液晶表示装置
【課題】液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】この液晶表示装置１００は、共通電極１ｅおよび画素電極１ｄを含む一方基板１０と、一方基板１０と液晶１２を挟んで設けられた他方基板２０とを備え、液晶１２は、誘電率異方性Δεが負であり、一方基板１０と他方基板２０とのギャップ長ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎとギャップ長ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定されている。
【解決手段】この液晶表示装置１００は、共通電極１ｅおよび画素電極１ｄを含む一方基板１０と、一方基板１０と液晶１２を挟んで設けられた他方基板２０とを備え、液晶１２は、誘電率異方性Δεが負であり、一方基板１０と他方基板２０とのギャップ長ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎとギャップ長ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定されている。
【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、一方の基板に共通電極および画素電極を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方基板に共通電極および画素電極を備えるとともに、基板表面と略平行な方向の電界を液晶に印加する横電界方式の液晶表示装置が知られている。この従来の液晶表示装置では、横方向の電界によって液晶分子が基板表面と略平行な面に沿って駆動（回転）するようにして配向される一方で、外部からの静電気により発生する電界に反応して、たとえば、基板と直交する方向などの基板表面と平行な方向以外の方向に沿って駆動する場合がある。このため、静電気に起因して駆動した液晶に対応する領域において配向不良が発生し、その分、透過率が低下するという不都合があった。
【０００３】
そこで、従来、このような静電気に起因した透過率の低下を抑制するための液晶表示装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、共通電極と画素電極とを備えた一方基板、および、他方基板の間に液晶層が配置された液晶表示装置が開示されている。上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、一方基板および他方基板には、それぞれ、液晶層に接する側とは反対側の表面に偏光板が配置されているとともに、他方基板と偏光板との間に導電層が配置されている。そして、この導電層が外部からの静電気に対するシールドとして機能することにより、外部からの静電気に起因して液晶分子に配向不良が発生することが抑制されるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―１４９０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、静電気に起因して液晶分子に配向不良が発生することを抑制するために他方基板と偏光板との間に導電層を配置しているため、その分、透過率が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能な液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、誘電率異方性Δεが負である液晶を最適な設定により用いると、「液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能」であることを見出した。すなわち、この発明の一の局面による液晶表示装置は、共通電極および画素電極を含む一方基板と、一方基板と液晶を挟んで設けられた他方基板とを備え、液晶は、誘電率異方性Δεが負であり、一方基板と他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎと距離ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定されている。
【０００８】
ここで、液晶分子は、長軸方向（誘電率ε１）と短軸方向（誘電率ε２）とにそれぞれ異なる誘電率を有する（誘電率異方性）という特徴がある。そして、誘電率異方性Δεが負であるということは、液晶分子の長軸方向の誘電率ε１の方が短軸方向の誘電率ε２よりも小さいことを示している（ε１−ε２＜０）。また、液晶分子は、誘電率の最も大きい軸を電界に対して平行にするように反応するものであることから、誘電率異方性Δεが負である液晶は、液晶分子の短軸が電界の方向に向くように回転する特徴を有する。
【０００９】
これに対して、液晶の誘電率異方性Δεが正であるということは、液晶分子の長軸方向の誘電率ε１の方が短軸方向の誘電率ε２よりも大きいことを示している（ε１−ε２＞０）。すなわち、誘電率異方性Δεが正である液晶は、液晶分子の長軸が電界の方向に向くように回転する特徴を有する。したがって、誘電率異方性Δεが正である液晶では、外部からの静電気による電界が発生した場合、液晶分子の長軸方向が静電気による電界の方向（基板表面と平行方向以外の方向）に向くように回転すると考えられる。上記特許文献１に記載の液晶表示装置は、誘電率異方性が正である液晶を用いた際に、外部からの静電気による電界の方向に液晶分子の長軸が向くように回転するのを抑制するための構成であると考えられる。
【００１０】
上記一の局面による液晶表示装置では、上記のように、誘電率異方性Δεが負である液晶を用いることによって、導電層などを別途設けることなく外部からの静電気に起因して配向不良が発生することを抑制しながら、透過率が低下するのを抑制することができる。すなわち、液晶の駆動方式が横電界方式である場合、液晶分子は基板の表面と略平行な方向に長軸が向くように配向されていることから、仮に静電気などにより基板の表面と直交する方向（縦方向）に電界が印加されたとしても、誘電率異方性Δεが負である液晶を用いているので、液晶分子は短軸が縦方向を向くように長軸を回転軸として回転するのみである。したがって、誘電率異方性Δεが負である液晶分子は、常に基板の表面と略平行な方向に長軸が向くように維持されることから、別途導電層などを設けなくても縦方向の電界に起因して配向不良が発生することを抑制できる。したがって、透過率が低下することも抑制することができる。また、誘電率異方性Δεが負である液晶を用いる場合に、一方基板と他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎと距離ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定することによって、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることができる。この透過率を高くすることができる効果については、後述するシミュレーションの結果により検証済みである。
【００１１】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、一方基板と他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定されている。このように一方基板および他方基板の距離ｄが２．５μｍ以下の場合には、誘電率異方性が負である液晶を、Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定すれば、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら確実に透過率を高くすることができる。
【００１２】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、一方基板と他方基板との距離ｄが、２μｍ以下になるように設定されている。このように一方基板と他方基板との距離ｄを２μｍ以下にすれば、距離ｄを小さくした分、液晶の応答性をより高速にすることができる。
【００１３】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、一方基板と他方基板との距離ｄが１．５μｍ以上になるように設定されている。このように一方基板および他方基板の距離ｄが１．５μｍ以上になるように設定すれば、距離ｄをさらに小さくした分、液晶の応答性をさらに高速にすることができる。
【００１４】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、共通電極および画素電極は絶縁膜を介して積層され、液晶側の電極は、スリットを含み、スリットの長辺に対してラビング軸が８５度になるように形成されていてもよい。
【００１５】
この場合、好ましくは、スリットは、複数設けられ、スリット間の距離は、２μｍ以上３μｍ以下に設定されている。このようにスリット間の距離（スリット間の電極の幅）を２μｍ以上３μｍ以下に設定することにより、スリット間の距離を２μｍ未満または３μｍよりも大きくする場合と異なり、画素電極から共通電極にかけて発生する電界の横方向の成分が液晶層を確実に通過させることができる。
【００１６】
この発明の第２の局面による電子機器は、上記した構成を有する液晶表示装置を備える。このように構成すれば、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能な液晶表示装置を含む電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図２〜図５は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の詳細な構成を説明するための図である。まず、図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、横方向の電界を用いるＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード方式の液晶表示装置１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００１９】
本実施形態による液晶表示装置１００は、図１に示すように、表示画面部１と、駆動ＩＣ２と、Ｖドライバ３と、Ｈドライバ４と、バックライト５と、ＣＯＭ６とを備えている。表示画面部１には、複数の副画素（サブピクセル）１ａがマトリックス状に配置されている。また、副画素１ａは、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の色に対応しているとともに、ＲＧＢの各色に対応する３つの副画素１ａにより１画素１ｂ（１ピクセル）が構成されている。なお、図１は、図面の簡略化のために１画素分の画素１ｂを図示している。
【００２０】
駆動ＩＣ２は、液晶表示装置１００全体を駆動するための機能を有する。Ｖドライバ３およびＨドライバ４には、それぞれ、複数のゲート線３ａおよびデータ線４ａが接続されている。また、ゲート線３ａおよびデータ線４ａは、互いに直交するように配置されている。Ｖドライバ３は、ゲート線３ａの駆動回路としての機能を有する。また、Ｈドライバ４は、データ線４ａを介して、後述する画素電極１ｄに映像信号を順次供給する機能を有する。また、バックライト５は、副画素１ａの透過領域の光源として構成されている。ＣＯＭ６は、後述する共通電極１ｅの電位を制御する機能を有する。
【００２１】
また、図１および図２に示すように、各副画素１ａは、画素トランジスタ１ｃ（ＴＦＴ）と、画素電極１ｄと、共通電極１ｅと、保持容量１ｆとにより構成されている。画素トランジスタ１ｃのドレイン領域Ｄは、データ線４ａに接続されているとともに、画素トランジスタ１ｃのソース領域Ｓは、画素電極１ｄと保持容量１ｆの一方の電極とに接続されている。また、画素トランジスタ１ｃのゲートＧは、ゲート線３ａに接続されている。また、共通電極１ｅと保持容量１ｆの他方の電極とは、それぞれ、ＣＯＭ６に接続されている。また、図２に示すように、画素電極１ｄには、複数のスリット１ｇが形成されている。また、スリット１ｇ間の距離Ｌ（スリット１ｇ間の電極幅）は、約２μｍ以上約３μｍ以下に設定されている。また、画素電極１ｄの厚みｔは、約０．０５ｎｍ以上約０．１ｎｍ以下に設定されている。なお、保持容量１ｆは、後述の絶縁膜１１を共通電極１ｅと画素電極１ｄとの間に設けることによって形成される容量値で十分の場合は、上記の一方の電極と他方の電極は設けなくてもよい。
【００２２】
また、図３に示すように、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅは、ともに一方基板１０に形成されている。具体的には、一方基板１０上に共通電極１ｅが形成されているとともに、共通電極１ｅの上方に絶縁膜１１を介して画素電極１ｄが形成されている。また、一方基板１０に対向するように他方基板２０が形成されているとともに、一方基板１０と他方基板２０とに挟まれる領域には液晶１２が充填されている。また、画素電極１ｄおよび絶縁膜１１の表面と、他方基板２０の液晶１２に接触する側の表面とをそれぞれ覆うように配向膜（図示せず）が設けられている。また、一方基板１０の配向膜（図示せず）には、図２に示す矢印Ａ方向にラビング処理が施され、他方基板２０の配向膜（図示せず）は矢印Ａ方向と逆方向にラビング処理が施されている。具体的には、ラビング軸とスリット１ｇの長辺との成す角度θが８５度になるように構成され、液晶分子はこの方向に初期配向される。以上の構成により、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間に電圧を印加した場合に、図４に示すように、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間において電界が発生し、画素電極１ｄからスリット１ｇを介して共通電極１ｅに向かう電界が液晶１２に印加され、一方基板１０および他方基板２０の表面に対して平行な方向の電界成分により、液晶１２が短軸方向（図５参照）を回転軸として回転する（図２の矢印Ｒ方向）ように構成されている。
【００２３】
ここで、本実施形態では、液晶１２は、誘電率異方性Δεが負である。これは、図５に示すように、液晶分子の長軸方向に沿った誘電率ε１よりも短軸方向に沿った誘電率ε２の方が大きいもの（ε１−ε２＜０）である。これにより、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間に電圧を印加した場合には、液晶１２は、図４に示すように、長軸方向が画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間の電界の向きに垂直になるように、一方基板１０および他方基板２０に略平行な面で回転する。また、このとき、液晶１２に対して外部からの静電気などに起因した縦方向の電界が印加された場合には、液晶１２の短軸方向が静電気による縦方向の電界に沿った方向に向くのみである。つまり、液晶分子が長軸を回転軸として回転するのみで、長軸が縦方向に向くようには回転しない。したがって、この場合、液晶分子は一方基板１０に平行な方向に沿って配向されるのみとなる。なお、本実施形態では、誘電率異方性Δεが約−３である液晶１２を用いる。
【００２４】
次に、上記実施形態の構成によるＦＦＳモード（横電界方式）の液晶表示装置１００において、誘電率異方性Δεが正の液晶（以下、ポジ液晶）と、誘電率異方性Δεが負の液晶（以下、ネガ液晶）との２種類の液晶に対して行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、比較例としてのポジ液晶を用いた場合と、本実施形態に対応するネガ液晶を用いた場合について、それぞれ、電界の方向に対する液晶分子の配向状態および透過率の変化について検証する。
【００２５】
まず、ポジ液晶を用いた際には、図６に示すように、画素電極１ｄの近傍の液晶分子は、長軸方向を縦方向に向けるように駆動した。具体的には、液晶分子は、一方基板１０に対して略平行な状態から電界の縦方向成分に向かって傾くように、斜めに起き上がった状態になった。また、このとき、透過率分布に示すように、斜めに起き上がった状態の液晶分子がある領域の透過率は、一方基板１０に略平行に配向されている液晶分子がある領域の透過率に比べて大きく低下した。これは、液晶分子が外部からの静電気に反応するとともに、さらに、液晶分子を駆動するために画素電極１ｄからの電界の縦方向の成分（一方基板１０に直交する方向の成分）にも影響を受けていることを示している。このため、透過率のばらつきにより表示画面に表示される明暗の差が大きくなることを示している。
【００２６】
これに対して、ネガ液晶を用いた際には、図７に示すように、基板間に発生している電界の方向に係わらず、液晶分子は、長軸の方向が略一様に一方基板１０と平行な方向を向いた状態に維持されている。これは、液晶分子の誘電率異方性が負であることから液晶分子の短軸方向が電界の方向と平行になるように駆動することを示している。つまり、縦方向成分の電界に対して液晶分子の長軸方向が向くように回転することなく、短軸方向が向くように回転していることを示している。また、このとき、透過率分布に示すように、ポジ液晶を用いた場合に比べて透過率のばらつきが小さいことが判明した。すなわち、ポジ液晶を用いるよりも、明暗の差が生じにくく透過率が高いことが判明した。
【００２７】
以上により、ネガ液晶を用いた場合には、外部からの静電気、および、画素電極１ｄからの電界の縦方向成分の影響による配向不良の発生を抑制しながら駆動することが判明した。また、このとき、ネガ液晶を用いた場合では、ポジ液晶を用いた場合よりも透過率のばらつきが小さく、かつ、透過率が同程度以上になること（図６および図７の透過率分布参照）が判明した。
【００２８】
次に、上記実施形態におけるＦＦＳモード（横電界方式）の液晶表示装置１００において、ポジ液晶と、ネガ液晶とにおけるリタデーション（位相遅延、位相差）の大きさに対する透過率の変化を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。なお、リタデーションとは、屈折率異方性Δｎと、一方基板１０と他方基板２０との間の距離ｄ（以下、ギャップ長ｄ）の積Δｎｄにより表されるものである。ここで、液晶分子は、長軸と短軸とで電子密度が異なることによって２つの屈折率を持つという特徴を有するものであり、この屈折率の差が屈折率異方性Δｎとして表される。このシミュレーションでは、比較例としてのポジ液晶と本実施形態に対応するネガ液晶とについて、それぞれ、ギャップ長ｄを２．５μｍに固定して屈折率異方性Δｎを変化させることによって位相遅延Δｎｄを２８０ｎｍから３５０ｎｍまでの値に変化させた場合の透過率の変化を算出した。
【００２９】
まず、図８に示すように、比較例によるポジ液晶を用いた場合、印加電圧が４．２Ｖの際に透過率が最も高くなった。さらに、図９に示すように、比較例によるポジ液晶を用いた場合、印加電圧が４．２Ｖの際に位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍ以上の範囲において、比較的高い透過率（０．３６３３４７〜０．３６９０９３）が得られる結果となった。これに対して、図１０および図１１に示すように、本実施形態によるネガ液晶を用いた場合、印加電圧が４．２Ｖの際には、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍよりも大きい場合（３０５ｎｍ以上の範囲）に、ポジ液晶を用いた場合と同様の透過率（０．３６２７８５〜０．３８３５７８（透過率約９５％））が得られる結果となった。
【００３０】
これにより、本実施形態によるネガ液晶を用いる際には、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍよりも大きい値になるように設定することによって高い透過率（約９５％）が得られることが判明した。また、ネガ液晶を用いる場合には、比較例によるポジ液晶よりも位相遅延Δｎｄが小さい値でポジ液晶と同等または同等以上の透過率が得られることが判明した。
【００３１】
ここで、ネガ液晶において、位相遅延Δｎｄの範囲について検証する。図１２〜図１５は、上記シミュレーションの実験値のうち、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍ、３２０ｎｍおよび３４０ｎｍのネガ液晶において、印加電圧が４．２Ｖ（透過率約９５％）の際の分光特性および色度を示す図である。ここで、図１２および図１３に示すように、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍのネガ液晶では、透過率が最大（０．３８４４３５）に達する際の波長の大きさは、５３０ｎｍとなった。これに対して、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶では、それぞれ、透過率が最大に達する際の波長の大きさは４８０ｎｍおよび５００ｎｍとなった。これは、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶は透過率が最大になる際の波長の大きさが同程度であるのに対して、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍのネガ液晶は、透過率が最大になる際の波長が位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶よりも大きい値になることを示している。また、図１４および図１５に示すように、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶に比べて、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍのネガ液晶は、色度が黄色の領域に向かう方向にずれている。これらは、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍであるネガ液晶に電圧を印加した際に、白（透明）にならず黄色が表示されることを示している。すなわち、位相遅延Δｎｄが約３４０ｎｍ以上であるネガ液晶を用いた場合には、高い透過率が得られる一方で、白（透明）表示が困難であることが判明した。これは、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍ以上のネガ液晶では、波長分散が大きくなるためであると考えられる。これにより、Δｎｄは３３０ｎｍ未満であることが好ましいと言える。
【００３２】
以上により、本実施形態において、ネガ液晶を用いた際には、白色（透明）で、かつ、高い透過率を得るための値としては、位相遅延Δｎｄが、３００ｎｍよりも大きく、かつ、３３０ｎｍ未満のネガ液晶を用いることが最適であると判明した。
【００３３】
また、具体的に位相遅延Δｎｄを上記の最適値の範囲内（３００ｎｍ＜Δｎｄ＜３３０ｎｍ）にするにあたっては、ギャップ長ｄを小さくするように調整する方法が挙げられる。ここで、上記のようにギャップ長ｄを２．５μｍ（２５００ｎｍ）に固定した場合には、屈折率異方性Δｎが０．１２程度のネガ液晶を用いることにより位相遅延Δｎｄが３００ｎｍ程度となる。また、たとえば、ギャップ長ｄを約２．０μｍ（２０００ｎｍ）に調整した場合には、屈折率異方性Δｎが０．１６程度のネガ液晶を用いることにより位相遅延Δｎｄが３２０ｎｍ程度となる。また、たとえば、ギャップ長ｄを約１．８μｍ（１８００ｎｍ）に調整した場合には、屈折率異方性Δｎが０．１８程度のネガ液晶を用いることにより位相遅延Δｎｄが３２４ｎｍ程度となる。
【００３４】
その一方、ギャップ長ｄを小さくしすぎる（１．５μｍ未満にする）と、液晶層において画素電極１ｄからの電界の横方向成分が少なくなる。これは、画素電極１ｄからの電界の横方向成分が多い領域が液晶層を越えた位置であると考えられるためである。また、ギャップ長ｄを小さくしすぎると、ギャップ長ｄに対する画素電極１ｄの厚みｔ（図３参照）の相対的な割合が大きくなるため、画素電極１ｄの厚みｔに起因して生じる透過率の低下分の影響が大きくなると考えられる。さらに、ギャップ長ｄをより小さくする場合には、その分、屈折率異方性Δｎを大きくする必要がある。Δｎを大きくした場合には、その分だけ液晶の波長分散が大きくなるという不都合があり、波長分散が大きくなると液晶のゆらぎが発生して、画像を表示した際のコントラストを上げることが困難になるという不都合がある。したがって、ギャップ長ｄの大きさは、０．１５μｍ以上に設定するのが好ましい。よって、ギャップ長ｄの大きさを、０．１５μｍ以上で、かつ、２．５μｍ以下に設定しながら、位相遅延Δｎｄを上記最適値（３００ｎｍ＜Δｎｄ＜３３０）にすることが好ましいと考えられる。また、このときの屈折率異方性Δｎは、上記したように、０．１２程度以上０．１８程度以下のネガ液晶を用いることが好ましい。
【００３５】
また、このとき、ギャップ長ｄを小さくした分、液晶分子の高速応答性をより向上させることが可能である。すなわち、ギャップ長ｄを小さくして位相遅延Δｎｄを小さくすることにより、ネガ液晶の高速応答性を実現させながら、ポジ液晶を用いる場合よりも高い透過率を得ることが可能となる。
【００３６】
以上により、ネガ液晶を用いた場合、位相遅延Δｎｄを、３００ｎｍよりも大きく、かつ、３３０ｎｍ未満の大きさにするとともに、このときのギャップ長ｄを１．５μｍ以上、かつ、２．５μｍ以下の大きさにすることによって、高速応答性および高い透過率を備えた液晶表示装置を得ることが可能であることが判明した。
【００３７】
図１６および図１７は、それぞれ、本発明の一実施形態による液晶表示装置を用いた電子機器の一例および他の例を説明するための図である。次に、図１６および図１７を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置１００を用いた電子機器について説明する。
【００３８】
本発明の一実施形態による液晶表示装置１００は、図１６および図１７に示すように、携帯電話５０およびＰＣ（パーソナルコンピュータ）６０などに用いることが可能である。図１６の携帯電話５０においては、表示画面５０ａに本実施形態における液晶表示装置１００が用いられる。また、図１７のＰＣ６０においては、タッチパネル形式のキーボード６０ａなどの入力部および表示画面６０ｂなどに用いることが可能である。また、周辺回路を液晶パネル内の基板に内蔵することにより部品点数を大幅に減らすとともに、装置本体の軽量化および小型化を行うことが可能になる。
【００３９】
本実施形態では、上記のように、ネガ液晶を用いるとともに、一方基板１０と他方基板２０との距離ｄが２．５μｍ以下で、位相遅延Δｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定することによって、上記のシミュレーションの結果に基づいて、液晶１２の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、ネガ液晶を用いるとともに、ギャップ長ｄが２．５μｍ以下で、ネガ液晶を、位相遅延Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定することによって、上記のシミュレーションの結果に基づいて、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら確実に透過率を高くすることができる。
【００４１】
上記実施形態では、ギャップ長ｄを２μｍ以下に設定するとともに位相遅延Δｎｄを上記シミュレーションにより求めた適正値にすることによって、ギャップ長ｄを小さくした分液晶の応答性をより高くしながら、透過率を高くすることができる。
【００４２】
上記実施形態では、ギャップ長ｄが１．５μｍ以上になるように設定することによって、距離ｄをさらに小さくした分、液晶の応答性をさらに高速にすることができるとともに、ギャップ長を小さくしすぎることに起因して、液晶の透過率が低下することを抑制することができる。
【００４３】
上記実施形態では、スリット１ｇ間の長さＬ（電極幅）を２μｍ以上３μｍ以下に設定することによって、スリット１ｇ間の距離を２μｍ未満または３μｍよりも大きくする場合と異なり、画素電極１ｄから共通電極１ｅにかけて発生する電界の横方向の成分を、確実に液晶層を通過させることができる。
【００４４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４５】
たとえば、上記実施形態では、ＦＦＳモードによる横方向電界モードに本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）モードなど、ＦＦＳモード以外の横方向電界モードにも適用可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、ＦＦＳモードによる横方向電界モードの構成において、絶縁膜を介して上側に画素電極が設けられるとともに下側に共通電極が設けられる構成に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、絶縁膜を介して上側に共通電極が設けられるとともに下側に画素電極が設けられる構成にも適用可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、誘電率異方性Δεが約−３である液晶を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、誘電率異方性Δεが、たとえば約−４など、約−３以外のネガ液晶を用いてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、液晶表示装置を備えた電子機器の一例である携帯電話およびＰＣに本発明における液晶表示装置を備える例を示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示装置を含む他の電子機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による液晶表示装置の画素部分について説明するための平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による液晶表示装置に用いたネガ液晶について説明するための図である。
【図６】比較例による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図８】比較例による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】比較例による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態による液晶表示装置を備えた電子機器の一例について説明する図である。
【図１７】本発明の一実施形態による液晶表示装置を備えた電子機器の他の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ｄ 画素電極
１ｅ 共通電極
１ｇ スリット
１０ 一方基板
１２ 液晶
２０ 他方基板
５０ 携帯電話（電子機器）
６０ ＰＣ（電子機器）
１００ 液晶表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、一方の基板に共通電極および画素電極を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方基板に共通電極および画素電極を備えるとともに、基板表面と略平行な方向の電界を液晶に印加する横電界方式の液晶表示装置が知られている。この従来の液晶表示装置では、横方向の電界によって液晶分子が基板表面と略平行な面に沿って駆動（回転）するようにして配向される一方で、外部からの静電気により発生する電界に反応して、たとえば、基板と直交する方向などの基板表面と平行な方向以外の方向に沿って駆動する場合がある。このため、静電気に起因して駆動した液晶に対応する領域において配向不良が発生し、その分、透過率が低下するという不都合があった。
【０００３】
そこで、従来、このような静電気に起因した透過率の低下を抑制するための液晶表示装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、共通電極と画素電極とを備えた一方基板、および、他方基板の間に液晶層が配置された液晶表示装置が開示されている。上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、一方基板および他方基板には、それぞれ、液晶層に接する側とは反対側の表面に偏光板が配置されているとともに、他方基板と偏光板との間に導電層が配置されている。そして、この導電層が外部からの静電気に対するシールドとして機能することにより、外部からの静電気に起因して液晶分子に配向不良が発生することが抑制されるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―１４９０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、静電気に起因して液晶分子に配向不良が発生することを抑制するために他方基板と偏光板との間に導電層を配置しているため、その分、透過率が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能な液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、誘電率異方性Δεが負である液晶を最適な設定により用いると、「液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能」であることを見出した。すなわち、この発明の一の局面による液晶表示装置は、共通電極および画素電極を含む一方基板と、一方基板と液晶を挟んで設けられた他方基板とを備え、液晶は、誘電率異方性Δεが負であり、一方基板と他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎと距離ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定されている。
【０００８】
ここで、液晶分子は、長軸方向（誘電率ε１）と短軸方向（誘電率ε２）とにそれぞれ異なる誘電率を有する（誘電率異方性）という特徴がある。そして、誘電率異方性Δεが負であるということは、液晶分子の長軸方向の誘電率ε１の方が短軸方向の誘電率ε２よりも小さいことを示している（ε１−ε２＜０）。また、液晶分子は、誘電率の最も大きい軸を電界に対して平行にするように反応するものであることから、誘電率異方性Δεが負である液晶は、液晶分子の短軸が電界の方向に向くように回転する特徴を有する。
【０００９】
これに対して、液晶の誘電率異方性Δεが正であるということは、液晶分子の長軸方向の誘電率ε１の方が短軸方向の誘電率ε２よりも大きいことを示している（ε１−ε２＞０）。すなわち、誘電率異方性Δεが正である液晶は、液晶分子の長軸が電界の方向に向くように回転する特徴を有する。したがって、誘電率異方性Δεが正である液晶では、外部からの静電気による電界が発生した場合、液晶分子の長軸方向が静電気による電界の方向（基板表面と平行方向以外の方向）に向くように回転すると考えられる。上記特許文献１に記載の液晶表示装置は、誘電率異方性が正である液晶を用いた際に、外部からの静電気による電界の方向に液晶分子の長軸が向くように回転するのを抑制するための構成であると考えられる。
【００１０】
上記一の局面による液晶表示装置では、上記のように、誘電率異方性Δεが負である液晶を用いることによって、導電層などを別途設けることなく外部からの静電気に起因して配向不良が発生することを抑制しながら、透過率が低下するのを抑制することができる。すなわち、液晶の駆動方式が横電界方式である場合、液晶分子は基板の表面と略平行な方向に長軸が向くように配向されていることから、仮に静電気などにより基板の表面と直交する方向（縦方向）に電界が印加されたとしても、誘電率異方性Δεが負である液晶を用いているので、液晶分子は短軸が縦方向を向くように長軸を回転軸として回転するのみである。したがって、誘電率異方性Δεが負である液晶分子は、常に基板の表面と略平行な方向に長軸が向くように維持されることから、別途導電層などを設けなくても縦方向の電界に起因して配向不良が発生することを抑制できる。したがって、透過率が低下することも抑制することができる。また、誘電率異方性Δεが負である液晶を用いる場合に、一方基板と他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎと距離ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定することによって、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることができる。この透過率を高くすることができる効果については、後述するシミュレーションの結果により検証済みである。
【００１１】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、一方基板と他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定されている。このように一方基板および他方基板の距離ｄが２．５μｍ以下の場合には、誘電率異方性が負である液晶を、Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定すれば、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら確実に透過率を高くすることができる。
【００１２】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、一方基板と他方基板との距離ｄが、２μｍ以下になるように設定されている。このように一方基板と他方基板との距離ｄを２μｍ以下にすれば、距離ｄを小さくした分、液晶の応答性をより高速にすることができる。
【００１３】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、一方基板と他方基板との距離ｄが１．５μｍ以上になるように設定されている。このように一方基板および他方基板の距離ｄが１．５μｍ以上になるように設定すれば、距離ｄをさらに小さくした分、液晶の応答性をさらに高速にすることができる。
【００１４】
上記一の局面による液晶表示装置において、好ましくは、共通電極および画素電極は絶縁膜を介して積層され、液晶側の電極は、スリットを含み、スリットの長辺に対してラビング軸が８５度になるように形成されていてもよい。
【００１５】
この場合、好ましくは、スリットは、複数設けられ、スリット間の距離は、２μｍ以上３μｍ以下に設定されている。このようにスリット間の距離（スリット間の電極の幅）を２μｍ以上３μｍ以下に設定することにより、スリット間の距離を２μｍ未満または３μｍよりも大きくする場合と異なり、画素電極から共通電極にかけて発生する電界の横方向の成分が液晶層を確実に通過させることができる。
【００１６】
この発明の第２の局面による電子機器は、上記した構成を有する液晶表示装置を備える。このように構成すれば、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることが可能な液晶表示装置を含む電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図２〜図５は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の詳細な構成を説明するための図である。まず、図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、横方向の電界を用いるＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード方式の液晶表示装置１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００１９】
本実施形態による液晶表示装置１００は、図１に示すように、表示画面部１と、駆動ＩＣ２と、Ｖドライバ３と、Ｈドライバ４と、バックライト５と、ＣＯＭ６とを備えている。表示画面部１には、複数の副画素（サブピクセル）１ａがマトリックス状に配置されている。また、副画素１ａは、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の色に対応しているとともに、ＲＧＢの各色に対応する３つの副画素１ａにより１画素１ｂ（１ピクセル）が構成されている。なお、図１は、図面の簡略化のために１画素分の画素１ｂを図示している。
【００２０】
駆動ＩＣ２は、液晶表示装置１００全体を駆動するための機能を有する。Ｖドライバ３およびＨドライバ４には、それぞれ、複数のゲート線３ａおよびデータ線４ａが接続されている。また、ゲート線３ａおよびデータ線４ａは、互いに直交するように配置されている。Ｖドライバ３は、ゲート線３ａの駆動回路としての機能を有する。また、Ｈドライバ４は、データ線４ａを介して、後述する画素電極１ｄに映像信号を順次供給する機能を有する。また、バックライト５は、副画素１ａの透過領域の光源として構成されている。ＣＯＭ６は、後述する共通電極１ｅの電位を制御する機能を有する。
【００２１】
また、図１および図２に示すように、各副画素１ａは、画素トランジスタ１ｃ（ＴＦＴ）と、画素電極１ｄと、共通電極１ｅと、保持容量１ｆとにより構成されている。画素トランジスタ１ｃのドレイン領域Ｄは、データ線４ａに接続されているとともに、画素トランジスタ１ｃのソース領域Ｓは、画素電極１ｄと保持容量１ｆの一方の電極とに接続されている。また、画素トランジスタ１ｃのゲートＧは、ゲート線３ａに接続されている。また、共通電極１ｅと保持容量１ｆの他方の電極とは、それぞれ、ＣＯＭ６に接続されている。また、図２に示すように、画素電極１ｄには、複数のスリット１ｇが形成されている。また、スリット１ｇ間の距離Ｌ（スリット１ｇ間の電極幅）は、約２μｍ以上約３μｍ以下に設定されている。また、画素電極１ｄの厚みｔは、約０．０５ｎｍ以上約０．１ｎｍ以下に設定されている。なお、保持容量１ｆは、後述の絶縁膜１１を共通電極１ｅと画素電極１ｄとの間に設けることによって形成される容量値で十分の場合は、上記の一方の電極と他方の電極は設けなくてもよい。
【００２２】
また、図３に示すように、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅは、ともに一方基板１０に形成されている。具体的には、一方基板１０上に共通電極１ｅが形成されているとともに、共通電極１ｅの上方に絶縁膜１１を介して画素電極１ｄが形成されている。また、一方基板１０に対向するように他方基板２０が形成されているとともに、一方基板１０と他方基板２０とに挟まれる領域には液晶１２が充填されている。また、画素電極１ｄおよび絶縁膜１１の表面と、他方基板２０の液晶１２に接触する側の表面とをそれぞれ覆うように配向膜（図示せず）が設けられている。また、一方基板１０の配向膜（図示せず）には、図２に示す矢印Ａ方向にラビング処理が施され、他方基板２０の配向膜（図示せず）は矢印Ａ方向と逆方向にラビング処理が施されている。具体的には、ラビング軸とスリット１ｇの長辺との成す角度θが８５度になるように構成され、液晶分子はこの方向に初期配向される。以上の構成により、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間に電圧を印加した場合に、図４に示すように、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間において電界が発生し、画素電極１ｄからスリット１ｇを介して共通電極１ｅに向かう電界が液晶１２に印加され、一方基板１０および他方基板２０の表面に対して平行な方向の電界成分により、液晶１２が短軸方向（図５参照）を回転軸として回転する（図２の矢印Ｒ方向）ように構成されている。
【００２３】
ここで、本実施形態では、液晶１２は、誘電率異方性Δεが負である。これは、図５に示すように、液晶分子の長軸方向に沿った誘電率ε１よりも短軸方向に沿った誘電率ε２の方が大きいもの（ε１−ε２＜０）である。これにより、画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間に電圧を印加した場合には、液晶１２は、図４に示すように、長軸方向が画素電極１ｄおよび共通電極１ｅ間の電界の向きに垂直になるように、一方基板１０および他方基板２０に略平行な面で回転する。また、このとき、液晶１２に対して外部からの静電気などに起因した縦方向の電界が印加された場合には、液晶１２の短軸方向が静電気による縦方向の電界に沿った方向に向くのみである。つまり、液晶分子が長軸を回転軸として回転するのみで、長軸が縦方向に向くようには回転しない。したがって、この場合、液晶分子は一方基板１０に平行な方向に沿って配向されるのみとなる。なお、本実施形態では、誘電率異方性Δεが約−３である液晶１２を用いる。
【００２４】
次に、上記実施形態の構成によるＦＦＳモード（横電界方式）の液晶表示装置１００において、誘電率異方性Δεが正の液晶（以下、ポジ液晶）と、誘電率異方性Δεが負の液晶（以下、ネガ液晶）との２種類の液晶に対して行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、比較例としてのポジ液晶を用いた場合と、本実施形態に対応するネガ液晶を用いた場合について、それぞれ、電界の方向に対する液晶分子の配向状態および透過率の変化について検証する。
【００２５】
まず、ポジ液晶を用いた際には、図６に示すように、画素電極１ｄの近傍の液晶分子は、長軸方向を縦方向に向けるように駆動した。具体的には、液晶分子は、一方基板１０に対して略平行な状態から電界の縦方向成分に向かって傾くように、斜めに起き上がった状態になった。また、このとき、透過率分布に示すように、斜めに起き上がった状態の液晶分子がある領域の透過率は、一方基板１０に略平行に配向されている液晶分子がある領域の透過率に比べて大きく低下した。これは、液晶分子が外部からの静電気に反応するとともに、さらに、液晶分子を駆動するために画素電極１ｄからの電界の縦方向の成分（一方基板１０に直交する方向の成分）にも影響を受けていることを示している。このため、透過率のばらつきにより表示画面に表示される明暗の差が大きくなることを示している。
【００２６】
これに対して、ネガ液晶を用いた際には、図７に示すように、基板間に発生している電界の方向に係わらず、液晶分子は、長軸の方向が略一様に一方基板１０と平行な方向を向いた状態に維持されている。これは、液晶分子の誘電率異方性が負であることから液晶分子の短軸方向が電界の方向と平行になるように駆動することを示している。つまり、縦方向成分の電界に対して液晶分子の長軸方向が向くように回転することなく、短軸方向が向くように回転していることを示している。また、このとき、透過率分布に示すように、ポジ液晶を用いた場合に比べて透過率のばらつきが小さいことが判明した。すなわち、ポジ液晶を用いるよりも、明暗の差が生じにくく透過率が高いことが判明した。
【００２７】
以上により、ネガ液晶を用いた場合には、外部からの静電気、および、画素電極１ｄからの電界の縦方向成分の影響による配向不良の発生を抑制しながら駆動することが判明した。また、このとき、ネガ液晶を用いた場合では、ポジ液晶を用いた場合よりも透過率のばらつきが小さく、かつ、透過率が同程度以上になること（図６および図７の透過率分布参照）が判明した。
【００２８】
次に、上記実施形態におけるＦＦＳモード（横電界方式）の液晶表示装置１００において、ポジ液晶と、ネガ液晶とにおけるリタデーション（位相遅延、位相差）の大きさに対する透過率の変化を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。なお、リタデーションとは、屈折率異方性Δｎと、一方基板１０と他方基板２０との間の距離ｄ（以下、ギャップ長ｄ）の積Δｎｄにより表されるものである。ここで、液晶分子は、長軸と短軸とで電子密度が異なることによって２つの屈折率を持つという特徴を有するものであり、この屈折率の差が屈折率異方性Δｎとして表される。このシミュレーションでは、比較例としてのポジ液晶と本実施形態に対応するネガ液晶とについて、それぞれ、ギャップ長ｄを２．５μｍに固定して屈折率異方性Δｎを変化させることによって位相遅延Δｎｄを２８０ｎｍから３５０ｎｍまでの値に変化させた場合の透過率の変化を算出した。
【００２９】
まず、図８に示すように、比較例によるポジ液晶を用いた場合、印加電圧が４．２Ｖの際に透過率が最も高くなった。さらに、図９に示すように、比較例によるポジ液晶を用いた場合、印加電圧が４．２Ｖの際に位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍ以上の範囲において、比較的高い透過率（０．３６３３４７〜０．３６９０９３）が得られる結果となった。これに対して、図１０および図１１に示すように、本実施形態によるネガ液晶を用いた場合、印加電圧が４．２Ｖの際には、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍよりも大きい場合（３０５ｎｍ以上の範囲）に、ポジ液晶を用いた場合と同様の透過率（０．３６２７８５〜０．３８３５７８（透過率約９５％））が得られる結果となった。
【００３０】
これにより、本実施形態によるネガ液晶を用いる際には、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍよりも大きい値になるように設定することによって高い透過率（約９５％）が得られることが判明した。また、ネガ液晶を用いる場合には、比較例によるポジ液晶よりも位相遅延Δｎｄが小さい値でポジ液晶と同等または同等以上の透過率が得られることが判明した。
【００３１】
ここで、ネガ液晶において、位相遅延Δｎｄの範囲について検証する。図１２〜図１５は、上記シミュレーションの実験値のうち、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍ、３２０ｎｍおよび３４０ｎｍのネガ液晶において、印加電圧が４．２Ｖ（透過率約９５％）の際の分光特性および色度を示す図である。ここで、図１２および図１３に示すように、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍのネガ液晶では、透過率が最大（０．３８４４３５）に達する際の波長の大きさは、５３０ｎｍとなった。これに対して、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶では、それぞれ、透過率が最大に達する際の波長の大きさは４８０ｎｍおよび５００ｎｍとなった。これは、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶は透過率が最大になる際の波長の大きさが同程度であるのに対して、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍのネガ液晶は、透過率が最大になる際の波長が位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶よりも大きい値になることを示している。また、図１４および図１５に示すように、位相遅延Δｎｄが３００ｎｍおよび３２０ｎｍのネガ液晶に比べて、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍのネガ液晶は、色度が黄色の領域に向かう方向にずれている。これらは、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍであるネガ液晶に電圧を印加した際に、白（透明）にならず黄色が表示されることを示している。すなわち、位相遅延Δｎｄが約３４０ｎｍ以上であるネガ液晶を用いた場合には、高い透過率が得られる一方で、白（透明）表示が困難であることが判明した。これは、位相遅延Δｎｄが３４０ｎｍ以上のネガ液晶では、波長分散が大きくなるためであると考えられる。これにより、Δｎｄは３３０ｎｍ未満であることが好ましいと言える。
【００３２】
以上により、本実施形態において、ネガ液晶を用いた際には、白色（透明）で、かつ、高い透過率を得るための値としては、位相遅延Δｎｄが、３００ｎｍよりも大きく、かつ、３３０ｎｍ未満のネガ液晶を用いることが最適であると判明した。
【００３３】
また、具体的に位相遅延Δｎｄを上記の最適値の範囲内（３００ｎｍ＜Δｎｄ＜３３０ｎｍ）にするにあたっては、ギャップ長ｄを小さくするように調整する方法が挙げられる。ここで、上記のようにギャップ長ｄを２．５μｍ（２５００ｎｍ）に固定した場合には、屈折率異方性Δｎが０．１２程度のネガ液晶を用いることにより位相遅延Δｎｄが３００ｎｍ程度となる。また、たとえば、ギャップ長ｄを約２．０μｍ（２０００ｎｍ）に調整した場合には、屈折率異方性Δｎが０．１６程度のネガ液晶を用いることにより位相遅延Δｎｄが３２０ｎｍ程度となる。また、たとえば、ギャップ長ｄを約１．８μｍ（１８００ｎｍ）に調整した場合には、屈折率異方性Δｎが０．１８程度のネガ液晶を用いることにより位相遅延Δｎｄが３２４ｎｍ程度となる。
【００３４】
その一方、ギャップ長ｄを小さくしすぎる（１．５μｍ未満にする）と、液晶層において画素電極１ｄからの電界の横方向成分が少なくなる。これは、画素電極１ｄからの電界の横方向成分が多い領域が液晶層を越えた位置であると考えられるためである。また、ギャップ長ｄを小さくしすぎると、ギャップ長ｄに対する画素電極１ｄの厚みｔ（図３参照）の相対的な割合が大きくなるため、画素電極１ｄの厚みｔに起因して生じる透過率の低下分の影響が大きくなると考えられる。さらに、ギャップ長ｄをより小さくする場合には、その分、屈折率異方性Δｎを大きくする必要がある。Δｎを大きくした場合には、その分だけ液晶の波長分散が大きくなるという不都合があり、波長分散が大きくなると液晶のゆらぎが発生して、画像を表示した際のコントラストを上げることが困難になるという不都合がある。したがって、ギャップ長ｄの大きさは、０．１５μｍ以上に設定するのが好ましい。よって、ギャップ長ｄの大きさを、０．１５μｍ以上で、かつ、２．５μｍ以下に設定しながら、位相遅延Δｎｄを上記最適値（３００ｎｍ＜Δｎｄ＜３３０）にすることが好ましいと考えられる。また、このときの屈折率異方性Δｎは、上記したように、０．１２程度以上０．１８程度以下のネガ液晶を用いることが好ましい。
【００３５】
また、このとき、ギャップ長ｄを小さくした分、液晶分子の高速応答性をより向上させることが可能である。すなわち、ギャップ長ｄを小さくして位相遅延Δｎｄを小さくすることにより、ネガ液晶の高速応答性を実現させながら、ポジ液晶を用いる場合よりも高い透過率を得ることが可能となる。
【００３６】
以上により、ネガ液晶を用いた場合、位相遅延Δｎｄを、３００ｎｍよりも大きく、かつ、３３０ｎｍ未満の大きさにするとともに、このときのギャップ長ｄを１．５μｍ以上、かつ、２．５μｍ以下の大きさにすることによって、高速応答性および高い透過率を備えた液晶表示装置を得ることが可能であることが判明した。
【００３７】
図１６および図１７は、それぞれ、本発明の一実施形態による液晶表示装置を用いた電子機器の一例および他の例を説明するための図である。次に、図１６および図１７を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置１００を用いた電子機器について説明する。
【００３８】
本発明の一実施形態による液晶表示装置１００は、図１６および図１７に示すように、携帯電話５０およびＰＣ（パーソナルコンピュータ）６０などに用いることが可能である。図１６の携帯電話５０においては、表示画面５０ａに本実施形態における液晶表示装置１００が用いられる。また、図１７のＰＣ６０においては、タッチパネル形式のキーボード６０ａなどの入力部および表示画面６０ｂなどに用いることが可能である。また、周辺回路を液晶パネル内の基板に内蔵することにより部品点数を大幅に減らすとともに、装置本体の軽量化および小型化を行うことが可能になる。
【００３９】
本実施形態では、上記のように、ネガ液晶を用いるとともに、一方基板１０と他方基板２０との距離ｄが２．５μｍ以下で、位相遅延Δｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定することによって、上記のシミュレーションの結果に基づいて、液晶１２の配向不良が発生するのを抑制しながら、より透過率を高くすることができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、ネガ液晶を用いるとともに、ギャップ長ｄが２．５μｍ以下で、ネガ液晶を、位相遅延Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定することによって、上記のシミュレーションの結果に基づいて、液晶の配向不良が発生するのを抑制しながら確実に透過率を高くすることができる。
【００４１】
上記実施形態では、ギャップ長ｄを２μｍ以下に設定するとともに位相遅延Δｎｄを上記シミュレーションにより求めた適正値にすることによって、ギャップ長ｄを小さくした分液晶の応答性をより高くしながら、透過率を高くすることができる。
【００４２】
上記実施形態では、ギャップ長ｄが１．５μｍ以上になるように設定することによって、距離ｄをさらに小さくした分、液晶の応答性をさらに高速にすることができるとともに、ギャップ長を小さくしすぎることに起因して、液晶の透過率が低下することを抑制することができる。
【００４３】
上記実施形態では、スリット１ｇ間の長さＬ（電極幅）を２μｍ以上３μｍ以下に設定することによって、スリット１ｇ間の距離を２μｍ未満または３μｍよりも大きくする場合と異なり、画素電極１ｄから共通電極１ｅにかけて発生する電界の横方向の成分を、確実に液晶層を通過させることができる。
【００４４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４５】
たとえば、上記実施形態では、ＦＦＳモードによる横方向電界モードに本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）モードなど、ＦＦＳモード以外の横方向電界モードにも適用可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、ＦＦＳモードによる横方向電界モードの構成において、絶縁膜を介して上側に画素電極が設けられるとともに下側に共通電極が設けられる構成に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、絶縁膜を介して上側に共通電極が設けられるとともに下側に画素電極が設けられる構成にも適用可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、誘電率異方性Δεが約−３である液晶を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、誘電率異方性Δεが、たとえば約−４など、約−３以外のネガ液晶を用いてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、液晶表示装置を備えた電子機器の一例である携帯電話およびＰＣに本発明における液晶表示装置を備える例を示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示装置を含む他の電子機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による液晶表示装置の画素部分について説明するための平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による液晶表示装置に用いたネガ液晶について説明するための図である。
【図６】比較例による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図８】比較例による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】比較例による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態による液晶表示装置におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態による液晶表示装置を備えた電子機器の一例について説明する図である。
【図１７】本発明の一実施形態による液晶表示装置を備えた電子機器の他の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ｄ 画素電極
１ｅ 共通電極
１ｇ スリット
１０ 一方基板
１２ 液晶
２０ 他方基板
５０ 携帯電話（電子機器）
６０ ＰＣ（電子機器）
１００ 液晶表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通電極および画素電極を含む一方基板と、
前記一方基板と液晶を挟んで設けられた他方基板とを備え、
前記液晶は、誘電率異方性Δεが負であり、前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎと前記距離ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが２μｍ以下になるように設定されている、請求項１および２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが１．５μｍ以上になるように設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記共通電極および前記画素電極は絶縁膜を介して積層され、前記液晶側の電極は、スリットを含み、
前記スリットの長辺に対してラビング軸が８５度になるように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スリットは、複数設けられ、
前記スリット間の距離は、２μｍ以上３μｍ以下に設定されている、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
【請求項１】
共通電極および画素電極を含む一方基板と、
前記一方基板と液晶を挟んで設けられた他方基板とを備え、
前記液晶は、誘電率異方性Δεが負であり、前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、屈折率異方性Δｎと前記距離ｄとの積であるΔｎｄが０．３４μｍ未満になるように設定されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが２．５μｍ以下で、Δｎｄが０．３０よりも大きく、かつ、０．３２以下になるように設定されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが２μｍ以下になるように設定されている、請求項１および２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記一方基板と前記他方基板との距離ｄが１．５μｍ以上になるように設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記共通電極および前記画素電極は絶縁膜を介して積層され、前記液晶側の電極は、スリットを含み、
前記スリットの長辺に対してラビング軸が８５度になるように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スリットは、複数設けられ、
前記スリット間の距離は、２μｍ以上３μｍ以下に設定されている、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−８５９７（Ｐ２０１０−８５９７Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６４０１（Ｐ２００８−１６６４０１）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（３０４０５３８５４）エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
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