(57)【要約】【課題】透過率の面内均一性に優れた液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の液晶表示装置１は、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面に設けられた画素電極１０と、前記第２基板の前記第１基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極１０と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極１０は、互いに離間し且つ互いに電気的に接続された複数のサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃを備え、前記複数のサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれは、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層１０ａ〜１０ｄを備え、それら互いに異なる長手方向が形成するパターンの形状は前記複数のサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃ間で互いに等しく、前記パターンの方位は前記複数のサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃ間で互いに異なっていることを特徴とする。【選択図】　　図２
2004077699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第２基板の前記第１基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、
前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電極と前記共通電極とに挟まれた領域である画素領域を面内方向で隣り合う複数のサブ画素領域へと分割するとともに、それぞれのサブ画素領域内に面内方向で隣り合う複数の縞状領域を形成する液晶表示装置であって、
前記複数の縞状領域のそれぞれは、電界の強さが互いに異なる第１及び第２帯状領域を面内方向に交互に及び繰り返し配列してなり、
前記複数のサブ画素領域のそれぞれにおいて、前記第１帯状領域の長手方向は前記複数の縞状領域の少なくとも２つの間で互いに異なり、
それら互いに異なる長手方向が形成するパターンの形状は前記複数のサブ画素領域間で互いに等しく、
前記パターンの方位は前記複数のサブ画素領域間で互いに異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第２基板の前記第１基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、
前記画素電極は、互いに離間し且つ互いに電気的に接続された複数のサブ画素電極を備え、
前記複数のサブ画素電極のそれぞれは、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、
それら互いに異なる長手方向が形成するパターンの形状は前記複数のサブ画素電極間で互いに等しく、
前記パターンの方位は前記複数のサブ画素電極間で互いに異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１及び第２基板の少なくとも一方の外面に対向して配置された偏光板をさらに具備し、前記液晶層に直線偏光または楕円偏光を入射させるように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶材料を含有したことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素電極及び前記共通電極のそれぞれの上に垂直配向性を有する配向膜をさらに具備したことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型であり且つ低消費電力であるなどの様々な特徴を有しており、ワープロ、ノート型パソコン、携帯電話、及びカーナビゲーションシステムなどのディスプレイとして広く使用されている。このような液晶表示装置では、現在、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）などの能動素子をスイッチング素子として使用するとともにネマチック液晶を用いたＴＦＴ−ＴＮモードを主に利用している。この表示モードを利用した液晶表示装置では、１０インチ程度の画面サイズとフルカラー表示とが実現されており、そのような液晶表示装置は情報端末用ディスプレイなどとして利用されている。
【０００３】
しかしながら、ＴＮモードの液晶表示装置にフルカラー表示可能な構成を採用した場合、視野角が極めて狭くなるという問題を生じる。また、動画を表示した際に尾引き現象を生じ、動画表示品位が低いという問題がある。このような理由から、ネマチック液晶を用いた液晶表示装置の用途は制限されている。
【０００４】
近年、液晶表示装置は、デスクトップコンピュータやワークステーションなどのモニタに加え、テレビなどへの応用が要求され始めている。上述したＴＮモードでは、そのような用途に要求される視野角特性と応答速度とを実現することができず、そのため、ネマチック液晶を用いたＯＣＢモード、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、及びＩＰＳモードや、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）モード及び反強誘電性液晶モードを採用することが検討されている。
【０００５】
これら表示モードのうち、ＶＡＮモードでは、従来のＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードよりも速い応答速度を得ることができ、しかも、垂直配向のため静電気破壊などの不良を発生させるラビング処理が不要である。なかでも、各画素領域を液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインへと分割したマルチドメイン型ＶＡＮモードは、視野角の補償設計が比較的容易なことから特に注目を集めている。
【０００６】
ところで、液晶表示装置では、セルギャップの面内均一性が低いと、透過率の面内均一性が低下する。従来から、透過率に関して高い面内均一性を実現すべく、粒状スペーサや柱状スペーサなどを利用しているが、スペーサだけで透過率の面内均一性を高めるには限界がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透過率の面内均一性に優れた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第２基板の前記第１基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加した場合に、前記液晶層の前記画素電極と前記共通電極とに挟まれた領域である画素領域を面内方向で隣り合う複数のサブ画素領域へと分割するとともに、それぞれのサブ画素領域内に面内方向で隣り合う複数の縞状領域を形成する液晶表示装置であって、前記複数の縞状領域のそれぞれは、電界の強さが互いに異なる第１及び第２帯状領域を面内方向に交互に及び繰り返し配列してなり、前記複数のサブ画素領域のそれぞれにおいて、前記第１帯状領域の長手方向は前記複数の縞状領域の少なくとも２つの間で互いに異なり、それら互いに異なる長手方向が形成するパターンの形状は前記複数のサブ画素領域間で互いに等しく、前記パターンの方位は前記複数のサブ画素領域間で互いに異なっていることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の側面によると、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面に設けられた画素電極と、前記第２基板の前記第１基板との対向面に設けられた共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記画素電極は、互いに離間し且つ互いに電気的に接続された複数のサブ画素電極を備え、前記複数のサブ画素電極のそれぞれは、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された複数の櫛形導電層を備え、それら互いに異なる長手方向が形成するパターンの形状は前記複数のサブ画素電極間で互いに等しく、前記パターンの方位は前記複数のサブ画素電極間で互いに異なっていることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図１に示す液晶表示装置１は、ＶＡＮ型の液晶表示装置であって、アクティブマトリクス基板（或いは、アレイ基板）２と対向基板３との間に液晶層４を挟持させた構造を有している。これらアクティブマトリクス基板２と対向基板３との間隔は図示しないスペーサによって一定に維持されている。また、この液晶表示装置１の両面には、偏光フィルム５が貼り付けられている。
【００１２】
アクティブマトリクス基板２は、ガラス基板のような透明基板７を有している。透明基板７の一方の主面上には配線及びスイッチング素子８が形成されている。また、それらの上には、カラーフィルタ層９、画素電極１０、及び配向膜１１が順次形成されている。
【００１３】
透明基板７上に形成する配線は、アルミニウム、モリブデン、及び銅などからなる走査線、信号線、及び補助容量線などである。また、スイッチング素子８は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、及びタンタルなどをメタル層としたＴＦＴであり、走査線及び信号線などの配線並びに画素電極１０と接続されている。アクティブマトリクス基板２では、このような構成により、所望の画素電極１０に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。
【００１４】
カラーフィルタ層９は、青、緑、赤色の着色層９ａ〜９ｃで構成されている。カラーフィルタ層９には、コンタクトホールが設けられており、画素電極１０は、このコンタクトホールを介してスイッチング素子８と接続されている。着色層９ａ〜９ｃは、着色染料や着色顔料を含有した感光性樹脂を用いて形成することができる。
【００１５】
画素電極１０は、ＩＴＯのような透明導電材料で構成され得る。画素電極１０は、例えばスパッタリング法などにより薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてその薄膜をパターニングすることにより形成することができる。
【００１６】
画素電極１０上に形成する配向膜１１は、ポリイミドなどの透明樹脂からなる薄膜で構成されている。なお、本実施形態では、この配向膜１１には、ラビング処理は施さずに垂直配向性を付与している。
【００１７】
対向基板３は、ガラス基板のような透明基板１５上に、共通電極１６及び配向膜１７を順次形成した構造を有している。これら共通電極１６及び配向膜１７は、アクティブマトリクス基板２に設けた画素電極１０及び配向膜１１と同様の材料で形成され得る。なお、本実施形態では、共通電極１６は平坦な連続膜として形成されている。
【００１８】
図２（ａ）は、図１に示す液晶表示装置１で利用可能な画素電極構造の一例を概略的に示す平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す画素電極１０の一部を拡大して示す平面図である。
【００１９】
図２（ａ）に示す画素電極１０は、３つのサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃで構成されている。また、サブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれは、図２（ｂ）に示すように、櫛歯の長手方向が互いに異なり且つ互いに電気的に接続された４つ櫛形導電層１０ａ〜１０ｄで構成されている。画素電極１０を構成するそれぞれの櫛形導電層１０ａ〜１０ｄは、櫛歯部１０−１とスリット部１０−２とを交互に及び繰り返し配列した構造を有している。
【００２０】
図１に示す液晶表示装置１では、このような構成を採用することにより、画素領域を、画素電極１０を構成するサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃに対応して３つのサブ画素領域に分割するとともに、それぞれのサブ画素領域を、櫛形導電層１０ａ〜１０ｄに対応して、液晶分子２５のチルト方向が互いに異なる４つのドメインへと分割することができる。これについては、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。
【００２１】
図３（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す液晶表示装置１に図２（ａ），（ｂ）に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図３（ａ），（ｃ）は平面図であり、図３（ｂ），（ｄ）は図３（ａ），（ｃ）に示す構造を図中下側から見た側面図である。また、図３（ａ）〜（ｄ）では、簡略化のため、幾つかの構成要素を省略している。
【００２２】
画素電極１０と共通電極１６との間に電圧を印加していない場合、配向膜１１，１７は、液晶層４を構成する液晶分子２５，具体的には誘電率異方性が負の液晶分子，にそれらを垂直配向させるように作用する。そのため、液晶分子２５は、それらの長軸が配向膜１１の膜面に対してほぼ垂直となるように配向する。
【００２３】
画素電極１０と共通電極１６との間に比較的低い第１電圧を印加すると、画素電極１０に設けたスリット部１０−２の上方には漏れ電界が生じる。そのため、そこでは、電気力線は図３（ｂ）に示すように傾く。
【００２４】
画素電極１０と共通電極１６との間に電圧を印加することによって生じる電界はその電気力線に垂直な方向に液晶分子２５を配向させるように作用する。したがって、液晶分子２５は、配向膜１１，１７及び電界からの作用によって、図３（ａ）に示すように配向しようとする。
【００２５】
しかしながら、図３（ａ）に示す状態では、右側の液晶分子２５の配向状態と左側の液晶分子２５の配向状態とが干渉し合う。そのため、液晶分子２５は、図中、上向きまたは下向きにチルト方向を変化させて、より安定な配向状態をとろうとする。
【００２６】
ここで、図３（ａ）に示すように、櫛歯部１０−１及びその近傍が、図中、上下方向に関して対称的な（或いは、等方的な）形状を有しているとする。この場合、液晶分子２５が、矢印３１で示すように上向きにチルト方向を変化させる確率と、矢印３２で示すように下向きにチルト方向を変化させる確率とは等しくなる。
【００２７】
これに対し、図３（ｃ）に示すように、櫛歯部１０−１及びその近傍が、図中、上下方向に関して非対称な（或いは、異方的な）形状を有している場合、画素電極１０の両端部間で電気力線が非対称となり、同様に、スリット部１０−２の両端部間でも電気力線が非対称になる。そのため、液晶分子２５が矢印３２で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子２５が矢印３１で示す方向に配向した配向状態に比べてより安定となる。その結果、液晶分子２５の平均的なチルト方向（ディレクタ）は、図３（ｃ）に矢印３２で示すように下向きとなる。
【００２８】
画素電極１０と共通電極１６との間に印加する電圧を第１電圧よりも高い第２電圧にまで高めると、配向膜１１，１７が液晶分子２５を垂直配向させようとする作用に対して、電界が液晶分子２５をその電気力線に垂直な方向に配向させようとする作用がより大きくなる。したがって、液晶分子２５は、水平配向に近づく方向にチルト角を変化させる。
【００２９】
ここで、電極１０，１６間に印加する電圧を第２電圧とした場合でも、電極１０，１６間に印加する電圧を第１電圧とした場合と同様に、液晶分子２５が矢印３２で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子２５が矢印３１で示す方向に配向した配向状態に比べてより安定である。そのため、電極１０，１６間に印加する電圧を第１及び第２電圧間で変化させた場合、液晶分子２５のディレクタは櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の配列方向に垂直な面内で変化することとなる。すなわち、電極１０，１６間に印加する電圧を第１及び第２電圧間で変化させた場合、液晶分子２５は、その平均的なチルト方向を櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させる。
【００３０】
したがって、画素電極１０を構成する４つの櫛形導電層１０ａ〜１０ｄ間で櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向を異ならしめることにより、液晶分子２５のチルト方向を図２に示すように維持したまま、そのチルト角を変化させることができる。すなわち、アクティブマトリクス基板２に設けた構造のみで、１つの画素領域内に液晶分子２５のチルト方向が互いに異なる４つのドメインを形成することができる。また、本実施形態では、液晶分子２５の平均的なチルト方向を櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させることができるため、より速い応答速度を実現することができるのに加え、配向不良が発生し難く、良好な配向分割が可能である。
【００３１】
さて、本実施形態では、図２に示すように、櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向が形成するパターンの形状をサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃ間で同一としている。なお、図２において、それら長手方向が形成するパターンは十字状に交差した一対の両矢印で示されている。また、本実施形態では、櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向が形成するパターンの方位をサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃ間で異ならしめている。
【００３２】
すなわち、図２の構造では、櫛形導電層１０ａ，１０ｄの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向に対して、櫛形導電層１０ｂ，１０ｃの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向が為す角度は、サブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃ間で互いに等しい。また、図２の構造では、サブ画素電極１０Ａの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向は、サブ画素電極１０Ｂの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向に対して時計回りに僅かに回転させた関係にあり、サブ画素電極１０Ｃの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向は、サブ画素電極１０Ｂの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向に対して反時計回りに僅かに回転させた関係にある。
【００３３】
上記の通り、本実施形態に係る液晶表示装置１では、電極１０，１６間に印加する電圧を第１及び第２電圧間で変化させた場合に、液晶分子２５は、その平均的なチルト方向を櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させる。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１では、櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向が互いに異なるドメイン間では、第２電圧印加時における遅相軸も互いに異なる。そのため、例えば、サブ画素電極１０Ａの櫛形導電層１０ａに対応したドメインの遅相軸やサブ画素電極１０Ｃの櫛形導電層１０ａに対応したドメインの遅相軸は、サブ画素電極１０Ｃの櫛形導電層１０ａに対応したドメインの遅相軸に対し、それぞれ、時計回り及び反時計回りに僅かに回転させた関係にある。
【００３４】
液晶表示装置１の個々のドメインの透過率は、第２電圧印加時にそのドメインが入射光と出射光との間に与える位相差に応じて変化し、この位相差は第２電圧印加時におけるドメインの遅相軸方向の屈折率ｎ１とそれに垂直な方向の屈折率ｎ２との差Δｎ＝（ｎ１−ｎ２）とセルギャップｄとの積Δｎ・ｄに比例する。また、或るドメインに直線偏光を入射させる場合を想定すると、そのドメインの透過率は、その遅相軸と入射する直線偏光の振動方向とが為す角度に応じて変化する。したがって、図２に示すような構造を採用すると、セルギャップｄにバラツキを生じたとしても、サブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃに対応したサブ画素領域が補償し合うため、画素領域間で透過率が大きくばらつくことはない。これについては、図４を参照しながらより詳細に説明する。
【００３５】
図４は、図１に示す液晶表示装置１に図２（ａ），（ｂ）に示す構造を採用した場合に得られるセルギャップと透過率との関係の一例を示すグラフである。図中、横軸はセルギャップｄを示し、縦軸は透過率Ｔを示している。また、曲線５１Ａ〜５１Ｃはそれぞれサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃに対応したドメインに関するデータを示し、曲線５２は画素電極１０に対応した画素領域に関するデータ，すなわち、曲線５１Ａ〜５１Ｃで示すデータの平均値，を示している。
【００３６】
サブ画素電極１０Ａ及び１０Ｃの形状や方位をサブ画素電極１０Ｂと等しくした場合、個々の画素領域において、透過率Ｔはセルギャップｄに対して曲線５１Ｂで示すように変化する。そのため、セルギャップｄの変動に対する透過率Ｔの変動が大きい。例えば、図４に示すように、セルギャップｄの設計値からのずれがΔｄである場合、透過率Ｔの設計値からのずれはΔＴ２となる。
【００３７】
図４に曲線５１Ａ〜５１Ｃで示すように、サブ画素電極１０Ａに対応したドメインと、サブ画素電極１０Ｂに対応したドメインと、サブ画素電極１０Ｃに対応したドメインとでは、透過率Ｔが最大となるセルギャップｄが互いに異なっている。そのため、曲線５２で示すように、それらドメインを含んだ画素領域では、セルギャップｄの変動に対する透過率Ｔの変動は小さい。例えば、図４に示すように、セルギャップｄの設計値からのずれがΔｄである場合、透過率Ｔの設計値からのずれはΔＴ１（＜＜ΔＴ２）に過ぎない。
【００３８】
このように、本実施形態によると、セルギャップｄの変動に応じた個々の画素領域の透過率Ｔの変動量を小さくすることができる。したがって、本実施形態によると、透過率Ｔの面内均一性を高めることが可能となる。
【００３９】
上記の通り、本実施形態では、サブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれにおいて櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向が形成するパターンの方位を互いに異ならしめる。サブ画素電極１０Ａにおける上記パターンの方位は、サブ画素電極１０Ｂにおける上記パターンの方位に対して時計回りに５°以上回転させた関係にあることが好ましい。また、サブ画素電極１０Ｃにおける上記パターンの方位は、サブ画素電極１０Ｂにおける上記パターンの方位に対して反時計回りに５°以上回転させた関係にあることが好ましい。これらの角度が小さい場合、通常、サブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃ間で上記パターンの方位を異ならしめる効果が顕著には現われない。
【００４０】
また、サブ画素電極１０Ａにおける上記パターンの方位は、サブ画素電極１０Ｂにおける上記パターンの方位に対して時計回りに４０°以下回転させた関係にあることが好ましい。また、サブ画素電極１０Ｃにおける上記パターンの方位は、サブ画素電極１０Ｂにおける上記パターンの方位に対して反時計回りに４０°以下回転させた関係にあることが好ましい。これらの角度が大きい場合、通常、画素電極１０に対応した画素領域において、セルギャップｄと透過率Ｔとの関係を図４に曲線５２で示すように制御することが困難となる。
【００４１】
本実施形態において、サブ画素電極１０Ｂにおける上記パターンの方位に対してサブ画素電極１０Ａ，１０Ｃにおける上記パターンの方位が為す角度は、青色の着色層９ａに対応した画素電極１０と、緑色の着色層９ｂに対応した画素電極１０と、赤色の着色層９ｃに対応した画素電極１０との少なくとも２つの間で互いに異なっていてもよい。青、緑、赤色は視感度が異なるため、それを考慮して上記角度を設定することができる。
【００４２】
本実施形態では、上記の通り、画素領域内に平面波状の電界の強さの分布を形成するとともにその強さを変化させて液晶層４の光学特性を制御することにより表示を行う。このような制御を行う場合、液晶層４中の櫛歯部１０−１上の部分には、スリット部１０−２上の部分に比べてより強い電界が形成される。そのため、櫛歯部１０−１上の部分では、スリット部１０−２上の部分に比べて、液晶分子２５はより大きく倒れる。すなわち、液晶層４の櫛歯部１０−１上の部分とスリット部１０−２上の部分とでは、液晶分子２５の平均的なチルト角は互いに異なる。このようなチルト角の違いは、光学的な違いとして観察可能である。
【００４３】
図５は、図１に示す液晶表示装置１に図２（ａ），（ｂ）に示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例を示す図である。なお、図５は、電極１０，１６間に第１電圧乃至第２電圧の範囲内の第３電圧を印加した場合に、サブ画素電極１０Ｂに対応したサブ画素領域で観察される平面波状の透過率分布を示している。このように、本実施形態によると、図１乃至図３を参照して説明した特徴は、光学的特徴として観察することも可能である。
【００４４】
図２や図３を参照して説明した構造では、櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の幅を一定としたが、櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の幅をそれらの長手方向に沿って変化させてもよい。
【００４５】
図６は、図１に示す液晶表示装置１で利用可能な画素電極構造の他の例を概略的に示す平面図である。また、図７は、図１に示す液晶表示装置１に図６に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図である。なお、図６では、サブ画素電極１０ｂを構成する４つの櫛形導電層１０ａ〜１０ｄのうち導電層１０ａのみが描かれており、図７では、図６に示す導電層１０ａの一部のみが描かれている。
【００４６】
図６及び図７に示す構造では、櫛歯部１０−１の幅はサブ画素電極１０Ｂの中央部から周縁部に向けて連続的に減少し、スリット部１０−２の幅はサブ画素電極１０Ｂの中央部から周縁部に向けて連続的に増加している。このような構造によると、図７に示すように、櫛歯部１０−１の上端における液晶配向及びスリット部１０−２の下端における液晶配向に加え、櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の両側端における液晶配向も、ディレクタの方向が矢印３２で示す方向となるように作用する。したがって、図６及び図７に示す構造によると、透過率や応答速度をさらに向上させることができる。
【００４７】
上記の説明では、画素電極１０を櫛歯部１０−１とスリット部１０−２とを備えた櫛形導電層１０ａ〜１０ｄで構成することにより、各ドメイン内に、電界の強さが弱い領域と電界の強さが強い領域とを交互に及び周期的に配列した電界分布を生じさせた。このように櫛形導電層１０ａ〜１０ｄを利用した場合、比較的高い自由度で設計を行うことが可能である。しかしながら、そのような電界分布は他の方法で生じさせることもできる。
【００４８】
例えば、スリット部１０−２が設けられていない一般的な形状の画素電極１０上に、スリット部１０−２と同様のパターンで誘電体層を設けてもよい。この場合、誘電体層の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などのように液晶材料よりも誘電率が低いものであれば、誘電体層の上方に電界の強さがより弱い領域を形成することができる。したがって、スリット部１０−２を設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、スリット部１０−２が設けられていない一般的な形状の画素電極１０上に、透明絶縁体層を介して配線を設けてもよい。この配線は、例えば、信号線、ゲート線、補助容量配線などであり、スリット部１０−２と同様のパターンで配列する。このような構造によると、配線の上方に電界の強さがより強い領域を形成することができる。したがって、この場合も、スリット部１０−２を形成した場合と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、液晶表示装置１が透過型である場合、上述した誘電体層及び配線の材料は、透過率の観点から、透明な材料であることが好ましい。また、液晶表示装置１が反射型である場合、上述した誘電体層及び配線の材料として、透明な材料に加え、金属材料のように不透明な材料を用いてもよい。
【００５１】
以上説明した実施形態において、液晶層４中の電界の強さがより強い領域の幅Ｗ１と電界の強さがより弱い領域の幅Ｗ２との和Ｗ１２は２０μｍ以下であることが好ましい。通常、和Ｗ１２が２０μｍ以下であれば、液晶分子の配向を上述したように制御することができ、十分な透過率を実現することができる。また、和Ｗ１２は６μｍ以上であることが好ましい。一般に、和Ｗ１２が６μｍ以上であれば、液晶層４中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせるための構造を十分に高い精度で形成することができるのに加え、上述した液晶配向を安定に生じさせることができる。
【００５２】
なお、和Ｗ１２は、画素電極１０の櫛歯部１０−１の幅とスリット部１０−２の幅との和、画素電極１０上の誘電体層に挟まれた領域の幅と誘電体層の幅との和、画素電極１０上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅との和、第３電圧印加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅との和、第３電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域の幅との和などとほぼ等しい。したがって、これら幅も２０μｍ以下であること及び６μｍ以上であることが好ましい。
【００５３】
本実施形態において、幅Ｗ１及び幅Ｗ２は、それぞれ、８μｍ以下であることが好ましい。また、幅Ｗ１及び幅Ｗ２は、それぞれ、４μｍ以上であることが好ましい。この範囲においては、応答速度及び透過率に関して実用上十分な性能を期待することができる。
【００５４】
なお、幅Ｗ１と幅Ｗ２とは、画素電極１０の櫛歯部１０−１の幅とスリット部１０−２の幅、画素電極１０上の誘電体層に挟まれた領域の幅と誘電体層の幅、画素電極１０上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅、第３電圧印加時にチルト角がより大きな領域の幅とより小さな領域の幅、第３電圧印加時に透過率がより高い領域の幅とより低い領域の幅などに対応している。したがって、これら幅も８μｍ以下であること及び４μｍ以上であることが好ましい。
【００５５】
本実施形態において、液晶層４中の電界の強さがより強い領域の長さ及び電界の強さがより弱い領域の長さは、それぞれ、幅Ｗ１及び幅Ｗ２よりも長ければよいが、それらの和である幅Ｗ１２に対して２倍以上であることが好ましい。この場合、より多くの液晶分子をそれら領域の長さ方向に配向させることができる。
【００５６】
上記実施形態では、液晶層４中の電界の強さがより強い領域及びより弱い領域の双方を、図３（ｃ）に示すように上下方向に関して非対称としたが、図３（ａ）に示すように上下方向に関して対称としてもよい。但し、前者の場合、応答速度などの点で有利である。
【００５７】
本実施形態では、誘電率異方性が負のネマチック液晶を垂直配向させたＶＡＮモードを採用したが、誘電率異方性が正のネマチック液晶を用いることも可能である。特に、高いコントラストが望まれる場合は、ＶＡＮモードを採用し且つノーマリブラックとすることにより、例えば、５００：１以上の高いコントラストと高透過率設計による明るい画面設計とが可能である。
【００５８】
本実施形態において、見掛け上、液晶の光学応答を速めるために、偏光フィルム５の光透過容易軸或いは光吸収軸と電界の強い領域と弱い領域との配列方向とが為す角度を４５°から所定の角度θだけずらしてもよい。この角度θは、視野角などに応じて設定することもできるが、応答時間を短縮するには２２．５°とすることが最も効果的である。
【００５９】
本実施形態において、画素電極１０を構成する櫛形導電層１０ａ〜１０ｄの形状に特に制限はなく、例えば、矩形や扇形とすることができる。また、本実施形態では、画素電極１０またはサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれを４つの櫛形導電層１０ａ〜１０ｄで構成したが、画素電極またはサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれを構成する櫛形導電層の数は２以上であれば特に制限はない。
【００６０】
本実施形態では、液晶層４に直線偏光を入射させたが、液晶層４に楕円偏光を入射させてもよい。この場合も、図４を参照して説明した効果を得ることができる。
【００６１】
本実施形態では、第３電圧印加時に液晶層中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせる構造を、アクティブマトリクス基板２のみに設けたが、アクティブマトリクス基板２及び対向基板３の双方に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板２と対向基板３とを貼り合わせてセルを形成する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる。
【００６２】
また、本実施形態では、カラーフィルタ層９をアクティブマトリクス基板２に設けた構造（ＣＯＡ：ｃｏｌｏｒ　ｆｉｌｔｅｒ　ｏｎ　ａｒｒａｙ）を採用したが、カラーフィルタ層９は対向基板３に設けてもよい。但し、前者の場合、アクティブマトリクス基板２と対向基板３とを貼り合わせてセルを形成する際にアライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる。
【００６３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
以下に説明する方法により図１に示す液晶表示装置１を作製した。なお、本例では、画素電極１０に図２に示す構造を採用した。また、サブ画素電極１０Ａの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向がサブ画素電極１０Ｂの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向に対して為す角度は＋５°とし、サブ画素電極１０Ｃの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向がサブ画素電極１０Ｂの櫛歯部１０−１やスリット部１０−２の長手方向に対して為す角度は−５°とした。
【００６４】
まず、通常のＴＦＴ形成プロセスと同様に成膜とパターニングとを繰返し、ガラス基板７上に、走査線や信号線等の配線並びにＴＦＴ８を形成した。次に、ガラス基板７のＴＦＴ８等を形成した面に、常法によりカラーフィルタ層９を形成した。
【００６５】
次いで、ガラス基板７の透明絶縁膜９を形成した面に対し、所定のパターンのマスクを介してＩＴＯをスパッタリングした。その後、このＩＴＯ膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして用いてＩＴＯ膜の露出部をエッチングした。以上のようにして、図６に示すように画素電極１０を形成した。なお、ここでは、櫛歯部１０−１の幅及びスリット部１０−２の幅は何れも５μｍとした。
【００６６】
その後、ガラス基板７の画素電極１０を形成した面の全面に熱硬化性樹脂を塗布し、この塗膜を焼成することにより、垂直配向性を示す厚さ７０ｎｍの配向膜１１を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板２を作製した。
【００６７】
次に、別途用意したガラス基板１５の一方の主面上に、共通電極１６として、スパッタリング法を用いてＩＴＯ膜を形成した。続いて、この共通電極１６の全面に、アクティブマトリクス基板２に関して説明したのと同様の方法により配向膜１７を形成した。以上のようにして、対向基板３を作製した。
【００６８】
次いで、アクティブマトリクス基板２と対向基板３の対向面周縁部とを、それらの配向膜１１，１７が形成された面が対向するように及び液晶材料を注入するための注入口が残されるように接着剤を介して貼り合わせることにより液晶セルを形成した。なお、この液晶セルのセルギャップは、アクティブマトリクス基板２と対向基板３との間にスペーサとして高さ４μｍの樹脂を介在させることにより一定に維持した。また、それら基板２，３を貼り合わせる際、基板２，３の位置合わせはそれらの端面位置を揃えることにより行い、アライメントマークなどを利用する高精度な位置合わせは行わなかった。
【００６９】
次いで、この空の液晶セル中に誘電率異方性が負である液晶材料を通常の方法により注入して液晶層４を形成した。その後、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、液晶セルの両面に偏光フィルム５を貼り付けることにより図１に示す液晶表示装置１を得た。
【００７０】
次に、以上のようにして作製した液晶表示装置１を、画素電極１０と共通電極１６との間に所定の電圧を印加した状態で観察した。その結果、画素電極１０の櫛歯部１０−１とスリット部１０−２とに対応した透過率分布が見られた。
【００７１】
（比較例１）
図８は、比較例１に係る液晶表示装置で採用した構造を概略的に示す平面図である。本比較例では、画素電極１０に図８に示す構造を採用したこと以外は上記実施例で説明したのと同様の方法により図１に示す液晶表示装置１を作製した。すなわち、本比較例では、サブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃの方位を互いに同一とした。
【００７２】
この液晶表示装置１を、画素電極１０と共通電極１６との間に所定の電圧を印加した状態で観察したところ、画素電極１０の櫛歯部１０−１とスリット部１０−２とに対応した透過率分布が見られた。
【００７３】
（比較例２）
図９は、比較例２に係る液晶表示装置で採用した構造を概略的に示す平面図である。本比較例では、画素電極１０に図９に示す構造を採用したこと以外は上記実施例で説明したのと同様の方法により図１に示す液晶表示装置１を作製した。すなわち、本比較例では、画素電極１０をサブ画素電極１０Ａ〜１０Ｃで構成せずに、４つの櫛形導電層１０ａ〜１０ｄで構成した。
【００７４】
この液晶表示装置１を、画素電極１０と共通電極１６との間に所定の電圧を印加した状態で観察したところ、画素電極１０の櫛歯部１０−１とスリット部１０−２とに対応した透過率分布が見られた。
次に、上記実施例並びに比較例１及び２に係る液晶表示装置１について、透過率及び応答速度を測定した。その結果を以下の表に示す。
【００７５】
【表１】
2004077699.tif 000003
【００７６】
上記表に示すように、実施例に係る液晶表示装置１は、比較例１及び２に係る液晶表示装置１に比べ、透過率の面内均一性に優れていた。なお、実施例並びに比較例１及び２に係る液晶表示装置１の何れにおいても、ドメイン間の境界位置を設計通りに生じさせることができ、良好な配向分割均一性を実現することができた。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、１つの画素領域を複数のサブ画素領域で構成するとともに、それらサブ画素領域間で液晶分子のチルト方向を僅かに異ならしめることにより、セルギャップの変動に応じた個々の画素領域の透過率の変動量を小さくすることができる。そのため、本発明によると、透過率の面内均一性を高めることが可能となる。
すなわち、本発明によると、透過率の面内均一性に優れた液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】（ａ）は、図１に示す液晶表示装置で利用可能な画素電極構造の一例を概略的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示す画素電極の一部を拡大して示す平面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す液晶表示装置に図２（ａ），（ｂ）に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図。
【図４】図１に示す液晶表示装置に図２（ａ），（ｂ）に示す構造を採用した場合に得られるセルギャップと透過率との関係の一例を示すグラフ。
【図５】図１に示す液晶表示装置に図２（ａ），（ｂ）に示す構造を採用した場合に観察される透過率分布の一例を示す画像。
【図６】図１に示す液晶表示装置で利用可能な画素電極構造の他の例を概略的に示す平面図。
【図７】図１に示す液晶表示装置に図６に示す構造を採用した場合に生じる液晶分子の配向変化を概略的に示す図。
【図８】比較例１に係る液晶表示装置で採用した構造を概略的に示す平面図。
【図９】比較例２に係る液晶表示装置で採用した構造を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
１…液晶表示装置
２…アクティブマトリクス基板
３…対向基板
４…液晶層
７…透明基板
８…スイッチング素子
９…カラーフィルタ層
９ａ〜９ｃ…着色層
１０…画素電極
１０Ａ〜１０Ｃ…サブ画素電極
１０ａ〜１０ｄ…櫛形導電層
１０−１…櫛歯部
１０−２…スリット部
１１…配向膜
１５…透明基板
１６…共通電極
１７…配向膜
２５…液晶分子
３１，３２…矢印
【図１】
2004077699.tif 000004
【図２】
2004077699.tif 000005
【図３】
2004077699.tif 000006
【図４】
2004077699.tif 000007
【図５】
2004077699.tif 000008
【図６】
2004077699.tif 000009
【図７】
2004077699.tif 000010
【図８】
2004077699.tif 000011
【図９】
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