JP2016102932A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位に優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶層と、第１基板と、第２基板と、を備える。第１基板は、光反射型の第１画素電極と、第１配向膜ＡＬ１と、を有する。第２基板は、対向電極と、第２配向膜ＡＬ２と、を有する。第１配向処理方向Ｒ１は、第２配向処理方向Ｒ２から第２回転方向ＲＯＴ２に１１０°乃至１３０°の範囲内に捩れる。液晶層は、第２配向膜ＡＬ２から第１配向膜ＡＬ１に向かって第２回転方向ＲＯＴ２に捩じる力を液晶分子ＬＭに付与する光学活性物質を含有する液晶材料で形成されている。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置として、光反射型の液晶表示装置が知られている。液晶表示装置は、液晶分子の配向方向によって、ＴＮ（Twist Nematic）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード等に分類される。近年、ＴＮモード液晶表示装置として、ＲＴＮモードと称される液晶表示装置が提案されている。ＲＴＮモードでは、液晶に飽和電圧を印加することにより、液晶の配向を、スプレイツイスト状態と称される第１状態からユニフォームツイスト状態と称される第２状態に転移させ、液晶を駆動することができる。

特許第５０９３７７９号公報 特許第５１９０８１８号公報 特開２０１４−０２１１８２号公報 特開２００９−１８０８７９号公報

本発明の実施形態は、表示品位に優れた液晶表示装置を提供する。

一実施形態に係る液晶表示装置は、
液晶層と、
光反射型の第１画素電極と、前記液晶層に接し第１配向処理が施された第１配向膜と、を有する第１基板と、
前記第１画素電極と対向した対向電極と、前記液晶層に接し第２配向処理が施された第２配向膜と、を有する第２基板と、を備え、
前記第１配向処理が施された方向は、前記第２配向処理が施された方向から第２回転方向に１１０°乃至１３０°の範囲内に捩れ、
前記液晶層は、前記第２配向膜から前記第１配向膜に向かって前記第２回転方向に捩じる力を液晶分子に付与する光学活性物質を含有する液晶材料で形成されている。

図１は、一実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す斜視図である。 図２は、図１に示した液晶表示パネルの単位画素の概略を示す図である。 図３は、上記液晶表示パネルの一部の概略を示す拡大断面図である。 図４は、上記液晶表示パネルの複数の単位画素及び複数の画素電極の概略を示す図であり、各画素電極に与えられる画像信号の極性を示す図である。 図５は、上記液晶表示パネルの第１配向膜、第２配向膜及び液晶分子を示す図であり、（ａ）液晶分子が捩れる回転方向が転移した状態における液晶分子の配向の様子を概念的に示す斜視図、（ｂ）液晶分子が捩れる回転方向が転移する前の状態における液晶分子の配向の様子を概念的に示す斜視図、（ｃ）液晶分子が捩れる回転方向が転移した状態における液晶分子の配向の様子を概念的に示す平面図、及び（ｄ）液晶分子が捩れる回転方向が転移する前の状態における液晶分子の配向の様子を概念的に示す平面図、である。

以下、一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す斜視図である。更に、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚを図示している。第２方向Ｙは、第１方向Ｘと直交する方向である。また、第３方向Ｚは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと直交する方向である。
図１に示すように、液晶表示装置ＤＳＰは、外光を選択的に反射することで画像を表示する光反射型の液晶表示装置である。液晶表示装置ＤＳＰは、液晶表示パネルＰＮＬ、フレキシブル回路基板ＦＰＣ、及び制御部ＣＭを備えている。液晶表示パネルＰＮＬは、画像（映像）を表示する領域である表示領域ＤＡを中央に備え、表示領域ＤＡの周辺に非表示領域ＮＤＡを備えている。フレキシブル回路基板ＦＰＣは、液晶表示パネルＰＮＬの非表示領域ＮＤＡに接続されている。制御部ＣＭは、フレキシブル回路基板ＦＰＣを介して液晶表示パネルＰＮＬと接続されている。制御部ＣＭは、液晶表示パネルＰＮＬに出力する画像信号（例えば、映像信号）を制御している。

液晶表示パネルＰＮＬは、第１基板１００、第２基板２００、及び集積回路チップＩＣを備えている。なお、本実施形態において、第１基板１００をアレイ基板と、第２基板２００を対向基板と、それぞれ言い換えることができる。例えば、第１基板１００及び第２基板２００の短辺は、第１方向Ｘに延在している。第１基板１００及び第２基板２００の長辺は、第２方向Ｙに延在している。第１基板１００は、第２基板２００と第３方向Ｚに対向している。第１基板１００の長辺は、第２基板２００の長辺より長い。このため、第１基板１００は、第２基板２００と対向していない領域を備えている。集積回路チップＩＣは、この領域に搭載されている。

液晶表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡで第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並んで配置された複数の画素ＰＸを備えている。各画素ＰＸは、制御部ＣＭから与えられる画像信号（映像信号）に応じて光の反射率を変化させる。これにより、液晶表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡに画像（映像）を表示する。

図２は、液晶表示パネルＰＮＬの単位画素ＵＰＸの概略を示す図である。
図２に示すように、単位画素ＵＰＸは、第１画素ＰＸ１、第２画素ＰＸ２、第３画素ＰＸ３、及び第４画素ＰＸ４を備えている。第１画素ＰＸ１乃至第４画素ＰＸ４の形状は、例えば正方形である。第２画素ＰＸ２は、第１画素ＰＸ１に第１方向Ｘで隣り合っている。第３画素ＰＸ３は、第１画素ＰＸ１に第２方向Ｙで隣り合っている。第４画素ＰＸは、第２方向Ｙで第２画素ＰＸ２に隣り合い、第１方向Ｘで第３画素ＰＸ３に隣り合っている。第１画素ＰＸ１は、第１色の画像として例えば赤色（Ｒ）の画像を表示する。第２画素ＰＸは、第１色とは異なる第２色の画像として例えば緑色（Ｇ）の画像を表示する。第３画素ＰＸ３は、第１色及び第２色とは異なる第３色の画像として例えば白色（Ｗ）の画像を表示する。第４画素ＰＸ４は、第１色、第２色及び第３色とは異なる第４色の画像として例えば青色（Ｂ）の画像を表示する。また、視感度の観点から、本実施形態のように、第２画素ＰＸと第３画素ＰＸ３とを単位画素ＵＰＸの対角線に沿って並べ、第３画素ＰＸ３を第１画素ＰＸ１や第４画素ＰＸ４より第２画素ＰＸから離して配置した方が望ましい。

第１画素ＰＸ１は、第１スイッチング素子ＳＷ１と、第１スイッチング素子ＳＷ１に電気的に接続された第１画素電極ＰＥ１と、を備えている。第２画素ＰＸ２は、第２スイッチング素子ＳＷ２と、第２スイッチング素子ＳＷ２に電気的に接続された第２画素電極ＰＥ２と、を備えている。第３画素ＰＸ３は、第３スイッチング素子ＳＷ３と、第３スイッチング素子ＳＷ３に電気的に接続された第３画素電極ＰＥ３と、を備えている。第４画素ＰＸ４は、第４スイッチング素子ＳＷ４と、第４スイッチング素子ＳＷ４に電気的に接続された第４画素電極ＰＥ４と、を備えている。

第１スイッチング素子ＳＷ１は、さらに、ゲート線１０及び第１信号線２１と電気的に接続されている。第２スイッチング素子ＳＷ２は、さらに、ゲート線１０及び第３信号線２３と電気的に接続されている。第３スイッチング素子ＳＷ３は、さらに、ゲート線１０及び第２信号線２２と電気的に接続されている。第４スイッチング素子ＳＷ４は、さらに、ゲート線１０及び第４信号線２４と電気的に接続されている。ゲート線１０は、第１方向Ｘに延在しており、第１及び第２画素ＰＸ１及びＰＸ２と、第３及び第４画素ＰＸ３及びＰＸ４との間に位置している。第１信号線２１乃至第４信号線２４は、第２方向Ｙに延在し、第１方向Ｘに隣り合っている。第１信号線２１は、第１画素ＰＸ１及び第３画素ＰＸ３を挟んで、第２信号線２２に隣り合っている。第３信号線２３は、第２信号線２２に隣り合っている。第４信号線２４は、第２画素ＰＸ２及び第４画素ＰＸ４を挟んで、第３信号線２３に隣り合っている。なお、信号線は、必ずしも直線的に延出していなくてもよく、一部が屈曲していたり、第２方向Ｙから傾いていたりしてもよい。

スイッチング素子ＳＷは、ゲート線１０へ印加される電圧に従って、信号線から画素電極ＰＥへの画像信号（映像信号）の入力を制御している。単位画素ＵＰＸは、各画素ＰＸの色を合成することで、任意の色を表示している。このような単位画素ＵＰＸがマトリクス状に並ぶことで、液晶表示装置ＤＳＰはカラーの画像（映像）を表示している。

なお、単位画素ＵＰＸが備える画素の数は、特に限定されるものではなく、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。また、単位画素ＵＰＸが備える画素が表示する色も、特に限定されるものではない。単位画素ＵＰＸは、赤色、緑色、白色、及び青色以外の色を表示する画素ＰＸを備えていてもよい。また、白色の画素ＰＸ３は、わずかに着色した画像を表示するように構成されていてもよい。

図３は、液晶表示パネルＰＮＬの一部の概略を示す拡大断面図である。液晶表示パネルＰＮＬは、第１基板１００、第２基板２００、液晶層ＬＱ、及び光学素子ＯＤを備えている。なお、第１基板１００において第２基板２００に対向する側を内面側とし、第２基板２００において第１基板１００に対向する側を内面側とする。

第１基板１００は、第１絶縁基板１１０、スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４）、第１絶縁膜１２０、第２絶縁膜１３０、第３絶縁膜１４０、光反射型の画素電極ＰＥ（ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３，ＰＥ４）、及び第１配向膜ＡＬ１を備えている。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣ、ゲート電極ＧＥ、第１電極Ｅ１、及び第２電極Ｅ２を備えている。

第１絶縁基板１１０は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透明性を有する絶縁材料で形成されている。半導体層ＳＣは、第１絶縁基板１１０の内面側に形成されている。半導体層ＳＣは、例えば非晶質シリコンや多結晶シリコンなどのシリコン系半導体、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの酸化物半導体、化合物半導体、又は有機半導体で形成されている。

第１絶縁膜１２０は、第１絶縁基板１１０及び半導体層ＳＣを覆っている。ゲート電極ＧＥは、第１絶縁膜１２０の内面側に形成され、半導体層ＳＣと対向している。ゲート電極ＧＥは、ゲート線１０の一部、又はゲート線１０から突出して形成されている。第２絶縁膜１３０は、第１絶縁膜１２０及びゲート電極ＧＥを覆っている。第１絶縁膜１２０及び第２絶縁膜１３０は、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物などの無機絶縁材料で形成されている。

第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、第２絶縁膜１３０の内面側の、半導体層ＳＣと対向する位置に形成されている。第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、第１絶縁膜１２０及び第２絶縁膜１３０を貫通するコンタクトホールを通り、半導体層ＳＣと電気的に接続されている。第１電極Ｅ１は、図２に示した信号線と電気的に接続しているか、もしくは一体に形成されている。第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、例えばアルミニウムやチタンなどの金属材料で形成されている。

第３絶縁膜１４０は、第２絶縁膜１３０、第１電極Ｅ１、及び第２電極Ｅ２を覆っている。第３絶縁膜１４０は、第２絶縁膜１３０、第１電極Ｅ１、及び第２電極Ｅ２の凹凸による影響を緩和し、第１基板１００の内面側の表面を平坦化するために、例えばアクリル樹脂などの厚膜化に適した絶縁材料で形成されている。

画素電極ＰＥは、第３絶縁膜１４０の内面側の、開口部ＡＰに対応する領域に形成されている。画素電極ＰＥは、第３絶縁膜１４０を貫通するコンタクトホールを通り、第２電極Ｅ２と電気的に接続されている。第１配向膜ＡＬ１は、第３絶縁膜１４０及び画素電極ＰＥを覆っている。第１配向膜ＡＬ１は、液晶層ＬＱに接している。

上記画素電極ＰＥは、光反射導電層を有している。光反射導電層は、光反射性を有する導電材料で形成されている。光反射性を有する導電材料としては、Ａｌ（アルミニウム）等の金属を利用することができる。これにより、光反射導電層は、表示面（光学素子ＯＤ）側から入射された光を上記表示面側に反射する。上記画素電極ＰＥは、光反射導電層の他に透明導電層をさらに有していてもよい。透明導電層は、例えば、画素電極ＰＥの最上層に位置している。透明導電層は、透明な導電材料で形成されている。透明な導電材料としては、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）を利用することができる。

第２基板２００は、第２絶縁基板２１０、遮光層ＢＭ、カラーフィルタＣＦ、オーバーコート層２２０、及び第２配向膜ＡＬ２を備えている。
第２絶縁基板２１０は、例えばガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する絶縁材料で形成されている。遮光層ＢＭは、第２絶縁基板２１０の内面側に形成されている。遮光層ＢＭは、光を反射若しくは吸収する材料によって形成されている。開口部ＡＰは、遮光層ＢＭで区切られ、第２基板２００を光が透過する領域である。カラーフィルタＣＦは、第２絶縁基板２１０の内面側の、開口部ＡＰに対応する領域に形成されている。また、カラーフィルタＣＦは、遮光層ＢＭに対向する領域にも延在している。カラーフィルタＣＦは、例えば着色された樹脂材料で形成されている。隣接するカラーフィルタＣＦは、それぞれ異なる色に着色されている。また、隣接するカラーフィルタＣＦの境界は、遮光層ＢＭに対向する領域に位置している。

オーバーコート層２２０は、カラーフィルタＣＦの上に形成されている。オーバーコート層２２０は、カラーフィルタＣＦの凹凸による影響を緩和し、第２基板２００の内面側の表面を平坦化している。対向電極ＣＥは、オーバーコート層２２０の上に形成されている。対向電極ＣＥは、例えばＩＴＯなどの透明導電材料によって形成されている。対向電極ＣＥは、上述した第１画素電極ＰＥ１、第２画素電極ＰＥ２、第３画素電極ＰＥ３及び第４画素電極ＰＥ４を含む複数の画素電極ＰＥと対向している。対向電極ＣＥは、複数の画素ＰＸ（ＰＸ１，ＰＸ２，ＰＸ３，ＰＸ４）で共用されるため、共通電極として機能している。第２配向膜ＡＬ２は、対向電極ＣＥの上に形成されている。第２配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＱに接している。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、水平配向膜であり、水平配向性を示す材料で形成されている。第１配向膜ＡＬ１には第１配向処理が施され、第２配向膜ＡＬ２には第２配向処理が施されている。第１配向処理及び第２配向処理としては、例えばラビングや光配向処理を挙げることができる。本実施形態において、第１配向処理及び第２配向処理はラビングである。

液晶層ＬＱは、第１基板１００と第２基板２００との間に保持されている。また、液晶層ＬＱは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２に接している。液晶層ＬＱは、正の誘電率異方性を有し、ネマティック液晶材料を利用している。本実施形態において、液晶層ＬＱの厚みｄは、２．５乃至２．９μｍの範囲内である。後述するが、液晶層ＬＱは、光学活性物質を含有する液晶材料で形成されている。上記液晶材料の屈折率異方性をΔｎとすると、Δｎｄの値はリタデーションと呼ばれる。本実施形態において、０．１２５≦Δｎｄ≦０．２３２である。光学素子ＯＤは、第２絶縁基板２１０の内面側とは反対の外面側に形成されている。光学素子ＯＤは、例えば偏光板を備えている。

図４は、液晶表示パネルＰＮＬの複数の単位画素ＵＰＸ及び複数の画素電極ＰＥの概略を示す図であり、各画素電極ＰＥに与えられる画像信号の極性を示す図である。
図４に示すように、液晶表示パネルＰＮＬは、制御部ＣＭにより極性反転駆動される。各画素電極ＰＥに与えられる画像信号の極性は、１フレーム期間毎に反転している。

図４には、第１単位画素ＵＰＸ１、第２単位画素ＵＰＸ２、第３単位画素ＵＰＸ３、及び第４単位画素ＵＰＸ４の隣り合う４個の単位画素を示している。第２単位画素ＵＰＸ２は、第１単位画素ＵＰＸ１と第１方向Ｘで隣り合っている。第３単位画素ＵＰＸ３は、第１単位画素ＵＰＸ１と第２方向Ｙで隣り合っている。第４単位画素ＵＰＸ４は、第２単位画素ＵＰＸ２と第２方向Ｙで隣り合い、第３単位画素ＵＰＸ３と第１方向Ｘで隣り合っている。各単位画素ＵＰＸは、第１乃至第４画素の４個の画素を有し、第１乃至第４画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ４の４個の画素電極を備えている。画素電極ＰＥは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに、それぞれ間隔Ａを置いて並んでいる。間隔Ａは、３乃至５μｍの範囲内である。

任意の１フレーム期間において、第１単位画素ＵＰＸ１の第１及び第２画素電極ＰＥ１及びＰＥ２、第２単位画素ＵＰＸ２の第３及び第４画素電極ＰＥ３及びＰＥ４、第３単位画素ＵＰＸ３の第１及び第２画素電極ＰＥ１及びＰＥ２、並びに第４単位画素ＵＰＸ４の第３及び第４画素電極ＰＥ３及びＰＥ４には、正（＋）の極性の画像信号が与えられる。上記期間において、第１単位画素ＵＰＸ１の第３及び第４画素電極ＰＥ３及びＰＥ４、第２単位画素ＵＰＸ２の第１及び第２画素電極ＰＥ１及びＰＥ２、第３単位画素ＵＰＸ３の第３及び第４画素電極ＰＥ３及びＰＥ４、並びに第４単位画素ＵＰＸ４の第１及び第２画素電極ＰＥ１及びＰＥ２には、負（−）の極性の画像信号が与えられる。その後、１フレーム期間毎に、各画素電極ＰＥに与えられる画像信号の極性は反転する。

上記のことから分かるように、何れの１フレーム期間においても、隣り合う画素電極ＰＥの極性が互いに異なる場合がある。第２方向Ｙに注目すると、第２方向Ｙに隣り合う画素電極ＰＥの極性は、全て互いに異なっている。第１方向Ｘに注目すると、隣り合う第１単位画素ＵＰＸ１の画素電極ＰＥの極性と第２単位画素ＵＰＸ２の画素電極ＰＥの極性が互いに異なっている。また、隣り合う第３単位画素ＵＰＸ３の画素電極ＰＥの極性と第４単位画素ＵＰＸ４の画素電極ＰＥの極性が互いに異なっている。例えば、第２単位画素ＵＰＸ２の第１画素電極ＰＥ１の極性と、第１単位画素ＵＰＸ１の第２画素電極ＰＥ２の極性とは互いに異なるが、上記第２画素電極ＰＥ２には、上記第１画素電極ＰＥ１に与えられる第１画像信号の極性とは逆の極性の第２画像信号が与えられるためである。

ところで、液晶表示装置ＤＳＰにエッジリバースと呼ばれる液晶分子の配向不良が生じる恐れがある。ここで、エッジリバースとは、液晶層ＬＱに作用する電界の影響により、第１配向膜ＡＬ１の配向規制力が損なわれ、液晶分子の配向が乱れることを言う。液晶層ＬＱに作用する電界としては、隣り合う画素電極ＰＥの極性が互いに異なることで、隣り合う画素電極ＰＥの間に生じる電界等を挙げることができる。エッジリバースが生じた領域において、光漏れ、輝度ムラ、残像と言った表示不良が生じるため、表示画像の品質の低下を招いてしまう。

本実施形態において、第１配向膜ＡＬ１には、第１配向処理方向Ｒ１に第１配向処理が施されている。図４の平面視において、第１配向処理方向Ｒ１は、第１方向Ｘの逆方向から第２方向Ｙに向かって左回り（反時計回り）に所定の角度α傾いている。角度αは、第１配向処理方向Ｒ１と、第１方向Ｘの逆方向とが内側に成す角度である。また、角度αは、第１配向処理方向Ｒ１と第１方向Ｘとが成す鋭角であり、１１．５°乃至２１．５°の範囲内である。本実施形態では、α＝２１．５°である。

上記のことから、第１配向処理方向Ｒ１と、各画素電極ＰＥの極性と、画素電極ＰＥ同士の間隔Ａ（３乃至５μｍ）を考慮すると、第２単位画素ＵＰＸ２と対向する第１単位画素ＵＰＸ１の第２及び第４画素電極ＰＥ２及びＰＥ４の側縁部、並びに第４単位画素ＵＰＸ４と対向する第３単位画素ＵＰＸ３の第２及び第４画素電極ＰＥ２及びＰＥ４の側縁部、にエッジリバースが生じ易い。

そこで、次に、エッジリバースの発生自体を低減するための手段及び手法について図５を参照しながら説明する。これにより、表示品位に優れた液晶表示装置ＤＳＰを得ることができるものである。
図５は、液晶表示パネルＰＮＬの第１配向膜ＡＬ１、第２配向膜ＡＬ２及び液晶分子ＬＭを示す図である。図中、（ａ）は、液晶分子ＬＭが捩れる回転方向が転移した状態における液晶分子ＬＭの配向の様子を概念的に示す斜視図である。図中、（ｂ）は、液晶分子ＬＭが捩れる回転方向が転移する前の状態における液晶分子ＬＭの配向の様子を概念的に示す斜視図である。図中、（ｃ）は、液晶分子ＬＭが捩れる回転方向が転移した状態における液晶分子ＬＭの配向の様子を概念的に示す平面図であり、第３方向Ｚの逆方向から見た図である。図中、（ｄ）は、液晶分子ＬＭが捩れる回転方向が転移する前の状態における液晶分子ＬＭの配向の様子を概念的に示す平面図であり、第３方向Ｚの逆方向から見た図である。

図５に示すように、第１配向処理方向Ｒ１（第１配向膜ＡＬ１に施された第１配向処理の方向）は、第２配向処理方向Ｒ２（第２配向膜ＡＬ２に施された第２配向処理の方向）から第２回転方向ＲＯＴ２に角度β捩じれている。ここで、角度βは１１０°乃至１３０°の範囲内である。液晶分子ＬＭは、第１配向膜ＡＬ１の表面近傍において、第１配向処理方向Ｒ１からプレチルト角θ１だけ傾いて初期配向する。また、液晶分子ＬＭは、第２配向膜ＡＬ２の表面近傍において、第２配向処理方向Ｒ２から第１配向膜ＡＬ１に向かってプレチルト角θ２だけ傾いて初期配向する。

このため、第１及び第２配向処理方向Ｒ１及びＲ２のみに注目すると、液晶層ＬＱにリバースツイストが発生し、液晶分子ＬＭの配向状態は安定しない。すなわち、液晶層ＬＱに、第１捩れ構造と第２捩れ構造との２種類の液晶分子ＬＭの捩れ構造が共存する状態となる。
ここで、第１捩れ構造は、図５（ａ）及び（ｃ）に示され、第２配向膜ＡＬ２から第１配向膜ＡＬ１に向かって第１回転方向ＲＯＴ１に液晶分子ＬＭが角度γ捩れる。液晶分子ＬＭの配向方向は連続的に変化する。第１回転方向ＲＯＴ１は、第２回転方向ＲＯＴ２とは反対の回りである。ここで、γ＝１８０°−βである。本実施形態では、５０°≦γ≦７０°である。第１捩れ構造において、液晶層ＬＱの中間層のダイレクタは、第１配向膜ＡＬ１の平面及び第２配向膜ＡＬ２の平面に対して略垂直に配向する。ここで、上記中間層とは、第３方向Ｚにおける液晶層ＬＱの中央の領域を言う。第１捩れ構造は、ユニフォームツイスト構造と称される場合がある。
一方、第２捩れ構造は、図５（ｂ）及び（ｄ）に示され、第２配向膜ＡＬ２から第１配向膜ＡＬ１に向かって第２回転方向ＲＯＴ２に液晶分子ＬＭが角度β捩れる。液晶分子ＬＭの配向方向は連続的に変化する。第２捩れ構造において、液晶層ＬＱの中間層のダイレクタは、第１配向膜ＡＬ１の平面及び第２配向膜ＡＬ２の平面に対して略平行に配向する。第２捩れ構造は、スプレイツイスト構造と称される場合がある。

そこで、本実施形態において、液晶層ＬＱは、第２配向膜ＡＬ２から第１配向膜ＡＬ１に向かって第２回転方向ＲＯＴ２に捩じる力を液晶分子ＬＭに付与する光学活性物質を含有する液晶材料で形成されている。すなわち、光学活性物質は、第１及び第２配向処理方向Ｒ１及びＲ２の組合せで上記第１捩れ構造（ユニフォームツイスト構造）を形成するときに液晶分子ＬＭが捩れる回転方向（第１回転方向ＲＯＴ１）に対して反対の回りの回転方向（第２回転方向ＲＯＴ２）の捩れ力を与える。ここで、光学活性物質は、カイラル剤と称される場合がある。

これにより、液晶層ＬＱに電場処理等の処理を施すこと無しに、液晶層ＬＱは第２捩れ構造を採り、液晶分子ＬＭの配向状態は安定する。そして、液晶層ＬＱにおけるリバースツイストの発生を抑制することができる。ここで、液晶層ＬＱが第２捩れ構造を採る場合の、液晶材料のらせんピッチをｐとする。ｄ／ｐは、液晶層ＬＱの厚みｄと、らせんピッチｐとの比である。本実施形態において、０．１２５≦ｄ／ｐ≦０．３である。

上記の液晶表示装置ＤＳＰを用いて画像を表示する場合、液晶分子ＬＭの捩れ構造を、上記第２捩れ構造（スプレイツイスト構造）から第１捩れ構造（ユニフォームツイスト構造）に転移（初期転移）した後、信号線を通常駆動し、画素電極ＰＥに所望の電圧レベルの画像信号（映像信号）を与えればよい。なお、本実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰの表示モードは、ＲＴＮ（Reverse Twisted Nematic）モードと称される場合がある。

第２捩れ構造から第１捩れ構造への転移、すなわち、液晶分子ＬＭが捩れる回転方向の転移は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとによって液晶層ＬＱに転移電圧を印加することにより行われる。すなわち、転移電圧は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥと間に印加される。なお、上記転移電圧を得るために画素電極ＰＥに与える電圧信号は、特に限定されるものではない。例えば、転移電圧のレベルは、中間調表示のために液晶層ＬＱに印加する電圧レベルに相当している。その他、上記電圧信号の例示として、１Ｈｚ程度の周波数のサイン波などの低い交流信号を用いることにより、短時間で第２捩れ構造から第１捩れ構造に変換することが可能である。

上記のように構成された一実施形態に係る液晶表示装置ＤＳＰによれば、液晶表示装置ＤＳＰはＲＴＮモードと称される液晶表示装置であり、液晶層ＬＱに転移電圧が印加されることにより、液晶分子ＬＭの捩れ構造は、第２捩れ構造（スプレイツイスト構造）から第１捩れ構造（ユニフォームツイスト構造）に転移する。本願発明者は、光反射型の液晶表示装置ＤＳＰに上記ＲＴＮモードを採用することにより、エッジリバースの発生を有効に低減することができることを見出したものである。上記の効果が得られる一要因としては、第１捩れ構造における中間層の液晶分子ＬＭのチルト角は、第２捩れ構造における中間層の液晶分子ＬＭのチルト角より大きいため、例えば、中間層の液晶分子ＬＭの配向方向が電場で反転し難くなるためであると想定される。このため、本実施形態によれば、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
そして、本実施形態ではエッジリバースの発生を低減することができるため、上述した遮光層ＢＭを太く形成する必要は無い。遮光層ＢＭによる外光取り込み量の低下を防止することができる。このため、画像の輝度レベルの低下を抑制することのできる液晶表示装置を得ることができる。なお、エッジリバースの発生を低減することができない場合、遮光層ＢＭを太く形成し、エッジリバースの発生を隠す必要があり得る。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、第１回転方向ＲＯＴ１及び第２回転方向ＲＯＴ２は、上述した実施形態とは逆の回りであってもよい。例えば、図５（ｃ）及び（ｄ）に示す平面視において、第２配向処理方向Ｒ２は、第１配向処理方向Ｒ１から右回りに角度β捩れていてもよい。

画素電極ＰＥの形状は、正方形に限定されるものではなく、種々変形可能であり、長方形であってもよい。画素電極ＰＥの形状は、矩形状以外の形状であってもよい。これらの場合であっても、上述した実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

単位画素ＵＰＸは、ＲＧＢＷ正方画素（ＲＧＢＷの４個の正方形の画素が正方配列化された画素）に限らず、種々変形可能であり、例えば、いわゆるＲＧＢＷ縦ストライプ画素（ＲＧＢＷの４個の長方形の画素（画素電極）がストライプ状に配列された画素）で構成されていてもよい。
また、単位画素ＵＰＸは、いわゆるＲＧＢ縦ストライプ画素（一般的な３原色であるＲＧＢの３個の長方形の画素（画素電極）がストライプ状に配列された画素）で構成されていてもよい。単位画素ＵＰＸは、さらに、Ｙ（黄色）画素や、Ｗ画素及びＹ画素の両方を備えた４色以上の画素で構成されていてもよい。

液晶表示パネルＰＮＬの極性反転駆動は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形可能である、任意の１フレーム期間に、隣り合う画素電極ＰＥの極性を異ならせて駆動する場合、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
上述した実施形態は、上述した液晶表示装置に限定されるものではなく、各種の液晶表示装置に適用可能である。

ＤＳＰ…液晶表示装置
ＰＮＬ…液晶表示パネル １００…第１基板 ２００…第２基板 ＬＱ…液晶層
ＳＷ…スイッチング素子 ＰＥ…画素電極 ＣＥ…対向電極
ＡＬ１…第１配向膜 ＡＬ２…第２配向膜
Ｒ１…第１配向処理方向 Ｒ２…第２配向処理方向
ＬＭ…液晶分子 ＲＯＴ１…第１回転方向 ＲＯＴ２…第２回転方向
α，β，γ…角度 ｐ…らせんピッチ ｄ…厚み Δｎ…屈折率異方性
Ａ…間隔

Claims (11)

1. 液晶層と、
   光反射型の第１画素電極と、前記液晶層に接し第１配向処理が施された第１配向膜と、を有する第１基板と、
   前記第１画素電極と対向した対向電極と、前記液晶層に接し第２配向処理が施された第２配向膜と、を有する第２基板と、を備え、
   前記第１配向処理が施された方向は、前記第２配向処理が施された方向から第２回転方向に１１０°乃至１３０°の範囲内に捩れ、
   前記液晶層は、前記第２配向膜から前記第１配向膜に向かって前記第２回転方向に捩じる力を液晶分子に付与する光学活性物質を含有する液晶材料で形成されている、液晶表示装置。
2. 前記液晶分子が捩れる回転方向は、前記第１画素電極と前記対向電極とによって前記液晶層に転移電圧を印加することにより転移し、
   前記液晶分子が捩れる回転方向が転移した状態において、前記液晶分子は、前記第２回転方向とは反対の回りの第１回転方向に前記第２配向膜から前記第１配向膜に向かって捩れる、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶分子が捩れる回転方向が転移する前の状態において、前記液晶層の中間層のダイレクタは、前記第１配向膜の平面及び前記第２配向膜の平面に対して略平行に配向し、
   前記液晶分子が捩れる回転方向が転移した状態において、前記液晶層の中間層のダイレクタは、前記第１配向膜の平面及び前記第２配向膜の平面に対して略垂直に配向する、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶材料のらせんピッチをｐ、前記液晶層の厚みをｄとすると、
   ０．１２５≦ｄ／ｐ≦０．３
   である、請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶層の厚みは、２．５乃至２．９μｍの範囲内である、請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶材料の屈折率異方性をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとすると、
   ０．１２５≦Δｎｄ≦０．２３２である、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板は、前記第１画素電極に間隔を置いて位置し前記対向電極と対向し前記第１画素電極に与えられる第１画像信号の極性とは逆の極性の第２画像信号が与えられる光反射型の第２画素電極をさらに有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１画素電極と前記第２画素電極との間の間隔は３乃至５μｍの範囲内である、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１基板は、前記第１画素電極を有し第１色の画像を表示する第１画素と、前記第１画素に第１方向に隣合い光反射型の第２画素電極を有し前記第１色とは異なる第２色の画像を表示する第２画素と、前記第１画素に前記第１方向に交差する第２方向に隣合い光反射型の第３画素電極を有し前記第１色及び第２色とは異なる第３色の画像を表示する第３画素と、前記第２画素に前記第２方向に隣合い前記第３画素に前記第１方向に隣合い光反射型の第４画素電極を有し前記第１色、前記第２色及び前記第３色とは異なる第４色の画像を表示する第４画素と、を含んだ単位画素をさらに有し、
   前記対向電極は、前記第２画素電極、前記第３画素電極及び前記第４画素電極とさらに対向している、請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１配向処理が施された方向と前記第１方向とが成す鋭角は、１１．５°乃至２１．５°の範囲内である、請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記液晶材料は、正の誘電率異方性を有し、ネマティック液晶材料を利用している請求項１に記載の液晶表示装置。

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