Ｆでは、第２の方向Ｄ２に沿っては接続部１４ａ２が設けられておらず、図２２に示す絵素電極１４Ｇでは、第２の方向Ｄ２に沿った接続部１４ａ２の一部が省略されている。このような絵素電極１４Ｆおよび１４Ｇを用いると、接続部１４ａ２が省略されている領域については配向中心のずれが発生しないので、押圧に起因した表示品位の低下が発生しにくい。【０１２５】
特に、図２１に示す絵素電極１４Ｆを用いる場合のように、第２の方向Ｄ２に沿った接続部１４ａ２を全て省略すると、第２の方向Ｄ２に沿った配向中心のずれが発生しない。そのため、第２の方向Ｄ２については、単位中実部１４ａ１の長さＬ２や間隔Ｓ２が条件（１）および（２）を満足している必要がなく、絵素電極の設計の自由度が高くなる。ただし、図２１に示す絵素電極１４Ｆを用いる場合には、右側の単位中実部１４ａ１の列と左側の単位中実部１４ａ１の列とは接続部によって電気的に接続されていないので、これらをそれぞれ別途にＴＦＴに電気的に接続する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明によると、液晶パネルへの応力の印加による表示品位の低下が抑制されたＣＰＡ方式の液晶表示装置が提供される。【０１２７】
本発明による液晶表示装置は、優れた耐押圧性を有しているので、種々の電子機器に好適に用いることができ、ＰＤＡや携帯型電話機などの携帯用電子機器や、観察者側に保護板を有していない電子機器に特に好適に用いることができる。
【図１】
2005111708.tif 000005
【図２】
2005111708.tif 000006
【図３】
2005111708.tif 000007
【図４】
2005111708.tif 000008
【図５】
2005111708.tif 000009
【図６】
2005111708.tif 000010
【図７】
2005111708.tif 000011
【図８】
2005111708.tif 000012
【図９】
2005111708.tif 000013
【図１１】
2005111708.tif 000014
【図１２】
2005111708.tif 000015
【図１３】
2005111708.tif 000016
【図１４】
2005111708.tif 000017
【図１５】
2005111708.tif 000018
【図１６】
2005111708.tif 000019
【図１７】
2005111708.tif 000020
【図１８】
2005111708.tif 000021
【図１９】
2005111708.tif 000022
【図２０】
2005111708.tif 000023
【図２１】
2005111708.tif 000024
【図２２】
2005111708.tif 000025
【図１０】
2005111708.tif 000026
【国際調査報告】
2005111708.tif 000027
2005111708.tif 000028
2005111708.tif 000029
2005111708.tif 000030
2005111708.tif 000031
2005111708.tif 000032
2005111708.tif 000033
2005111708.tif 000034