(57)【要約】  【課題】  視角依存を改善した液晶表示装置を提供することである。  【解決手段】  液晶表示装置は、第一基板１と、画素電極４に形成されたスリット６と、透明電極を形成した第二基板８と、第二基板８に形成された突起１２と、突起１２と同一面上であって画素電極４のエッジ部に沿って形成された補助突起１７と、両基板１、８上に積層した配向膜７、１３と、両基板１、８間に挟持した液晶層１４と、第一基板８に配置した第一偏光板１５と、第二基板８に配置されると共に第一偏光板１５の透過軸と直交関係にある透過軸を有する第二偏光板１６とを備え、画素の長辺方向に、画素を跨いで、突起１２、補助突起１７及びスリット６が周期的に形成され、且つ該周期は１画素の長辺の長さと異なり、画素の短辺方向に隣り合う画素中の突起１２、補助突起１７及びスリット６の配置が異なる構成とする。【選択図】      図１
2005049740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極をマトリクス状に配置した第一基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第一基板又は前記第二基板に形成した配向規制手段と、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記配向規制手段によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
画素の長辺方向に、画素を跨いで、前記配向規制手段が周期的に形成され、且つ該周期は１画素の長辺の長さと異なり、
画素の短辺方向に隣り合う画素中の前記配向規制手段の配置が異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
画素電極をマトリクス状に配置した第一基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第一基板又は前記第二基板に形成した配向規制手段と、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記配向規制手段によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
前記配向規制手段は、１画素の長辺の長さと異なる周期性があり、且つ画素毎に独立して形成され、
各画素は不規則に配列されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
画素電極をマトリクス状に配置した第一基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第一基板又は前記第二基板に形成された帯状の突起と、前記第一基板又は前記第二基板に形成されると共に前記突起に対応して形成されたスリットと、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
画素の長辺方向に、画素を跨いで、前記突起及びスリットが周期的に形成され、且つ該周期は１画素の長辺の長さと異なり、
画素の短辺方向に隣り合う画素中の前記突起及びスリットの配置が異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
画素電極をマトリクス状に配置した第一基板と、前記画素電極に形成されたスリットと、透明電極を形成した第二基板と、前記スリットに対応して前記第二基板に形成された帯状の突起と、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層と、前記第一基板の外側に配置した第一偏光板と、前記第二基板の外側に配置されると共に前記第一偏光板の透過軸と直交関係にある透過軸を有する第二偏光板とを備え、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
画素の長辺方向に、画素を跨いで、前記突起及びスリットが周期的に形成され、且つ該周期は１画素の長辺の長さと異なり、
画素の短辺方向に隣り合う画素中の前記突起及びスリットの配置が異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
画素電極をマトリクス状に配置した第一基板と、透明電極を形成した第二基板と、前記第一基板又は前記第二基板に形成された帯状の突起と、前記第一基板又は前記第二基板に形成されると共に前記突起に対応して形成されたスリットと、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層とを有し、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
前記突起及びスリットは、１画素の長辺の長さと異なる周期性があり、且つ画素毎に独立して形成され、
各画素は不規則に配列されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
画素電極をマトリクス状に配置した第一基板と、前記画素電極に形成されたスリットと、透明電極を形成した第二基板と、前記スリットに対応して前記第二基板に形成された帯状の突起と、前記両基板上に積層した垂直配向処理を施した配向膜と、前記両基板間に挟持した誘電率異方性が負の液晶層と、前記第一基板の外側に配置した第一偏光板と、前記第二基板の外側に配置されると共に前記第一偏光板の透過軸と直交関係にある透過軸を有する第二偏光板とを備え、前記液晶層に電界を印加しないときは液晶分子が垂直配列し、前記液晶層に電界を印加したときは前記スリット及び前記突起によって規制される方向に液晶分子が傾斜して配列する液晶表示装置において、
前記突起及びスリットは、１画素の長辺の長さと異なる周期性があり、且つ画素毎に独立して形成され、
各画素は不規則に配列されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
１周期において、前記突起は１以上のＬ字型突起からなり、前記スリットは前記Ｌ字型突起に平行な１以上のＬ字型スリット及び直線状スリットからなり、且つ前記突起及びスリットは前記第一偏光板及び第二偏光板の透過軸と約４５°をなすように配置されることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１画素内に複数のドメインを設けた広視野角の液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶表示装置には薄型軽量、低消費電力という特徴があり、携帯端末から大型テレビに至るまで幅広く利用されている。この液晶表示装置としてＴＮ型の液晶表示装置がよく使われ、表示装置として高い性能、品質を維持している。
【０００３】
しかしＴＮ型液晶表示装置等は視角依存性が大きい等の問題があった。そこでＴＮ型よりも広視野角なＶＡ（vertically aligned）型の液晶表示装置が提案されている。ＶＡ型の液晶表示装置の場合、一対のガラス基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入し、一方のガラス基板に画素電極を、他方のガラス基板に共通電極を配置している。両ガラス基板上には垂直配向膜を積層し、両ガラス基板の外側に互いの透過軸方向が直交するように一対の偏光板を配置している。そして両電極間に電界が発生しないときは液晶分子が垂直配向膜に規制されて垂直配列し、一方の偏光板を通過した直線偏光の透過光がそのまま液晶層を通過して他方の偏光板によって遮られる。また両電極間に電界が発生するときはガラス基板間の液晶分子が電界に対して垂直方向に傾斜して水平配列するので、一方の偏光板を通過した直線偏光の透過光は液晶層を通過するときに複屈折され楕円偏光の通過光になり、他方の偏光板を通過する。
【０００４】
このＶＡ型液晶表示装置の視野角を更に改善するために、画素内に突起や溝を設けて１画素内に複数のドメインを形成するＭＶＡ（Multi-domain vertically aligned）方式が提案されている。これは例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００５】
この従来のＭＶＡ型液晶表示装置の画素構成を図５に示す。平行に対向配置する一対のガラス基板のうち、一方のガラス基板上には画素電極１００、走査線１０１、信号線１０２、ＴＦＴ１０３が形成され、他方のガラス基板にはカラーフィルタ、共通電極、突起１０５が形成される。なおカラーフィルタ、共通電極は図示しない。複数の走査線１０１と信号線１０２がガラス基板上にマトリクス状に配線され、その交差部分にＴＦＴ１０３を、走査線１０１と信号線１０２で囲まれる領域内に画素電極１００をそれぞれ配置する。ＴＦＴ１０３のゲート電極は走査線１０１に、ソース電極は信号線１０２に、ドレイン電極は画素電極１００にそれぞれ接続される。１０４は画素電極１００に形成されたスリットであり、ガラス基板の垂直方向から見たときに複数の突起１０５がジグザグ状に形成され、スリット１０４はこの複数の突起１０５の間に位置し、隣り合う突起１０５と略平行に形成されている。液晶分子は突起１０５及びスリット１０４に対して９０°方向に傾斜し、突起１０５やスリット１０４を境にして逆方向に傾斜する。一対のガラス基板の外側には直交ニコルの一対の偏光板が配置され、偏光板の透過軸と突起１０５の方向との成す角度が４５°になるように設定し、偏光板の垂直方向から見たときに傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との成す角度が４５°になるようにしている。傾斜した液晶分子と偏光板の透過軸との角度が４５°になるとき、最も効率よく偏光板から透過光を得ることができる。
【特許文献１】特許第２９４７３５０号公報
【特許文献２】特開２００１−８３５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５では全画素の突起１０５及びスリット１０４の配置が同じであり、且つ１画素内の液晶分子の傾斜方向の割合が均等でないため、視角依存が生じる。一般に、配向方向の数が多く、画素単位の狭い範囲内において同一の配向方向を有する領域の面積比が等しくなる程、視角依存を低減することができる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、視角依存を改善した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の液晶表示装置は、画素の長辺方向に、画素を跨いで、配向規制手段が周期的に形成され、且つ該周期は１画素の長辺の長さと異なり、画素の短辺方向に隣り合う画素中の配向規制手段の配置が異なることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の液晶表示装置は、配向規制手段が、１画素の長辺の長さと異なる周期性を有し、且つ画素毎に独立して形成され、各画素が不規則に配列されることを特徴とする。
【００１０】
なお、配向規制手段としては突起、補助突起、スリットを用いることができる。
【００１１】
例えば、１周期において、前記突起は１以上のＬ字型突起からなり、前記スリットは前記Ｌ字型突起に平行な１以上のＬ字型スリット及び直線状スリットからなり、且つ前記突起及びスリットは第一偏光板及び第二偏光板の透過軸と約４５°をなすように配置することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、画素の長辺方向に対して、画素の周期と配向規制手段の周期が異なって形成されることにより、表示装置全体でみたとき液晶分子の配向方向が均等に配され、視角依存を改善することができる。また、配向規制手段の構造が画素単位で同構造になっていないため、画素を単位としてストライプや市松模様等の規則的な画像を表示する場合でも、視角依存を生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
液晶表示装置の視角依存を改善するため、画素中の液晶分子の配向を規制する配向規制手段の配置を改善した。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１の液晶表示装置における画素部の平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図、図３は図１の縮小図、つまり画素配列を示す平面図である。
【００１５】
１はガラス基板などの透明な第一基板であり、この第一基板１上には走査線２と信号線３がマトリクス状に配線されている。走査線２と信号線３で囲まれる領域が１画素に相当し、この領域内に画素電極４が配置され、走査線２と信号線３の交差部には画素電極４と接続するスイッチング素子であるＴＦＴ５が形成される。画素電極４の一部分は絶縁膜を介在させて隣接する走査線２と重なり、この部分が保持容量として作用する。画素電極４には後述するスリット６が複数形成されている。７は画素電極４を覆う配向膜であり、垂直配向処理が施されている。なお、図２では画素電極４の下方に存在する絶縁膜を省略している。
【００１６】
８はガラス基板などの透明な第二基板であり、第二基板８上には各画素を区切るようにブラックマトリクス９が形成され、各画素に対応してカラーフィルタ１０が積層されている。カラーフィルタ１０は各画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ１０が配置されている。カラーフィルタ１０上には例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極１１が積層され、透明電極１１上には所定パターンの突起１２が形成され、透明電極１１及び突起１２を垂直配向処理が施された配向膜１３で覆っている。
【００１７】
両基板１、８間には誘電率異方性が負の液晶層１４が介在する。そして画素電極４と透明電極１１の間に電界が生じないときは液晶分子１４ａが配向膜７、１３に規制されて垂直配列し、画素電極４と透明電極１１の間に電界が発生したときは液晶分子１４ａが水平方向に傾斜する。このとき液晶分子１４ａはスリット６や突起１２に規制されて所定の方向に傾斜し、１画素内に複数のドメインを形成することができる。なお図２は画素電極４と透明電極１１の間に電界が発生した状態を模式的に示している。
【００１８】
第一基板１の外側には第一偏光板１５が、第二基板８の外側には第二偏光板１６がそれぞれ配置され、第一偏光板１５と第二偏光板１６は互いの透過軸が直交するように設定されている。第二基板８の法線方向から観察したときに、偏光板１５、１６の透過軸と液晶分子１４ａの傾斜方向が約４５°を成すとき、最も効率良く透過光が第二偏光板１６を通過することができる。そして液晶分子１４ａは突起１２やスリット６に対して約９０°方向に傾斜するため、画素内のスリット６や突起１２の延在方向と第二偏光板１６の透過軸とが約４５°を成すように両偏光板１５、１６は配置する。この実施例では第一偏光板１５の透過軸が走査線２の延在方向と一致し、第二偏光板１６の透過軸が信号線３の延在方向と一致するように設定する。
【００１９】
そして画素電極４と透明電極１１の間に電界が生じないときは液晶分子１４ａが垂直配列するため、第一偏光板１５を通過した直線偏光の透過光が液晶層１４を直線偏光のまま通過して第二偏光板１６で遮断され、黒表示になる。また画素電極４に所定の電圧が印加されて画素電極４と透明電極１１の間に電界が発生したとき、液晶分子１４ａが水平方向に傾斜するため、第一偏光板１５を通過した直線偏光の透過光が液晶層１４で楕円偏光になり第二偏光板１６を通過して、白表示になる。
【００２０】
次に、スリット６と突起１２の形状について説明する。スリット６は画素電極４の一部分をフォトリソグラフィー法等によって取除いて形成され、突起１２は例えばアクリル樹脂等からなるレジストをフォトリソグラフィー法によって所定パターンにして形成される。ここでは、突起１２の高さを１．２μｍとしている。なお、液晶層１４の層厚は４μｍとする。また突起１２はネガ材料で形成するよりもポジ材料で形成した方が、透過率が向上する。これはポジ材料の方が材料の特性上、突起１２の表面が滑らかになりやすい。したがって、断崖斜面状に形成される突起表面に比べ、液晶分子１４ａに対する傾斜方向への規制力が向上するためである。
【００２１】
突起１２はジグザグ状に形成され、その直線部分は第二基板８の垂直方向から見たときに信号線３に対して４５°の方向に延在している。画素電極４のエッジ部から伸びる突起１２ａが９０°Ｌ字型に屈曲して再びエッジ部まで延在し、次に、突起１２ａに対称な突起１２ｂが延在する。そして、突起１２ａ、１２ｂの端部に連続して形成される補助突起１７ａがエッジ部に沿って延在する。この補助突起１７ａは画素電極４のエッジ部や隣接する画素からの電界による液晶分子１４ａへの影響を低減する。
【００２２】
スリット６は複数の突起１２の中間にそれぞれ位置するように形成される。平行な突起１２ａと突起１２ｂに平行してそれぞれスリット６ａが形成され、突起１２ａと画素電極４のエッジ部との間に突起１２ａに平行してＬ字型のスリット６ｂが形成されている。またスリット６の部分は液晶分子１４ａの傾斜方向を規制しないため、スリット６の幅を広げてスリット部分を大きくすると、その部分が表示ムラの原因になってしまう。従ってスリット６の大きさは表示ムラが生じない大きさに設定することが望ましい。
【００２３】
１７ｂはスリット６ｂに近接する画素電極４のエッジ部に沿って設けられた補助突起であり、補助突起１７ａと同様に画素電極４のエッジ部や隣接する画素からの電界による液晶分子１４ａへの影響を低減している。特にスリット６ｂと画素電極４のエッジ部で囲まれる部分は狭く、スリット６ｂとエッジ部による影響を大きく受けやすいため、この領域による表示ムラを低減させることに補助突起１７ｂは有効に作用する。
【００２４】
これら突起１２、補助突起１７、スリット６は、画素の長辺方向に、周期的に形成されている。本実施例では、突起１２及び補助突起１７は第二基板８側に形成されているので画素を跨いで連続して形成でき、スリット６は第一基板１側に形成されているので画素間は不連続に形成される。その周期は１画素の長辺の長さ（画素ピッチ）と異なるため、隣接する画素どうしの突起１２、補助突起１７及びスリット６の配置は異なる。周期は画素ピッチに対して、大きくても小さくてもよい。また、画素の短辺方向に隣り合う画素中の突起１２、補助突起１７及びスリット６の配置も異なるように構成されている。例えば、長辺方向に連続する１２画素において、１１周期の突起１２、補助突起１７及びスリット６を、画素の短辺方向に隣り合う画素に配置することができる。
【００２５】
なお、図１では画素の短辺方向に隣り合う画素において、突起１２、補助突起１７及びスリット６の形状が異なるように、信号線３の伸びる列方向ごとで独立させてあるが、画素の短辺方向に隣り合う２つ３つの画素を跨いで連続する突起及び補助突起の形状としてもよい。
【００２６】
次に、液晶分子１４ａの配向方向について説明する。１画素内における液晶分子１４ａの配向方向は主に図１の領域Ａ〜Ｄの４つに分けられる。液晶分子１４ａはスリット６から隣接する突起１２へ向かって傾くものとする。領域Ａは液晶分子が左斜め上方向に傾く領域であり、領域Ｂは液晶分子が右斜め下方向に傾く領域、領域Ｃは液晶分子が左斜め下方向に傾く領域、領域Ｄは液晶分子が右斜め上方向に傾く領域である。１画素内の領域Ａ〜Ｄの面積は皆それぞれ異なっている。
【００２７】
図５に示した従来品は同構造の画素を同じ方向に配列しており画面全体で配向方向が均等でないため視角依存が生じる。本実施例では１画素内の領域Ａ〜Ｄの面積比は均等でないが、突起１２、補助突起１７及びスリット６の１周期内においては領域Ａ〜Ｄの面積比が等しくなるので視角依存を改善することができる。一般に、配向方向の数が多く、画素単位の狭い範囲内において同一の配向方向を有する領域の面積比が等しくなる程、視角依存を低減することができる。
【００２８】
また、突起等の構造が画素単位で同構造になっていないため、画素を単位としてストライプや市松模様等の規則的な画像を表示する場合でも、視角依存を生じることがない。
【実施例２】
【００２９】
図４は、実施例２の液晶表示装置における画素配列を示す平面図である。実施例２の層構成は図２に示した実施例１と同様であり、突起１２、補助突起１７、スリット６の配置のみが異なる。具体的には、図１で画素を跨いで連続している突起１２や補助突起１７を画素間で不連続として独立させ、各画素を不規則に配列したものである。
【００３０】
これにより、画面全体として各配向方向（領域Ａ〜Ｄ）の面積比を等しく保ち、また、画素を不規則に配列することにより、突起等の構造の周期と同じ周期の規則的な画像を表示した場合でも視角依存を生じることがない。
【００３１】
なお、実施例１及び実施例２においては、第一基板側にスリットを第二基板側に突起及び補助突起を設けているが、第一基板及び第二基板に突起、補助突起、スリットが混在してもよく、また、配向規制手段として突起又はスリットの一方のみを用いても構わない。突起又はスリットのみを形成する場合は、何れか一方の基板のみに設けたり、両基板に設けたりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の液晶表示装置はＭＶＡ方式を採用しており、テレビやディスプレイ等の広い視野角が必要な液晶表示装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の液晶表示装置における画素部の平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】実施例１の画素配列の一例を示す平面図である。
【図４】実施例２の画素配列の一例を示す平面図である。
【図５】従来のＭＶＡ型液晶表示装置の画素部の平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    第一基板
４    画素電極
６    スリット
７、１３    配向膜
８    第二基板
１０    カラーフィルタ
１１    透明電極
１２    突起
１４    液晶層
１７    補助突起
【図１】
2005049740.tif 000003
【図２】
2005049740.tif 000004
【図３】
2005049740.tif 000005
【図４】
2005049740.tif 000006
【図５】
2005049740.tif 000007