CN102289106B - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，能够提高在电极上设置多个开口部的液晶显示装置的显示品质。液晶显示装置具有：第1基板，其在一个面上具有第1电极；第2基板，其在一个面上具有第2电极；以及液晶层，其设置在第1基板与第2基板之间，被控制成具有小于90°的预倾角的大致垂直取向。第1电极具有矩形的多个开口部，该多个开口部在与液晶层的大致中央的液晶分子的取向方向大致垂直的方向上延伸。在第1电极与第2电极在平面图中重叠的有效显示区域内，设定有交替配置的多个第1区域和多个第2区域，相对于该多个第2区域中的至少一部分，所述开口部的相对位置彼此不一致，在多个第1区域中不配置开口部。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及在电极上具有多个开口部(狭缝)的液晶显示装置。

背景技术

作为信息显示装置，要求背景显示部和暗显示部的显示亮度非常低的显示装置，作为能够实现该要求的装置之一，公知有垂直取向型的液晶显示装置。在垂直取向型的液晶显示装置中，初始取向状态下的正面观察时的光学特性与垂直尼科尔(crossNicol)配置的偏振片的光学特性大致相同，因此，能够使初始取向状态下的透射率非常低。

在垂直取向型的液晶显示装置中将液晶层的液晶分子取向为一个方向的情况下，即在单一取向的情况下，在对液晶层施加电压而成为亮显示时，根据观察者的观察方位，存在亮显示看起来最亮且能得到最佳对比度的最佳目视识别方位。并且，还存在亮显示与未施加电压区域(背景区域)或暗显示中的透射率相同或为该透射率以下，即显示反转的反目视识别方位。在这种显示状态下，成为与正面观察时识别的显示状态完全不同的显示状态，或者成为无法从外观上识别显示自身的状态。

与此相对，为了在施加电压时也得到良好的视角特性，在一个像素内将液晶分子的取向方向分成多个方向(多域取向)是有效的，为了实现该方法而提出了各种技术。例如，在日本专利第4107978号公报(专利文献1)中公开了如下技术(倾斜电场取向控制法)：在区段显示型的液晶显示装置中，通过研究电极形状，由此，在液晶层内在2个180°不同的方向上产生倾斜电场，在该方向上进行取向控制。

在上述现有例的液晶显示装置中，需要在相对配置的上下电极上分别设有细长的矩形的开口部，以使上电极的开口部与下电极的开口部在平面图中相互交错排列的方式配置上下电极。但是，在该现有例的液晶显示装置中，为了实现液晶层的取向稳定性，需要以几十μm左右的周期来配置开口部，因此，存在需要高精度地进行上下电极的定位的不良情况。并且，由于设置大量开口部，因此，显示部的开口率降低，亮显示时的透射率可能降低。

与此相对，可考虑通过掩模摩擦法、组合了掩模曝光的光取向处理法(例如参照日本专利第4374126号公报)等的技术来实现多域取向。但是，在使用这些技术的情况下，存在取向处理工序复杂、或者处理时间延长的不良情况。

【专利文献1】日本专利第4107978号公报

【专利文献2】日本专利第4373126号公报

发明内容

本发明的具体形式的目的之一在于，提高液晶显示装置的显示质量。

本发明的一个形式的液晶显示装置具有：(a)第1基板，其在一个面上具有第1电极；(b)第2基板，其在一个面上具有第2电极；以及(c)液晶层，其设置在所述第1基板与所述第2基板之间，被控制成具有小于90°的预倾角的大致垂直取向。所述第1电极具有多个矩形的开口部，该多个开口部在与所述液晶层的大致中央的液晶分子的取向方向大致垂直的方向上延伸。而且，在所述第1电极与所述第2电极在平面图中重叠的有效显示区域内，设定有彼此交错配置的多个第1区域和多个第2区域，所述第1区域、所述第2区域在2个方向上彼此交错配置，且各所述第1区域、各所述第2区域配置成方格状，并且，各所述第1区域和各所述第2区域形状相同，针对全部所述多个第2区域，分别配置有2个以上的所述开口部，该开口部的长度方向的长度与各所述第2区域的宽度相同，所述开口部的短边与所述第1区域和所述第2区域的边界重叠，相对于所述多个第2区域中的至少一部分，所述开口部的相对位置彼此不一致，在所述多个第1区域中不配置所述开口部。

根据上述液晶显示装置，能够提高反目视识别方位中的最低透射率，并改善反目视识别方位中的亮显示时的视角特性。因此，相对于以往显示目视识别性不好的方位，也能够识别显示状态，能够提高液晶显示装置的显示质量。

在上述液晶显示装置中，优选所述预倾角为89.5°以下且88°以上。

上述液晶显示装置还可以具有：第1偏振片，其配置在所述第1基板的外侧；以及第2偏振片，其配置在所述第2基板的外侧。该情况下，所述第1偏振片和所述第2偏振片例如被配置成，各自的吸收轴大致垂直，并且，该各吸收轴与所述液晶层的大致中央的液晶分子的取向方向呈大致45°的角度。

附图说明

图1是一个实施方式的液晶显示装置的局部剖面图。

图2是示出在上侧电极上设置的各开口部的构造的示意平面图。

图3是示出各区域的宽度Ph、高度Pv、各开口部的短边长度S、边缘间隔W的各参数的设定值的一例的图。

图4是示出在构造1的液晶显示装置中将由各取向膜赋予的预倾角分别设定为大致89.9°、大致89.7°、大致89°时的取向组织观察像的图。

图5是示出各构造1～3和各预倾角的设定值的液晶显示装置中的亮显示时的正面观察时透射率、最佳目视识别方位最大透射率、反目视识别方位最低透射率的实测值的图。

图6是在各区域2中设置一个开口部时的示意平面图。

图7是示出在各区域2中设置一个开口部时的各参数的设定值的一例的图。

图8是示出各构造4～6的液晶显示装置中的亮显示时的正面观察时透射率、最佳目视识别方位最大透射率、反目视识别方位最低透射率的实测值的图。

图9是在各区域2中设置一个开口部时的示意平面图。

图10是在各区域2中设置不同数量的开口部时的示意平面图。

标号说明

1：上侧基板(第1基板)；2：上侧电极(第1电极)；3：取向膜；4：下侧基板(第2基板)；5：下侧电极(第2电极)；6：取向膜；7：液晶层；8：上侧偏振片(第1偏振片)；9：下侧偏振片(第2偏振片)；10：倾斜电场；11：引向振子(director)；12：开口部。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是一个实施方式的液晶显示装置的局部剖面图。图1所示的本实施方式的液晶显示装置构成为具有：上侧基板(第1基板)1、上侧电极(第1电极)2、取向膜3、下侧基板(第2基板)4、下侧电极(第2电极)5、取向膜6、液晶层7、上侧偏振片(第1偏振片)8以及下侧偏振片(第2偏振片)9。本实施方式的液晶显示装置例如是区段型液晶显示装置、点矩阵型液晶显示装置、或者混合了区段型和点矩阵型的类型的液晶显示装置，被多路(multiplex)驱动。

上侧基板1和下侧基板4分别例如为玻璃基板、塑料基板等的透明基板。在上侧基板1与下侧基板4彼此之间分散配置有间隔物(粒状体)。通过这些间隔物，将上侧基板1与下侧基板4的间隙保持为规定距离(例如3.8μm左右)。

上侧电极2设置在上侧基板1的一个面上。同样，下侧电极5设置在下侧基板4的一个面上。上侧电极2和下侧电极5分别例如通过对铟锡氧化物(ITO)等的透明导电膜进行适当构图而构成。上侧电极2具有形成在一个方向上延伸的形状的多个开口部(狭缝)12。各开口部12通过局部去除上侧电极2而形成。开口部12的详细情况在后面叙述。

取向膜3以覆盖上侧电极2的方式设置在上侧基板1的一个面侧。同样，取向膜6以覆盖下侧电极5的方式设置在下侧基板4的一个面侧。在本实施方式中，作为取向膜3和取向膜6，使用将液晶层7的初始状态(未施加电压时)下的取向状态限制为大致垂直取向的取向膜(垂直取向膜)。对各取向膜3、6实施取向处理(例如摩擦处理)。各取向膜3、6在液晶层7的边界附近对该液晶层7的液晶分子赋予预倾角。在本实施方式中，赋予89°～89.9°左右的预倾角。上侧基板1和下侧基板4被定位成针对各取向膜3、6的取向处理方向(例如摩擦方向)为非平行状态。由此，液晶层7被控制成大致垂直取向。另外，也可以仅对各取向膜3、6中的任意一方实施取向处理。

液晶层7设置在上侧基板1的上侧电极2与下侧基板4的下侧电极5的彼此之间。在本实施方式中，使用介电常数各向异性Δε为负(Δε＜0)的液晶材料(向列型液晶材料)构成液晶层7。对液晶层7图示的粗线11示意地示出施加电压时的液晶分子的取向方向(引向振子)。在本实施方式的液晶显示装置中，液晶层7的液晶分子的取向状态在初始状态(未施加电压的状态)下为垂直取向，通过施加电压，液晶分子的取向状态变化成与电场方向交叉。液晶层7的延迟(retardation)为大致300nm。

上侧偏振片8配置在上侧基板1的外侧。并且，下侧偏振片9配置在下侧基板4的外侧。在本实施方式中，上侧偏振片8和下侧偏振片9成为垂直尼科尔配置。并且，上侧偏振片8和下侧偏振片9被配置成，各自的吸收轴相对于由上述取向处理方向规定的液晶层7的层厚方向的中央附近的液晶分子的取向方向具有大致45°的角度。另外，根据需要，也可以在上侧偏振片8与上侧基板1之间、下侧偏振片9与下侧基板4之间分别配置视角补偿板。该视角补偿板也可以与各偏振片一体化。

接着，参照图2所示的示意平面图，说明在上侧电极2上设置的各开口部12的构造。在图2中，平面地示出从上侧基板1侧观察时的各开口部12的一部分。在图2中，S表示各开口部12的短边方向的长度(短边长度)，W表示在短边方向上相邻的开口部12的边缘间隔。如图所示，各开口部12形成为向一个方向延伸的矩形，且规则排列。并且，各开口部12被配置成其长度方向与上述各取向膜3、6的取向处理方向大致垂直。

如图2所示，本实施方式的液晶显示装置将上侧电极2与下侧电极5在平面图中重叠的区域即有效显示区域内分割为2种区域(区域1、区域2)。如图所示，这些区域1、区域2在2个方向上相互交错(交替)配置。即，如图所示，各区域1、2配置成方格状。如图所示，本实施方式的各区域1、2设定成宽度Ph、高度Pv的矩形。其中，在区域1中不配置开口部12，在区域2中分别配置多个(本例中为5个)开口部12。详细地讲，各开口部12将各自的长度方向配置成与区域2的宽度方向大致平行，并且沿着区域2的高度方向排列。另外，在图示的例子中，设定为各开口部12的长度方向的长度与区域2的宽度Ph相等，但是不限于此。也可以设定为各开口部12的长度方向的长度比区域2的宽度Ph短。区域1的施加电压时的液晶层7的层厚方向的中央附近的液晶分子的取向方向与在区域2中配置的各开口部12的长度方向大致垂直。

图3是示出上述各区域的宽度Ph、高度Pv、各开口部12的短边长度S、边缘间隔W的各参数的设定值的一例的图。任何设定值的单位均为毫米(mm)。下面，为了便于说明，将设定为Ph＝0.05mm、Pv＝0.05mm、S＝0.007mm、W＝0.014mm的情况称为“构造1”，将设定为Ph＝0.1mm、Pv＝0.1mm、S＝0.007mm、W＝0.014mm的情况称为“构造2”，将设定为Ph＝0.15mm、Pv＝0.15mm、S＝0.007mm、W＝0.014mm的情况称为“构造3”。

图4是示出在上述构造1的液晶显示装置中将由各取向膜3、6赋予的预倾角分别设定为大致89.9°、大致89.7°、大致89°时的取向组织观察像的图。图4(a)是设预倾角为大致89.9°时的观察像，图4(b)是设预倾角为大致89.7°时的观察像，图4(c)是设预倾角为大致89°时的观察像。如图4(a)中所示，上侧基板1和下侧基板4的各取向方向为非平行状态，上侧偏振片8和下侧偏振片9的各吸收轴为垂直尼科尔状态，各取向方向和各吸收轴呈大致45°的角度(图4(b)、图4(c)中也同样)。

如图4(a)～图4(c)所示，可知在将预倾角设定为任何值的情况下，取向组织在区域1和区域2中均不同。首先，在区域1中观察到交叉状的暗区域，观察到其交叉点的位置根据预倾角的大小而移动的状况。具体而言，可知随着预倾角减小，上述交叉点产生在接近区域1与区域2的边界的位置。在区域2中，在与各开口部12对应的位置观察到暗区域，进而，在与邻接的开口部12的彼此之间对应的位置观察到交叉状的暗区域。进而，观察到如下的倾向：随着预倾角减小，交叉点的位置向与一个开口部12的长边对应的位置偏移。任何情况下均观察到交叉状的暗区域，但是，可认为这表示液晶层内的取向方向以该暗区域为边界旋转90°。即，可认为虽然将上侧基板1和下侧基板4中的取向处理方向设定为非平行，但是在多个方向上进行取向控制。即，可认为进行多域取向。但是，由于预倾角的设定差异，交叉状的暗区域中的交叉点的位置在区域1内偏移，因此，可认为多域取向中的各域的大小(面积)能够通过预倾角的大小来控制。总之，该交叉状的暗区域是由于存在各开口部12而产生的。

参照上述图1，对施加电压时的各开口部附近的液晶层内的取向状态与上述暗区域的关联性进行说明。如图1所示，在上侧电极2上设置有多个(图中为2个)开口部12。在对上侧电极2与下侧电极5之间施加电压时，在这些开口部12附近产生图中虚线10所示的倾斜电场。由此，液晶层7的层厚方向的大致中央的液晶分子向与倾斜电场垂直的方向倾斜取向。另一方面，在上侧基板1和下侧基板4上，分别针对各取向膜3、6的膜面实施取向处理，因此，在各取向膜3、6与液晶层7的边界产生一样的预倾角。因此，在各开口部12的附近，在各开口部12的一个边必定产生由倾斜电场规定的液晶分子的倾斜方向与由取向处理方向规定的液晶分子的倾斜方向不同的区域。由此，产生取向倾斜方向旋转180°的区域。其边界线在取向组织上被识别为暗区域。即，被识别为多域取向时的边界区域。可认为通过利用该多域取向，由此，能够提高液晶显示装置的反目视识别方向上的最低透射率。另外，可认为该边界区域依赖于预倾角的大小，预倾角设定得较小时，难以受到各开口部12的边缘附近的倾斜电场的影响。根据实验确认到，在将预倾角设定为大于88°的情况下，能够实现多域取向。另一方面，特别地，在区域1中，可认为使交叉状的暗区域的交叉点尽可能地位于区域1的端部时，能够提高实效开口率。

图5是示出上述各构造1～3和各预倾角的设定值的液晶显示装置中的亮显示时的正面观察时透射率、最佳目视识别方位最大透射率、反目视识别方位最低透射率的实测值的图。可知在任何条件的液晶显示装置中，反目视识别方位中的最低透射率均为1％以下，与现有构造的液晶显示装置相比，实现了透射率的显著上升。另外，这里所说的现有构造的液晶显示装置是如下的液晶显示装置：除了不设置上述区域1、2且不设置开口部12这点以外，与上述本实施方式的液晶显示装置同样构成。可知在构造1中，随着预倾角的降低，反目视识别方位中的最低透射率降低，并且，能够提高正面观察时透射率和最佳目视识别方位透射率。着眼于将预倾角设为大致89°时的各构造的差异时，发现如下倾向：随着区域1的面积的增大，正面观察时和最佳目视识别方位中的最大透射率上升，反目视识别方位中的最低透射率降低。在外观观察中发现，从反目视识别方位观察时的显示均匀性由于预倾角的设置值而不同。将预倾角设为89.5°以下时，显示均匀性良好。

另外，为了进一步提高各构造1～3的液晶显示装置中的正面观察时的透射率，可认为增加各区域1的面积的比率是有效的。具体而言，可举出将区域1和区域2各自的宽度Ph和高度Pv设为不同值的方法。并且，可认为进一步减小在区域2中配置的各开口部12的短边长度S，进一步增大边缘间隔W也是有效的。因此，对进一步减少在区域2中配置的开口部12的数量的情况进行研究。

图6是在各区域2中设置一个开口部时的示意平面图。在图6所示的实施方式的液晶显示装置中，各区域1、2在2个方向上相互交错配置。即，如图所示，各区域1、2配置成方格状，其中，在区域1中不配置开口部12，在区域2中分别各配置1个开口部12。详细地讲，各开口部12将各自的长度方向配置成与区域2的宽度方向大致平行，并且沿着区域2的高度方向排列。

图7是示出在各区域2中设置一个开口部时的各参数的设定值的一例的图。任何设定值的单位均为毫米(mm)。另外，参数V是各开口部12的长边边缘与区域2的端部的彼此间距离。下面，为了便于说明，将设定为Ph＝0.08mm、Pv＝0.057mm、S＝0.007mm、V＝0.0285mm的情况称为“构造4”，将设定为Ph＝0.08mm、Pv＝0.107mm、S＝0.007mm、V＝0.0536mm的情况称为“构造5”，将设定为Ph＝0.08mm、Pv＝0.157mm、S＝0.007mm、V＝0.0785mm的情况称为“构造6”。除了这里明确示出的各条件以外的条件与上述实施方式的液晶显示装置相同。另外，在构造4～6的任何液晶显示装置中，预倾角均设为大致89°。

图8是示出上述各构造4～6的液晶显示装置中的亮显示时的正面观察时透射率、最佳目视识别方位最大透射率、反目视识别方位最低透射率的实测值的图。可知关于正面观察时的透射率，观察到随着Pv的增大，即电极开口率的上升而显著上升的倾向，在电极开口率最高的构造6的液晶显示装置中，与上述现有构造的液晶显示装置相比，能够抑制为大约1成的透射率降低。另一方面，关于反目视识别方位中的最低透射率，观察到随着电极开口率的降低而上升的倾向。其中，可知在任何条件下，最低透射率均能够实现0.3％以上，构造5能够实现0.5％以上，构造4能够实现1％以上。与上述图5所示的情况，即在区域2中设置更多开口部12的情况相比，正面观察时透射率与反目视识别方位的最低透射率之比显著不同，但是，在外观上，亮显示能够实现可目视识别的0.3％以上，优选能够实现0.5％以上，通过实际的外观观察能够确认到，在构造4～6中的任何液晶显示装置中，与现有构造的液晶显示装置相比，反目视识别方位的亮显示时的目视识别性均得到改善。

另外，在上述图6所示的实施方式的液晶显示装置中，关于在各区域2中各设置一个的全部开口部12，各开口部12的长边边缘与区域2的端部的彼此间距离V被设定为相同值，但是，也可以将该参数V设定为在各开口部12中不同的值。图9示出其中一个例子。在图9所示的液晶显示装置中，在各区域2中，图中位于上侧和下侧的区域2的各开口部12中的参数V的值与图中位于右侧和左侧的区域2的各开口部12中的参数V的值彼此不同。另外，这只不过是一例，在各区域2中配置的开口部12中的参数V的值能够适当设定。

并且，在上述图2和图6分别所示的实施方式的液晶显示装置中，在各区域2中设置相同数量的开口部12，但是，如图10所示的一例那样，在各区域2中配置的开口部12的数量也可以不同。在图10所示的液晶显示装置中，在各区域2中，在图中位于左侧和下侧的区域2中分别各设置2个开口部12，在图中位于右侧和上侧的区域2中分别各设置1个开口部12。另外，这只不过是一例，在各区域2中配置的开口部12的数量能够适当设定。并且，在上述图2、图6和图10所示的各实施方式的液晶显示元件中，任何开口部12均为相同形状，但是不限于此。在图2所示的实施方式的液晶显示装置中，在各区域2中配置的多个开口部12沿着各自的短边方向周期性地配置，但是，各开口部12也可以非周期性地配置。在图6所示的实施方式的液晶显示装置中，各区域2中的一个开口部12分别相对于各区域的宽度方向和高度方向而配置在大致中央，但是不限于此。

根据以上的本实施方式的液晶显示装置，能够提高反目视识别方位中的最低透射率，并改善反目视识别方位中的亮显示时的视角特性。因此，相对于以往显示目视识别性不好的方位，也能够识别显示状态，能够提高液晶显示装置中的显示质量。

另外，本发明不限于上述实施方式的内容，能够在本发明主旨的范围内进行各种变形来实施。例如，在上述实施方式中，各区域1、2分别设定为矩形，但是，各区域的形状不限于此。

Claims (3)

1.一种液晶显示装置，其中，该液晶显示装置具有：

第1基板，其在一个面上具有第1电极；

第2基板，其在一个面上具有第2电极；以及

液晶层，其设置在所述第1基板与所述第2基板之间，被控制成具有小于90°的预倾角的大致垂直取向，

所述第1电极具有多个矩形的开口部，该多个开口部在与所述液晶层的大致中央的液晶分子的取向方向大致垂直的方向上延伸，

在所述第1电极与所述第2电极在平面图中重叠的有效显示区域内，设定有彼此交错配置的多个第1区域和多个第2区域，所述第1区域、所述第2区域在2个方向上彼此交错配置，且各所述第1区域、各所述第2区域配置成方格状，并且，各所述第1区域和各所述第2区域形状相同，

针对全部所述多个第2区域，分别配置有2个以上的所述开口部，该开口部的长度方向的长度与各所述第2区域的宽度相同，所述开口部的短边与所述第1区域和所述第2区域的边界重叠，

相对于所述多个第2区域中的至少一部分，所述开口部的相对位置彼此不一致，在所述多个第1区域中不配置所述开口部。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，

所述预倾角为89.5°以下且88°以上。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中，

该液晶显示装置还具有：

第1偏振片，其配置在所述第1基板的外侧；以及

第2偏振片，其配置在所述第2基板的外侧，

所述第1偏振片和所述第2偏振片被配置成，各自的吸收轴大致垂直，并且，该各吸收轴与所述液晶层的大致中央的液晶分子的取向方向呈大致45°的角度。