JP2004341330A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、広視野角特性を有し、高品位の表示を行う液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータのディスプレイや携帯情報端末機器の表示部に用いられる表示装置として、薄型軽量の液晶表示装置が利用されている。しかしながら、従来のツイストネマチック型（ＴＮ型）、スーパーツイストネマチック型（ＳＴＮ型）液晶表示装置は、視野角が狭いという欠点を有しており、それを解決するために様々な技術開発が行われている。
【０００３】
ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表示装置の視野角特性を改善するための代表的な技術として、光学補償板を付加する方式がある。他の方式として、基板の表面に対して水平方向の電界を液晶層に印加する横電界方式がある。この横電界方式の液晶表示装置は、近年量産化され、注目されている。また、他の技術としては、液晶材料として負の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を用い、配向膜として垂直配向膜を用いるＤＡＰ（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｅｄ ｐｈａｓｅ）がある。これは、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式の一つであり、液晶分子の複屈折性を利用して透過率を制御する。
【０００４】
しかしながら、横電界方式は広視野角化技術として有効な方式の１つではあるものの、製造プロセスにおいて、通常のＴＮ型に比べて生産マージンが著しく狭いため、安定な生産が困難であるという問題がある。これは、基板間のギャップむらや液晶分子の配向軸に対する偏光板の透過軸（偏光軸）方向のずれが、表示輝度やコントラスト比に大きく影響するためであり、これらを高精度に制御して、安定な生産を行うためには、さらなる技術開発が必要である。
【０００５】
また、ＤＡＰ方式の液晶表示装置で表示ムラの無い均一な表示を行うためには、配向制御を行う必要がある。配向制御の方法としては、配向膜の表面をラビングすることにより配向処理する方法がある。しかしながら、垂直配向膜にラビング処理を施すと、表示画像中にラビング筋が発生しやすく量産には適していない。
【０００６】
そこで、本願発明者は、他の者とともに、液晶層を介して対向する一対の電極の一方に開口部と中実部とからなる所定の電極構造を形成し、開口部のエッジ部に生成される斜め電界によって、これらの開口部および中実部に、放射状傾斜配向をとる複数の液晶ドメインを形成する手法を提案している（特許文献１）。この手法を用いると、放射状傾斜配向を有する液晶ドメインが安定に、高い連続性を有するように形成されるので、視野角特性および表示品位を向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−０４３５２５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶表示装置の普及に伴い、液晶表示装置に要求される表示特性は高まってきており、さらなる明るさの向上や応答速度の向上など、表示特性のいっそうの向上が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、広視野角特性を有し、表示特性に優れた液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを備え、複数の絵素領域を有する液晶表示装置であって、前記第１基板の前記液晶層側に前記複数の絵素領域ごとに設けられた絵素電極と、前記第２基板に設けられ前記絵素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極と、前記絵素電極に電気的に接続されたスイッチング素子と、少なくとも一方が前記第１基板上に設けられた走査配線および信号配線とをさらに有し、前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、前記絵素電極は、複数の単位中実部を含む中実部を有し、前記液晶層は、前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されていないときに垂直配向状態をとり、且つ、前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、前記絵素電極の前記複数の単位中実部のそれぞれの周辺に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれに対応する領域に、放射状傾斜配向状態をとる液晶ドメインを形成し、前記複数の単位中実部のそれぞれは、鋭角化された４つの角部を有し、前記４つの角部はそれぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向き、前記走査配線および前記信号配線のうちの前記第１基板上に設けられた前記少なくとも一方は、前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲しており、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、表示面の上下方向および左右方向に対して略４５°傾斜している。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記走査配線および前記信号配線の両方が前記第１基板上に設けられている。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部のうちの前記複数の絵素領域のそれぞれの端部に配置された少なくとも一部の単位中実部は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って所定のピッチで配置されており、前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って前記所定のピッチの略半分のピッチで配置された複数の屈曲部を有している。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、前記複数の単位中実部のうちの前記少なくとも一部の単位中実部によって規定される前記絵素電極の外縁に実質的に沿っている。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記液晶層を介して互いに対向する一対の偏光板をさらに有し、前記一対の偏光板の一方の透過軸は表示面の上下方向に略平行であり、前記一対の偏光板の他方の透過軸は表示面の左右方向に略平行である。
【００１６】
前記複数の単位中実部のそれぞれの形状は、回転対称性を有することが好ましい。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記複数の単位中実部のそれぞれの形状は、４回回転対称性を有する略星形である。
【００１８】
前記複数の単位中実部は、実質的に、等しい形状で等しい大きさを有し、回転対称性を有するように配置された少なくとも１つの単位格子を形成することが好ましい。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記絵素電極は、少なくとも１つの開口部をさらに有し、前記液晶層は、前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、前記斜め電界によって、前記少なくとも１つの開口部に対応する領域にも放射状傾斜配向状態をとる液晶ドメインを形成する。
【００２０】
前記少なくとも１つの開口部は、実質的に等しい形状で等しい大きさを有する複数の開口部を含み、前記複数の開口部の少なくとも一部の開口部は、回転対称性を有するように配置された少なくとも１つの単位格子を形成することが好ましい。
【００２１】
前記複数の開口部の前記少なくとも一部の開口部のそれぞれの形状は、回転対称性を有することが好ましい。
【００２２】
前記第１基板は、前記第１電極の前記液晶層とは反対側に設けられた誘電体層と、前記誘電体層を介して前記第１電極の前記少なくとも１つの開口部の少なくとも一部に対向する第３電極とを更に有する構成としてもよい。
【００２３】
ある好適な実施形態において、前記第２基板は、前記複数の単位中実部のそれぞれに対応する領域に、前記液晶層の液晶分子を少なくとも前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加された状態において放射状傾斜配向させる配向規制力を発現する配向規制構造を有する。
【００２４】
前記配向規制構造は、前記複数の単位中実部のそれぞれの中央付近に対応する領域に設けられていることが好ましい。
【００２５】
前記複数の単位中実部のそれぞれに対応して形成される前記液晶ドメイン内において、前記配向規制構造による配向規制方向は、前記斜め電界による放射状傾斜配向の方向と整合することが好ましい。
【００２６】
前記配向規制構造は、前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されていない状態においても配向規制力を発現することが好ましい。
【００２７】
ある好適な実施形態において、前記配向規制構造は、前記対向基板の前記液晶層側に突き出た凸部である。
【００２８】
あるいは、本発明による液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを備え、複数の絵素領域を有する液晶表示装置であって、前記第１基板の前記液晶層側に前記複数の絵素領域ごとに設けられた絵素電極と、前記第２基板に設けられ前記絵素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極と、前記絵素電極に電気的に接続されたスイッチング素子と、少なくとも一方が前記第１基板上に設けられた走査配線および信号配線とをさらに有し、前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されていないときに垂直配向状態をとり、前記絵素電極は、それぞれが鋭角化された４つの角部を有する略星形の複数の導電部を含み、前記複数の導電部のそれぞれが有する前記４つの角部は、それぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向いており、前記走査配線および前記信号配線のうちの前記第１基板上に設けられた前記少なくとも一方は、前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲しており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２９】
ある好適な実施形態において、前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、表示面の上下方向および左右方向に対して略４５°傾斜している。
【００３０】
ある好適な実施形態において、前記走査配線および前記信号配線の両方が前記第１基板上に設けられている。
【００３１】
ある好適な実施形態において、前記複数の導電部のうちの前記複数の絵素領域のそれぞれの端部に配置された少なくとも一部の導電部は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って所定のピッチで配置されており、前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って前記所定のピッチの略半分のピッチで配置された複数の屈曲部を有している。
【００３２】
ある好適な実施形態において、前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、前記複数の導電部のうちの前記少なくとも一部の導電部によって規定される前記絵素電極の外縁に実質的に沿っている。
【００３３】
ある好適な実施形態において、前記液晶層を介して互いに対向する一対の偏光板をさらに有し、前記一対の偏光板の一方の透過軸は表示面の上下方向に略平行であり、前記一対の偏光板の他方の透過軸は表示面の左右方向に略平行である。
【００３４】
以下、本発明の作用を説明する。
【００３５】
本発明による液晶表示装置においては、絵素領域ごとに設けられた絵素電極が、複数の単位中実部を含む中実部を有している。液晶層は、電圧無印加状態において垂直配向状態をとり、且つ、電圧印加状態においては、複数の単位中実部のそれぞれの周辺に生成される斜め電界によって、放射状傾斜配向状態をとる複数の液晶ドメインを形成する。すなわち、絵素電極と対向電極との間に電圧を印加したときに、単位中実部の周辺に斜め電界を生成し、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成するように、絵素電極の外形が規定されている。液晶層は、典型的には、負の誘電異方性を有する液晶材料からなり、その両側に設けられた垂直配向層（例えば垂直配向膜）に寄って配向規制されている。
【００３６】
この斜め電界によって形成される液晶ドメインは、単位中実部に対応する領域に形成され、液晶ドメインの配向状態が電圧に応じて変化することによって表示が行われる。それぞれの液晶ドメインは放射状傾斜配向をとり、高回転対称性の配向状態をとるので、表示品位の視角依存性が小さく、広視角特性が実現される。
【００３７】
なお、絵素電極の内で導電膜が存在する部分を中実部と称し、中実部の内で１つの液晶ドメインを形成する電界を発生する部分を「単位中実部」と称する。中実部は、典型的には、連続した導電膜から形成されている。
【００３８】
本発明による液晶表示装置においては、複数の単位中実部のそれぞれが鋭角化された４つの角部を有しているので、すべての方位角方向のそれぞれに沿って配向する液晶分子の存在確率に高い回転対称性を持たせたまま、特定の方位角方向に沿って配向する液晶分子の存在確率を高く（あるいは低く）することができる。すなわち、液晶分子の存在確率に高い指向性をもたせることができる。
【００３９】
具体的には、鋭角化された４つの角部はそれぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向いているので、これらの方向に平行に配向している液晶分子、すなわち、表示面の上下方向または左右方向に平行に配向している液晶分子の存在確率を相対的に低くすることができ、また、これらの間の方向に平行に配向している液晶分子、すなわち、表示面の右上―左下方向または右下―左上方向に平行に配向している液晶分子の存在確率を相対的に高くすることができる。なお、本願明細書では、表示面を時計の文字盤に見立てたときの１２時方向を「上側」、６時方向を「下側」、３時方向を「右側」、９時方向を「左側」と呼ぶ。
【００４０】
そのため、液晶層を介して互いに対向する一対の偏光板を、一方の透過軸が表示面の上下方向に略平行、他方の透過軸が表示面の左右方向に略平行となるように配置した場合に、明るい表示を実現できる。上述したように液晶分子の存在確率は高い指向性をもっており、そのことによって、透過軸に略平行または略垂直に配向する液晶分子、すなわち入射光に対してほとんど位相差を与えない液晶分子の存在確率が相対的に低く、透過軸から４５°傾斜した方向に略平行に配向する液晶分子、すなわち入射光に対して大きな位相差を与える液晶分子の存在確率が相対的に高くなるからである。
【００４１】
一対の偏光板の一方の透過軸を表示面の上下方向に沿って配置し、他方の透過軸を表示面の左右方向に沿って配置した構成は、斜め視角方向から観察したときの黒表示の品位低下が小さい。従って、本発明によると、斜め視角方向から観察したときの表示品位の低下を抑制しつつ、明るい表示を実現することが可能になる。
【００４２】
さらに、単位中実部の４つの角部が鋭角化されていることにより、斜め電界を生成するための絵素電極の辺を多く形成することが容易となるので、より多くの液晶分子に斜め電界を作用させることができ、速い応答速度が得られる。また、４つの角部が鋭角化されていると、絵素電極の辺から単位中実部内の液晶分子までの距離を短くすることができるので、単位中実部内の液晶分子の配向規制を効果的に行うことができ、この点からも優れた応答特性が得られる。なお、本願明細書では、「鋭角化された角部」は、２直線が９０°未満の角をなしている角部だけでなく、曲線と直線あるいは２曲線が９０°未満の角をなしている（交点における接線が９０°未満の角をなしている）角部も含み、さらには頂点を有しない角部も含む。
【００４３】
さらに、本発明による液晶表示装置では、走査配線および信号配線のうち、絵素電極を備えた基板（アクティブマトリクス基板）上に設けられているものが表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲している（すなわちジグザグ状に形成されている）ので、角部が表示面の上下左右を向いている単位中実部を絵素領域の端部にまで絵素領域の中央部と同程度の密度で配置することができる。そのため、電圧印加状態において絵素領域の端部にも絵素領域の中央部と同程度の密度で中実部に対応した液晶ドメインを形成することができるので、絵素領域の全体にわたって安定な配向状態が得られる。また、単位中実部を絵素領域の端部にまで絵素領域の中央部と同程度の密度で配置することができるので、絵素領域における中実部の面積比率を高くすることができる。従って、電極によって生成される電界の影響を直接的に受ける液晶層の面積（基板法線方向から見たときの平面内に規定される）を大きくすることができ、実効開口率（透過率）を向上することができる。そのため、より明るい表示を行うことができる。
【００４４】
絵素領域を有効に利用する観点、言い換えれば絵素領域の端部にできるだけ無駄なく（効率よく）単位中実部を配置する観点からは、屈曲した配線（走査配線および信号配線のうちアクティブマトリクス基板上に設けられているもの）が、絵素領域の端部に配置された単位中実部によって規定される絵素電極の外縁に実質的に沿っていることが好ましい。
【００４５】
典型的には、絵素領域の端部に配置された単位中実部は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って所定のピッチで配置されるので、屈曲した配線が、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って上記所定のピッチの略半分のピッチで配置された複数の屈曲部を有している構成とすることによって、絵素電極の外縁に屈曲した配線を実質的に沿わせることが容易となる。
【００４６】
屈曲した配線は、例えば、表示面の上下方向および左右方向に対して略４５°傾斜した構成とすることができるが、勿論、傾斜角度はこれに限定されない。絵素電極の外縁は、絵素領域の端部に配置された単位中実部によって規定されるので、屈曲した配線が絵素電極の外縁に実質的に沿うように、単位中実部の形状に応じて傾斜角度を適宜設定すればよい。
【００４７】
絵素電極に電気的に接続されたスイッチング素子が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような３端子能動素子である場合には、走査配線および信号配線の両方がアクティブマトリクス基板上に設けられる。また、スイッチング素子が、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）のような２端子能動素子である場合には、走査配線および信号配線の一方がアクティブマトリクス基板上に設けられ、他方がアクティブマトリクス基板に対向する基板（対向基板）上に設けられる。いずれの場合でも、少なくともアクティブマトリクス基板上にもうけられる配線を屈曲させることによって、上記の作用・効果を得ることができる。
【００４８】
既に述べたように、液晶層を介して互いに対向する一対の偏光板を、一方の透過軸が表示面の上下方向に略平行、他方の透過軸が表示面の左右方向に略平行となるように配置すると、斜め視角方向（表示面法線から傾斜した方向）から観察したときの黒表示の品位低下を小さくすることができる。斜め視角方向から観察したときの黒表示の品位低下（具体的には光漏れの発生）は、クロス二コル状態に配置された一対の偏光板を斜め視角方向から観察したときに透過軸が直交関係からずれる（透過軸のなす角が９０°を超える）ことに起因しているが、表示面を観察するときには上下方向または左右方向に沿って視角を倒すことが多く、上述したように透過軸を配置すると上下方向や左右方向に視角を倒しても透過軸が直交関係からずれないからである。
【００４９】
単位中実部の形状（基板法線方向から見たときの形状）が回転対称性を有することによって、単位中実部に対応した領域に形成される液晶ドメインの放射状傾斜配向の安定性を高めることができる。液晶ドメインの視角依存性を低減するためには、単位中実部の形状が高い回転対称性（２回回転対称性以上が好ましく、４回回転対称性以上がさらに好ましい。）を有することが好ましい。
【００５０】
単位中実部の形状は、例えば、略星形であり、矩形をその辺が内側に屈曲または湾曲するように変形させた形状である。略星形の単位中実部は、２回回転対称性を有する（４回回転対称軸を有する）ことが好ましく、４回回転対称性を有する（４回回転対称軸を有する）ことがさらに好ましい。
【００５１】
複数の単位中実部が、実質的に、等しい形状で等しい大きさを有し、回転対称性を有するように配置された少なくとも１つの単位格子を形成する構成とすることによって、単位格子を単位として、複数の液晶ドメインを高い対称性で配置することができるので、表示品位の視角依存性を向上することができる。さらに、絵素領域の全体を単位格子に分割することによって、絵素領域の全体に亘って、液晶層の配向を安定化することができる。例えば、それぞれの単位中実部の中心が正方格子を形成するように、複数の単位中実部を配列する。なお、１つの絵素領域が、例えば補助容量配線のように不透明な構成要素によって分割される場合には、表示に寄与する領域毎に単位格子を配置すればよい。
【００５２】
絵素電極は、さらに、少なくとも１つの開口部を有してもよい。絵素電極に開口部を設けることによって、多くの単位中実部を形成することが容易になり、絵素領域内に多くの液晶ドメインを容易に形成することができる。
【００５３】
開口部を設けると、単位中実部の周辺すなわち開口部のエッジ部に生成される斜め電界によって、開口部に対応した領域にも放射状傾斜配向状態をとる液晶ドメインを形成することができる。単位中実部に形成される液晶ドメインおよび開口部に形成される液晶ドメインは、上記斜め電界によって形成されるので、これらは互いに隣接して交互に形成され、且つ、隣接する液晶ドメイン間の液晶分子の配向は本質的に連続である。従って、開口部に形成される液晶ドメインと中実部に形成される液晶ドメインとの間にはディスクリネーションラインは生成されず、それによる表示品位の低下もなく、液晶分子の配向の安定性も高い。
【００５４】
絵素電極の中実部に対応する領域だけでなく、開口部に対応する領域においても液晶分子が放射状傾斜配向をとると、液晶分子の配向の連続性が高く、安定した配向状態が実現され、ざらつきのない均一な表示が得られる。特に、良好な応答特性（速い応答速度）を実現するためには、液晶分子の配向を制御するための斜め電界を多くの液晶分子に作用させることが好ましく、そのためには、開口部（エッジ部）を多く形成することが好ましい。開口部に対応して、安定な放射状傾斜配向を有する液晶ドメインが形成されると、応答特性を改善するために開口部を多く形成しても、それに伴う表示品位の低下（ざらつきの発生）を抑制することができる。
【００５５】
なお、中実部（単位中実部）に対応して放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成されれば、開口部に対応して形成される液晶ドメインが放射状傾斜配向をとらなくとも、絵素領域内の液晶分子の配向の連続性は得られるので、中実部に対応して形成される液晶ドメインの放射状傾斜配向は安定する。特に、開口部の面積が小さい場合には、表示に対する寄与も少ないので、開口部に対応する領域に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成されなくても、表示品位の低下は問題にならない。
【００５６】
複数の開口部の少なくとも一部の開口部が、実質的に、等しい形状で等しい大きさを有し、回転対称性を有するように配置された少なくとも１つの単位格子を形成する構成とすることによって、単位格子を単位として、複数の液晶ドメインを高い対称性で配置することができるので、表示品位の視角依存性を向上することができる。さらに、絵素領域の全体を単位格子に分割することによって、絵素領域の全体に亘って、液晶層の配向を安定化することができる。例えば、それぞれの開口部の中心が、正方格子を形成するように、開口部を配列する。なお、１つの絵素領域が、例えば補助容量配線のように不透明な構成要素によって分割される場合には、表示に寄与する領域毎に単位格子を配置すればよい。
【００５７】
複数の開口部の少なくとも一部の開口部（典型的には単位格子を形成する開口部）のそれぞれの形状（基板法線方向から見たときの形状）が回転対称性を有することによって、開口部に形成される液晶ドメインの放射状傾斜配向の安定性を高めることができる。液晶ドメインの視角依存性を低減するためには、開口部の形状が高い回転対称性（２回回転対称性以上が好ましく、４回回転対称性以上がさらに好ましい。）を有することが好ましい。
【００５８】
開口部の形状は、例えば、略十字形や略ひし形である。あるいは、２つの円弧（典型的には劣弧）状の辺を組み合わせた略円弧二角形（いわゆるアーモンド形）であってもよい。
【００５９】
上述した一対の電極のうちの一方に開口部を設けた電極構造では、開口部に対応する領域の液晶層に十分な電圧が印加されず、十分なリタデーション変化が得られないために、光の利用効率が低下するという問題が発生することがある。そこで、開口部を設けた電極の液晶層とは反対側に誘電体層を設け、この誘電体層を介して電極の開口部の少なくとも一部に対向するさらなる電極を設ける（２層構造電極）ことによって、開口部に対応する液晶層に十分な電圧を印加することができ、光の利用効率や応答特性を向上することができる。
【００６０】
絵素電極を備えた基板に対向する基板（対向基板）が、複数の単位中実部のそれぞれに対応する領域に、液晶層の液晶分子を少なくとも電圧印加状態において放射状傾斜配向させる配向規制力を発現する配向規制構造を有していると、少なくとも電圧印加状態においては、単位中実部を有する絵素電極とこの配向規制構造とによる配向規制力が液晶分子に作用するので、液晶ドメインの放射状傾斜配向がより安定化され、液晶層への応力印加による表示品位の低下（例えば残像減少の発生）が抑制される。
【００６１】
配向規制構造を、単位中実部の中央付近に対応する領域に設けることによって、放射状傾斜配向の中心軸の位置を固定することができるので、放射状傾斜配向の応力に対する耐性が効果的に向上する。
【００６２】
単位中実部に対応して形成される液晶ドメイン内において、配向規制構造による配向規制方向を、斜め電界による放射状傾斜配向の方向と整合するように設定すると、配向の連続性および安定性が増し、表示品位および応答特性が向上する。
【００６３】
配向規制構造は、少なくとも電圧印加状態において配向規制力を発揮すれば配向を安定化する効果が得られるが、電圧無印加状態においても配向規制力を発揮する構成を採用すると、印加電圧の大きさに関わらず配向を安定化できる利点が得られる。配向規制構造の配向規制力は比較的弱くても効果を奏するので、絵素の大きさに比べて小さな構造でも十分に配向を安定化することが可能である。従って、配向規制構造は、単位中実部を有する絵素電極による配向規制力よりも弱い配向規制力を発現するだけでよいので、種々の構造を用いて実現することができる。
【００６４】
配向規制構造は、例えば、基板の液晶層側に突き出た凸部である。凸部は、電圧無印加状態においても配向規制力を発現することができる。また、このような凸部は、簡単なプロセスで製造することができるので、生産効率の観点からも好ましい。また、配向規制構造が、基板の液晶層側に設けられた水平配向性の表面を含む構成としてもよい。あるいは、配向規制構造は、電極に設けた開口部であってもよい。これらは公知の方法で製造することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００６６】
まず、本発明の液晶表示装置が有する電極構造とその作用とを説明する。以下では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置について、本発明の実施形態を説明する。本発明はこれに限られず、ＭＩＭを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置にも適用することができる。また、以下では、透過型液晶表示装置を例に本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限られず、反射型液晶表示装置や透過反射両用型液晶表示装置に適用することができる。
【００６７】
なお、本願明細書においては、表示の最小単位である「絵素」に対応する液晶表示装置の領域を「絵素領域」と呼ぶ。カラー液晶表示装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの「絵素」が１つの「画素」に対応する。典型的には、絵素電極と絵素電極に対向する対向電極とが絵素領域を規定する。なお、ブラックマトリクスが設けられる構成においては、厳密には、表示すべき状態に応じて電圧が印加される領域のうち、ブラックマトリクスの開口部に対応する領域が絵素領域に対応することになる。
【００６８】
図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００の１つの絵素領域の構造を説明する。以下では、説明の簡単さのためにカラーフィルタやブラックマトリクスを省略する。また、以下の図面においては、液晶表示装置１００の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。図１（ａ）は基板法線方向から見た上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図に相当する。図１（ｂ）は、液晶層に電圧を印加していない状態を示している。
【００６９】
液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板（以下「ＴＦＴ基板」と呼ぶ。）１００ａと、対向基板（「カラーフィルタ基板」とも呼ぶ）１００ｂと、ＴＦＴ基板１００ａと対向基板１００ｂとの間に設けられた液晶層３０とを有している。液晶層３０の液晶分子３０ａは、負の誘電率異方性を有し、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側の表面に設けられた垂直配向層としての垂直配向膜（不図示）によって、液晶層３０に電圧が印加されていないとき、図１（ｂ）に示したように、垂直配向膜の表面に対して垂直に配向する。
このとき、液晶層３０は垂直配向状態にあるという。但し、垂直配向状態にある液晶層３０の液晶分子３０ａは、垂直配向膜の種類や液晶材料の種類によって、垂直配向膜の表面（基板の表面）の法線から若干傾斜することがある。一般に、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」とも言う。）が約８５°以上の角度で配向した状態が垂直配向状態と呼ばれる。
【００７０】
液晶表示装置１００のＴＦＴ基板１００ａは、透明基板（例えばガラス基板）１１とその表面に形成された絵素電極１４とを有している。対向基板１００ｂは、透明基板（例えばガラス基板）２１とその表面に形成された対向電極２２とを有している。液晶層３０を介して互いに対向するように配置された絵素電極１４と対向電極２２とに印加される電圧に応じて、絵素領域ごとの液晶層３０の配向状態が変化する。液晶層３０の配向状態の変化に伴い、液晶層３０を透過する光の偏光状態や量が変化する現象を利用して表示が行われる。
【００７１】
液晶表示装置１００は、液晶層３０を介して互いに対向し、それぞれの透過軸（図１（ａ）中に矢印ＰＡで示している）が互いに直交するように（すなわちクロスニコル状態に）配置された一対の偏光板４０ａおよび４０ｂを有し、ノーマリブラックモードで表示を行う。つまり、垂直配向した液晶層３０と、クロスニコル状態に配置された一対の偏光板４０ａおよび４０ｂとによって黒表示を行う。従って、液晶表示装置１００の黒表示を表示面法線方向から観察すると良好な黒表示であるが、表示面法線から傾斜した方向（以下、「斜め視角方向」ということにする。）から観察すると光漏れが発生し黒表示の品位が低下することがある。
【００７２】
この斜め視角方向における光漏れの原因の１つは、クロスニコル状態に配置された一対の偏光板４０ａおよび４０ｂの透過軸を斜め視角方向から観察すると、互いに直交した関係からずれる（透過軸がなす角が９０°を超える）ことである。この光漏れによる表示品位の低下は、図１（ａ）中に示すように、偏光板４０ａおよび４０ｂを、一方の偏光軸ＰＡが表示面の上下方向に略平行、他方の偏光軸ＰＡが表示面の左右方向に略平行となるように配置することによって抑制することができる。表示面を観察するときには、表示面の上下方向または左右方向に沿って視角を倒すことが多く、このような配置とすると、上下方向または左右方向に沿って視角を倒したときに透過軸が直交関係からずれないからである。なお、本願明細書では、表示面を時計の文字盤に見立てた場合の１２時方向を「上側」、６時方向を「下側」、３時方向を「右側」、９時方向を「左側」と呼ぶ。
【００７３】
液晶表示装置１００が有する絵素電極１４は、複数の開口部１４ａと中実部１４ｂとを有している。開口部１４ａは、導電膜（例えばＩＴＯ膜）から形成される絵素電極１４の内の導電膜が除去された部分を指し、中実部１４ｂは導電膜が存在する部分（開口部１４ａ以外の部分）を指す。開口部１４ａは１つの絵素電極ごとに複数形成されているが、中実部１４ｂは、基本的には連続した単一の導電膜から形成されている。
【００７４】
複数の開口部１４ａは、その中心が正方格子を形成するように配置されており、１つの単位格子を形成する４つの格子点上に中心が位置する４つの開口部１４ａによって実質的に囲まれる中実部（「単位中実部」と称する。）１４ｂ’は、４つの頂点を有し、その中心に４回回転軸を有する（すなわち４回回転対称性を有する）略星形の形状を有している。また、各開口部１４ａは、その中心に４回回転軸を有する略十字形であり、これらの開口部１４ａは、実質的に同じ形状で同じ大きさを有している。なお、図１（ａ）中に実線で示した正方形は、単一の導電層から形成された従来の絵素電極に対応する領域（外形）を示している。
【００７５】
上述した構成を有する絵素電極１４と対向電極２２との間に電圧を印加すると、単位中実部１４ｂ’の周辺（外周近傍）、すなわち、開口部１４ａのエッジ部に生成される斜め電界によって、それぞれが放射状傾斜配向を有する複数の液晶ドメインが形成される。液晶ドメインは、それぞれの開口部１４ａに対応する領域と、単位格子内の単位中実部１４ｂ’に対応する領域とに、それぞれ１つずつ形成される。
【００７６】
また、絵素電極１４は、開口部１４ａによって実質的に囲まれた単位中実部１４ｂ’以外にもそれと実質的に同じ大きさで同じ形状の部分が中実部１４ｂに存在するようにその外形が規定されており、これらの部分のそれぞれに対応する領域にも、液晶ドメインが形成される。本願明細書では、これらの部分も単位中実部と称する。つまり、中実部１４ｂの内で１つの液晶ドメインを形成する電界を発生する部分を「単位中実部」と称する。
【００７７】
従って、絵素電極１４の中実部１４ｂは、複数の単位中実部１４ｂ’を含んでおり、より具体的には、開口部１４ａによって実質的に囲まれた単位中実部１４ｂ’と、ＴＦＴ基板１００ａの開口領域（絵素電極１４の周囲に存在する導電層が形成されていない領域）１５によって実質的に囲まれた中実部１４ｂ’と、開口領域１５および開口部１４ａによって実質的に囲まれた中実部１４ｂ’とを含んでいる。
【００７８】
これらの単位中実部１４ｂ’は略星形であり、実質的に同じ形状で同じ大きさを有している。つまり、絵素電極１４は、それぞれが略星形の複数の導電部を有している。互いに隣接する単位中実部１４ｂ’は互いに接続されており、実質的に単一の導電膜として機能する中実部１４ｂを構成している。
【００７９】
ここでは、１つの絵素領域に複数の開口部１４ａを有する構成を例示したが、１つの開口部を設けるだけで、１つの絵素領域に複数の液晶ドメインを形成することもできる。例えば、図１（ａ）に示した破線で分割された４つの単位で構成される正方形の領域に注目し、これを１つの絵素電極と見なすと、この絵素電極は、１つの開口部１４ａとその周辺に配置されている４つの単位中実部１４ｂ’で構成されているが、電圧印加時には、放射状傾斜配向をとる５つの液晶ドメインを形成する。
【００８０】
さらに、開口部１４ａを形成しなくても、１つの絵素領域に複数の液晶ドメインを形成することもできる。例えば、互いに隣接する２つの単位に注目し、これを１つの絵素電極と考えると、この絵素電極は、２つの単位中実部１４ｂ’で構成され、開口部１４ａを有しないが、電圧印加時には、放射状傾斜配向をとる２つの液晶ドメインを形成する。このように、絵素電極が、少なくとも、電圧印加時に放射状傾斜配向をとる複数の液晶ドメインを形成するような単位中実部１４ｂ’を有していれば（言い換えると、そのような外形を有していれば）、絵素領域内の液晶分子３０ａの配向の連続性は得られるので、単位中実部１４ｂ’に対応して形成される液晶ドメインの放射状傾斜配向は安定する。
【００８１】
上述した斜め電界によって液晶ドメインが形成されるメカニズムを図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１（ｂ）に示した液晶層３０に電圧を印加した状態を示しており、図２（ａ）は、液晶層３０に印加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示しており、図２（ｂ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的に示している。図２（ａ）および（ｂ）中の曲線ＥＱは等電位線ＥＱを示す。
【００８２】
絵素電極１４と対向電極２２とが同電位のとき（液晶層３０に電圧が印加されていない状態）には、図１（ｂ）に示したように、絵素領域内の液晶分子３０ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配向している。
【００８３】
液晶層３０に電圧を印加すると、図２（ａ）に示した等電位線ＥＱ（電気力線と直交する）ＥＱで表される電位勾配が形成される。この等電位線ＥＱは、絵素電極１４の中実部１４ｂと対向電極２２との間に位置する液晶層３０内では、中実部１４ｂおよび対向電極２２の表面に対して平行であり、絵素電極１４の開口部１４ａに対応する領域で落ち込み、開口部１４ａのエッジ部（開口部１４ａの境界（外延）を含む開口部１４ａの内側周辺）ＥＧ上の液晶層３０内には、傾斜した等電位線ＥＱで表される斜め電界が形成される。
【００８４】
負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａには、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線ＥＱに対して平行（電気力線に対して垂直）に配向させようとするトルクが作用する。従って、エッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａは、図２（ａ）中に矢印で示したように、図中の右側エッジ部ＥＧでは時計回り方向に、図中の左側エッジ部ＥＧでは反時計回り方向に、それぞれ傾斜（回転）し、等電位線ＥＱに平行に配向する。
【００８５】
ここで、図３を参照しながら、液晶分子３０ａの配向の変化を詳細に説明する。
【００８６】
液晶層３０に電界が生成されると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０ａには、その軸方位を等電位線ＥＱに対して平行に配向させようとするトルクが作用する。図３（ａ）に示したように、液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直な等電位線ＥＱで表される電界が発生すると、液晶分子３０ａには時計回りまたは反時計回り方向に傾斜させるトルクが等しい確率で作用する。従って、互いに対向する平行平板型配置の電極間にある液晶層３０内には、時計回り方向のトルクを受ける液晶分子３０ａと、反時計回りに方向のトルクを受ける液晶分子３０ａとが混在する。その結果、液晶層３０に印加された電圧に応じた配向状態への変化がスムーズに起こらないことがある。
【００８７】
図２（ａ）に示したように、本発明による液晶表示装置１００の開口部１４ａのエッジ部ＥＧにおいて、液晶分子３０ａの軸方位に対して傾斜した等電位線ＥＱで表される電界（斜め電界）が発生すると、図３（ｂ）に示したように、液晶分子３０ａは、等電位線ＥＱと平行になるための傾斜量が少ない方向（図示の例では反時計回り）に傾斜する。また、液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直方向の等電位線ＥＱで表される電界が発生する領域に位置する液晶分子３０ａは、図３（ｃ）に示したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合するように）、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと同じ方向に傾斜する。図３（ｄ）に示したように、等電位線ＥＱが連続した凹凸形状を形成する電界が印加されると、それぞれの傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａによって規制される配向方向と整合するように、平坦な等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａが配向する。なお、「等電位線ＥＱ上に位置する」とは、「等電位線ＥＱで表される電界内に位置する」ことを意味する。
【００８８】
上述したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａから始まる配向の変化が進み、定常状態に達すると、図２（ｂ）に模式的に示した配向状態となる。開口部１４ａの中央付近に位置する液晶分子３０ａは、開口部１４ａの互いに対向する両側のエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向の影響をほぼ同等に受けるので、等電位線ＥＱに対して垂直な配向状態を保ち、開口部１４ａの中央から離れた領域の液晶分子３０ａは、それぞれ近い方のエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向の影響を受けて傾斜し、開口部１４ａの中心ＳＡに関して対称な傾斜配向を形成する。この配向状態は、液晶表示装置１００の表示面に垂直な方向（基板１１および２１の表面に垂直な方向）からみると、液晶分子３０ａの軸方位が開口部１４ａの中心に関して放射状に配向した状態にある（不図示）。そこで、本願明細書においては、このような配向状態を「放射状傾斜配向」と呼ぶことにする。また、１つの中心に関して放射状傾斜配向をとる液晶層の領域を液晶ドメインと称する。
【００８９】
開口部１４ａによって実質的に包囲された単位中実部１４ｂ’に対応する領域においても、液晶分子３０ａが放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成される。単位中実部１４ｂ’に対応する領域の液晶分子３０ａは、開口部１４ａのエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向の影響を受け、単位中実部１４ｂ’の中心ＳＡ（開口部１４ａが形成する単位格子の中心に対応）に関して対称な放射状傾斜配向をとる。また、液晶層３０に電圧が印加されると、開口領域１５のエッジ部にも、開口部１４ａのエッジ部ＥＧと同様に斜め電界が発生するので、開口領域１５によって実質的に包囲された単位中実部１４ｂ’や、開口領域１５と開口部１４ａとによって実質的に包囲された単位中実部１４ｂ’に対応する領域においても、液晶分子３０ａが放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成される。
【００９０】
単位中実部１４ｂ’に形成される液晶ドメインにおける放射状傾斜配向と開口部１４ａに形成される放射状傾斜配向は連続しており、いずれも開口部１４ａのエッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向と整合するように配向している。開口部１４ａに形成された液晶ドメイン内の液晶分子３０ａは、上側（基板１００ｂ側）が開いたコーン状に配向し、単位中実部１４ｂ’に形成された液晶ドメイン内の液晶分子３０ａは下側（基板１００ａ側）が開いたコーン状に配向する。このように、開口部１４ａに形成される液晶ドメインおよび単位中実部１４ｂ’に形成される液晶ドメインに形成される放射状傾斜配向は、互いに連続であるので、これらの境界にディスクリネーションライン（配向欠陥）が形成されることがなく、それによって、ディスクリネーションラインの発生による表示品位の低下は起こらない。
【００９１】
液晶表示装置の表示品位の視角依存性を全方位において改善するためには、それぞれの絵素領域内において、全ての方位角方向のそれぞれに沿って配向する液晶分子の存在確率が回転対称性を有することが好ましい。すなわち、絵素領域の全体に亘って形成される液晶ドメインが回転対称性を有するように配置されていることが好ましい。但し、絵素領域の全体に亘って回転対称性を有する必要は必ずしも無く、回転対称性を有するように配列された液晶ドメイン（例えば、正方格子状に配列された複数の液晶ドメイン）の集合体として絵素領域の液晶層が形成されればよい。従って、絵素領域に形成される複数の開口部１４ａの配置も絵素領域の全体に亘って回転対称性を有する必要は必ずしも無く、回転対称性を有するように配列された開口部（例えば正方格子状に配列された複数の開口部）の集合体として表せれればよい。勿論、複数の開口部１４ａに実質的に包囲される単位中実部１４ｂ’の配置も同様である。また、それぞれの液晶ドメインの形状も回転対称性を有することが好ましいので、それぞれの開口部１４ａおよび単位中実部１４ｂ’の形状も回転対称を有することが好ましい。
【００９２】
なお、開口部１４ａの中央付近の液晶層３０には十分な電圧が印加されず、開口部１４ａの中央付近の液晶層３０が表示に寄与しない場合がある。すなわち、開口部１４ａの中央付近の液晶層３０の放射状傾斜配向が多少乱れても（例えば、中心軸が開口部１４ａの中心からずれても）、表示品位が低下しないことがある。従って、少なくとも単位中実部１４ｂ’に対応して形成される液晶ドメインが回転対称性を有するように配置されていればよい。
【００９３】
図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明したように、本発明による液晶表示装置１００の絵素電極１４は複数の開口部１４ａを有しており、絵素領域内の液晶層３０内に、傾斜した領域を有する等電位線ＥＱで表される電界を形成する。電圧無印加時に垂直配向状態にある液晶層３０内の負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａは、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａの配向変化をトリガーとして配向方向を変化し、安定な放射状傾斜配向を有する液晶ドメインが開口部１４ａおよび中実部１４ｂに形成される。液晶層に印加される電圧に応じて、この液晶ドメインの液晶分子の配向が変化することによって、表示が行われる。
【００９４】
本実施形態の液晶表示装置１００が有する絵素電極１４が有する開口部１４ａの形状（基板法線方向から見た形状）およびその配置について説明する。
【００９５】
液晶表示装置の表示特性は、液晶分子の配向状態（光学的異方性）に起因して、方位角依存性を示す。表示特性の方位角依存性を低減するためには、液晶分子が全ての方位角に対してほぼ同等の確率で配向していることが好ましい。また、それぞれの絵素領域内の液晶分子が全ての方位角に対してほぼ同等の確率で配向していることがさらに好ましい（なお、後述するように、本発明による液晶表示装置１００では、液晶分子３０ａをすべての方位角に対して全く同じ確率で配向させるわけではない。）。従って、開口部１４ａは、それぞれの絵素領域内の液晶分子３０ａがすべての方位角に対してほぼ同等の確率で配向するように、液晶ドメインを形成するような形状を有していることが好ましい。具体的には、開口部１４ａの形状は、それぞれの中心（法線方向）を対称軸とする回転対称性（好ましくは２回回転対称性以上の対称性）を有することが好ましく、また、複数の開口部１４ａが回転対称性を有するように配置されていることが好ましい。また、単位中実部１４ｂ’の形状も回転対称性を有することが好ましく、単位中実部１４ｂ’も回転対称性を有するように配置されることが好ましい。
【００９６】
但し、開口部１４ａや単位中実部１４ｂが絵素領域全体に亘って回転対称性を有するように配置される必要は必ずしも無く、図１（ａ）に示したように、例えば正方格子（４回回転軸を有する対称性）を最小単位とし、それらの組合せによって絵素領域が構成されれば、絵素領域全体に亘って液晶分子がすべての方位角に対して実質的に同等の確率で配向させることができる。
【００９７】
図１（ａ）に示した、回転対称性を有する略十字形の開口部１４ａおよび略星形の単位中実部１４ｂが正方格子状に配列された場合の液晶分子３０ａの配向状態を図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照しながら説明する。
【００９８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板法線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を模式的に示している。図４（ｂ）および（ｃ）など、基板法線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を示す図において、楕円状に描かれた液晶分子３０ａの先が黒く示されている端は、その端が他端よりも、開口部１４ａを有する絵素電極１４が設けられている基板側に近いように、液晶分子３０ａが傾斜していることを示している。以下の図面においても同様である。ここでは、図１（ａ）に示した絵素領域の内の１つの単位格子（４つの開口部１４ａによって形成される）について説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）中の対角線に沿った断面は、図１（ｂ）、図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ対応し、これらの図を合わせて参照しながら説明する。
【００９９】
絵素電極１４および対向電極２２が同電位のとき、すなわち液晶層３０に電圧が印加されていない状態においては、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側表面に設けられた垂直配向層（不図示）によって配向方向が規制されている液晶分子３０ａは、図４（ａ）に示したように、垂直配向状態を取る。
【０１００】
液晶層３０に電界を印加し、図２（ａ）に示した等電位線ＥＱで表される電界が発生すると、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０ａには、軸方位が等電位線ＥＱに平行になるようなトルクが発生する。図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明したように、液晶分子３０ａの分子軸に対して垂直な等電位線ＥＱで表される電場下の液晶分子３０ａは、液晶分子３０ａが傾斜（回転）する方向が一義的に定まっていないため（図３（ａ））、配向の変化（傾斜または回転）が容易に起こらないのに対し、液晶分子３０ａの分子軸に対して傾斜した等電位線ＥＱ下に置かれた液晶分子３０ａは、傾斜（回転）方向が一義的に決まるので、配向の変化が容易に起こる。従って、図４（ｂ）に示したように、等電位線ＥＱに対して液晶分子３０ａの分子軸が傾いている開口部１４ａのエッジ部から液晶分子３０ａが傾斜し始める。そして、図３（ｃ）を参照しながら説明したように、開口部１４ａのエッジ部の傾斜した液晶分子３０ａの配向と整合性をとるように周囲の液晶分子３０ａも傾斜し、図４（ｃ）に示したような状態で液晶分子３０ａの軸方位は安定する（放射状傾斜配向）。
【０１０１】
このように、開口部１４ａが回転対称性を有する形状であると、絵素領域内の液晶分子３０ａは、電圧印加時に、開口部１４ａのエッジ部から開口部１４ａの中心に向かって液晶分子３０ａが傾斜するので、エッジ部からの液晶分子３０ａの配向規制力が釣り合う開口部１４ａの中心付近の液晶分子３０ａは基板面に対して垂直に配向した状態を維持し、その回りの液晶分子３０ａが開口部１４ａの中心付近の液晶分子３０ａを中心に放射状に液晶分子３０ａが連続的に傾斜した状態が得られる。
【０１０２】
また、略星形の単位中実部１４ｂ’に対応する領域の液晶分子３０ａも、開口部１４ａおよび／または開口領域１５のエッジ部に生成される斜め電界で傾斜した液晶分子３０ａの配向と整合するように傾斜する。エッジ部からの液晶分子３０ａの配向規制力が釣り合う単位中実部１４ｂ’の中心付近の液晶分子３０ａは基板面に対して垂直に配向した状態を維持し、その回りの液晶分子３０ａが単位中実部１４ｂ’の中心付近の液晶分子３０ａを中心に放射状に液晶分子３０ａが連続的に傾斜した状態が得られる。
【０１０３】
このように、絵素領域全体に亘って、液晶分子３０ａが放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが正方格子状に配列されると、それぞれの軸方位の液晶分子３０ａの存在確率が回転対称性を有することになり、あらゆる視角方向に対して、ざらつきのない高品位の表示を実現することができる。放射状傾斜配向を有する液晶ドメインの視角依存性を低減するためには、液晶ドメインが高い回転対称性（２回回転軸以上が好ましく、４回回転軸以上がさらに好ましい。）を有することが好ましい。また、絵素領域全体の視角依存性を低減するためには、絵素領域に形成される複数の液晶ドメインが、高い回転対称性（２回回転軸以上が好ましく、４回回転軸以上がさらに好ましい。）を有する単位（例えば単位格子）の組合せで表される配列（例えば正方格子）を構成することが好ましい。
【０１０４】
上述したように、液晶表示装置１００では、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが安定に、高い連続性を有するように形成されるので、視野角特性が高い。
【０１０５】
さらに、本発明による液晶表示装置１００では、絵素電極１４の単位中実部１４ｂ’のそれぞれが、図１（ａ）に示すように、鋭角化された４つの角部１４ｃを有しており、各単位中実部１４ｂ’が有する４つの角部１４ｃは、１つが表示面の上側を向き、他の１つが表示面の下側を向き、さらに他の１つが表示面の右側を向き、そして残りの１つが表示面の左側を向いている。
【０１０６】
単位中実部１４ｂ’が鋭角化された４つの角部１４ｃを有していると、すべての方位角方向のそれぞれに沿って配向する液晶分子３０ａの存在確率に高い回転対称性をもたせたまま、特定の方位角方向に沿って配向する液晶分子３０ａの存在確率を高く（あるいは低く）することができる。例えば、単位中実部１４ｂ’の形状が略円形や略矩形である場合に比べて、特定の方位角方向に沿って配向する液晶分子３０ａの存在確率を高く（あるいは低く）することができる。すなわち、全ての方位角方向のそれぞれに沿って配向する液晶分子３０ａの存在確率に高い指向性をもたせることができる。
【０１０７】
具体的には、鋭角化された４つの角部１４ｃはそれぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向いているので、これらの方向に平行に配向する液晶分子３０ａ、すなわち、表示面の上下方向（１２時―６時方向）に平行に配向する液晶分子３０ａおよび表示面の左右方向（３時―９時方向）に平行に配向する液晶分子３０ａの存在確率を相対的に低くすることができる。また、これらの間の方向に平行に配向している液晶分子３０ａ、表示面の右上―左下方向（１時半―７時半方向）に平行に配向する液晶分子３０ａおよび表示面の右下―左上方向（４時半―１０時半方向）に平行に配向する液晶分子３０ａの存在確率を相対的に高くすることができる。
【０１０８】
そのため、偏光板４０ａおよび４０ｂの一方の透過軸が表示面の上下方向に略平行に配置され、他方の透過軸が表示面の左右方向に平行に配置されている構成において、明るい表示を実現することができる。上述したように液晶分子３０ａの存在確率が高い指向性をもっているので、光入射側の偏光板の透過軸に対して略垂直または略平行に配向する液晶分子３０ａすなわち入射光に対して位相差をほとんど与えない液晶分子３０ａの存在確率を相対的に低くすることができ、また、光入射側の偏光板の透過軸に対して４５°傾斜した方向に略平行に配向する液晶分子３０ａすなわち入射光に対して大きな位相差を与える液晶分子３０ａの存在確率を相対的に高くすることができるからである。
【０１０９】
なお、一般的な矩形状の絵素電極では、絵素電極の４つの角部はそれぞれ表示面の右上、右下、左上および左下を向いているが、これと同様に、鋭角化された４つの角部１４ｃをそれぞれ表示面の右上、右下、左上および左下に向けると、図１（ａ）に示した透過軸設定ではかえって暗い表示になってしまう。これに対して、本発明による液晶表示装置１００では、鋭角化された４つの角部１４ｃがそれらの方向（表示面の右上、右下、左上、左下）から略４５°傾いていることによって、図１（ａ）の透過軸設定（視角を傾けたときの表示品位の低下が抑制される）において、明るい表示を行うことができる。
【０１１０】
図５に、偏光板の透過軸と角部１４ｃが向いている方向との関係を変化させたときの光透過率（白表示状態の透過率）の変化を示す。なお、図５に示す透過軸角度は、図６に示すように角部１４ｃの向いている方向と偏光板４０ａの透過軸とが４５°の角度をなしている状態を０°とし、その状態から透過軸を時計回りに回転させたときを正、反時計回りに回転させたときを負としている。また、図５では、最大の透過率を１とした透過率比を示しており、比較のために、樽形（角部が円弧状の略矩形）の単位中実部（図６中に破線で示している）１０１４ｂ’を用いた場合の透過率を破線で示している。
【０１１１】
図５からわかるように、単位中実部が樽形である場合には、透過軸の角度がほぼ０°で最大の透過率が得られる。つまり、角部が向いている方向と透過軸とが４５°の角度をなしている場合に明るい表示が実現される。
【０１１２】
これに対して、本実施形態のように、角部１４ｃが鋭角化されている場合には、透過軸の角度が４５°、−４５°でほぼ最高の透過率が得られ、透過軸の角度０°付近では低い透過率しか得られないことがわかる。つまり、角部１４ｃが向いている方向と透過軸とがほぼ一致していると、明るい表示を実現することがわかる。従って、一対の偏光板の一方の透過軸が表示面の上下方向、他方の透過軸軸が左右方向に略平行な場合には、鋭角化された４つの角部１４ｃをそれぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向いていることによって高い透過率が得られることがわかる。
【０１１３】
なお、図５において透過率が最大となる角度が４５°、−４５°から若干ずれているのは、図５に透過率を示した液晶表示装置においては、液晶分子３０ａの放射状傾斜配向が、図７（ａ）に示すような単純な放射状傾斜配向ではなく、図７（ｂ）および（ｃ）に示すような、左回りまたは右回りの渦巻き状の放射状傾斜配向であるからである。
【０１１４】
図７（ａ）に示すような単純な放射状傾斜配向の場合、透過率は４５°、−４５°でほぼ最大となる。図７（ｂ）および（ｃ）に示すような、左回りまたは右回りの渦巻き状の放射状傾斜配向は、図７（ａ）に示す単純な放射状傾斜方向よりも安定である。この渦巻き状配向は、通常のツイスト配向のように液晶層３０の厚さ方向に沿って液晶分子３０ａの配向方向が螺旋状に変化するのではなく、液晶分子３０ａの配向方向は微小領域でみると、液晶層３０の厚さ方向に沿ってほとんど変化していない。すなわち、液晶層３０の厚さ方向のどこの位置の断面（層面に平行な面内での断面）においても、図７（ｂ）または（ｃ）と同じ配向状態にあり、液晶層３０の厚さ方向に沿ったツイスト変形をほとんど生じていない。但し、液晶ドメインの全体でみると、ある程度のツイスト変形が発生している。
【０１１５】
負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料にカイラル剤を添加した材料を用いると、電圧印加時に、液晶分子３０ａは、開口部１４ａおよび単位中実部１４ｂ’を中心に、図７（ｂ）および（ｃ）に示した、左回りまたは右回りの渦巻き状放射状傾斜配向をとる。右回りか左回りかは用いるカイラル剤の種類によって決まる。従って、電圧印加時に開口部１４ａ内の液晶層３０を渦巻き状放射状傾斜配向させることによって、放射状傾斜している液晶分子３０ａの、基板面に垂直に立っている液晶分子３０ａの周りを巻いている方向を全ての液晶ドメイン内で一定にすることができるので、ざらつきの無い均一な表示が可能になる。さらに、基板面に垂直に立っている液晶分子３０ａの周りを巻いている方向が定まっているので、液晶層３０に電圧を印加した際の応答速度も向上する。また、カイラル剤を十分に多く添加すると、電圧を十分に印加した状態で液晶層３０の厚さ方向に沿ったツイスト変形が発生するので、中間調で観察される十字状の消光模様が消え、透過率が向上する。
【０１１６】
また、本発明による液晶表示装置１００では、単位中実部１４ｂ’の角部１４ｃが鋭角化されていることによって、応答特性も向上する。以下、その理由を説明する。
【０１１７】
図８（ａ）に示すように単位中実部１４ｂ’の角部１４ｃが鋭角化されていると、図８（ｂ）に示すように直角の角部１０１４ｃ’を有している場合よりも、斜め電界を生成するための絵素電極１４の辺がより多く形成されるので、より多くの液晶分子３０ａに斜め電界を作用させることができる。そのため、電界に応答して最初に傾斜し始める液晶分子３０ａの数がより多くなり、絵素領域全域にわたって放射状傾斜配向が形成されるのに要する時間が短くなるので、応答速度が向上する。
【０１１８】
また、角部１４ｃが鋭角化されていると、絵素電極１４の辺から単位中実部１４ｂ’内の液晶分子３０ａまでの距離を短くすることができるので、単位中実部１４ｂ’内の液晶分子３０ａの配向規制をより効果的に行うことができる。そのため、この点からも優れた応答特性が得られる。例えば、単位中実部が略矩形状の場合、対向する角部同士を結ぶ対角線付近の液晶分子は、絵素電極の辺からの距離が遠いので、エッジ部周辺に発生する斜め電界の影響を受けにくく、応答するのが遅い。これに対して、単位中実部１４ｂ’の角部１４ｃが鋭角化されていると、絵素電極１４の辺と対角線付近の液晶分子３０ａとの距離が近くなるので、対角線付近の液晶分子３０ａの応答が速くなり、そのことによって応答速度が速くなる。
【０１１９】
なお、ここでは、鋭角化された４つの角部１４ｃを有する単位中実部１４ｂ’が実質的に直線からのみ構成されている場合を例示したが、単位中実部１４ｂ’の形状はこれに限定されない。単位中実部１４ｂ’は、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、曲線を含んで構成されてもよく、「鋭角化された角部」は、２直線が９０°未満の角をなしている角部だけでなく、曲線と直線あるいは２曲線が９０°未満の角をなしている（交点における接線が９０°未満の角をなしている）角部も含んでいる。また、図９（ｃ）に示すように、単位中実部１４ｂ’の角部１４ｃが頂点を有しなくてもよい。
【０１２０】
また、隣接する単位中実部１４ｂ’同士を電気的に接続する枝部（接続電極）の位置は、図１（ａ）に示すものに限定されない。図１（ａ）では、単位中実部１４ｂ’の内側に凹んだ部分同士を接続するように枝部が設けられているが、図１０に示すように、隣接する単位中実部１４ｂ’同士が角部１４ｃで接続されていてもよい。この場合、開口部１４ａの形状は略ひし形となる。また、図９（ｂ）に示す単位中実部１４ｂ’を角部１４ｃで接続する場合には、開口部の形状は２つの円弧（典型的には劣弧）状の辺を組み合わせた略円弧二角形（いわゆるアーモンド形）となる。
【０１２１】
次に、図１１を参照しながら、本発明による液晶表示装置１００の構造をさらに詳しく説明する。図１１は、液晶表示装置１００の４つの絵素領域の構造を模式的に示す上面図である。なお、図１１では、各絵素電極１４が備える単位中実部１４ｂ’の数が図１に示した絵素電極１４とは異なるが、その機能に異なるところはない。また、図１１では、同じ絵素領域内の単位中実部１４ｂ’同士を互いに接続する枝部（接続電極）を省略している。
【０１２２】
図１１に示すように、液晶表示装置１００は、ＴＦＴ基板１００ａ上に設けられた走査配線２および信号配線４を有している。走査配線２は、スイッチング素子としてのＴＦＴ（不図示）に走査信号を供給する。また、信号配線４は、走査配線２に交差し、ＴＦＴに表示信号を供給する。ＴＦＴは、絵素電極１４に電気的に接続されており、ＴＦＴにより絵素電極１４がスイッチングされる。
【０１２３】
一般的な液晶表示装置では、走査配線や信号配線は、表示面の上下方向または左右方向に沿って直線状に形成されている。これに対して、本発明による液晶表示装置１００では、走査配線２および信号配線４は、各絵素領域において、表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲している。つまり、走査配線２および信号配線４は、ジグザグ状に（三角波状に）形成されている。
【０１２４】
本実施形態では、走査配線２および信号配線４は、表示面の上下方向および左右方向に対して略４５°傾斜している。また、絵素領域の端部に配置された単位中実部１４ｂ’が、表示面の上下方向および左右方向に沿って所定のピッチＰで配置されているのに対して、走査配線２は表示面の左右方向に沿ってピッチＰの略半分のピッチ（すなわちＰ／２）で配置された複数の屈曲部２ａを有しており、信号配線４は表示面の上下方向に沿ってピッチＰの略半分のピッチ（Ｐ／２）で配置された複数の屈曲部４ａを有している。
【０１２５】
上述したように、本発明による液晶表示装置１００では、ＴＦＴ基板１００ａ上に設けられている走査配線２および信号配線４が、表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲しているので、角部１４ｃが表示面の上下左右を向いている単位中実部１４ｂ’を絵素領域の端部にまで絵素領域の中央部と同程度の密度で配置することができる。そのため、電圧印加状態において絵素領域の端部にも絵素領域の中央部と同程度の密度で中実部１４ｂに対応した液晶ドメインを形成することができるので、絵素領域の全体にわたって安定な配向状態が得られる。また、単位中実部１４ｂ’を絵素領域の端部にまで絵素領域の中央部と同程度の密度で配置することができるので、絵素領域における中実部１４ｂの面積比率を高くすることができる。従って、絵素電極１４によって生成される電界の影響を直接的に受ける液晶層３０の面積（基板法線方向から見たときの平面内に規定される）を大きくすることができ、実効開口率（透過率）を向上することができる。そのため、より明るい表示を行うことができる。
【０１２６】
絵素領域を有効に利用する観点、言い換えれば絵素領域の端部にできるだけ無駄なく（効率よく）単位中実部１４ｂ’を配置する観点からは、走査配線２および信号配線４が、絵素領域の端部に配置された単位中実部１４ｂ’によって規定される絵素電極１４の外縁に実質的に沿っていることが好ましい。
【０１２７】
絵素領域の端部に配置された単位中実部１４ｂ’が表示面の上下方向および／または左右方向に沿ってそれぞれ所定のピッチ（本実施形態ではいずれの方向にもピッチＰ）で配置されている本実施形態では、走査配線２が表示面の左右方向に沿ってその略半分のピッチ（すなわちＰ／２）で配置された複数の屈曲部２ａを有し、且つ、信号配線４が表示面の上下方向に沿ってその略半分のピッチ（Ｐ／２）で配置された複数の屈曲部４ａを有していることによって、絵素電極１４の外縁に走査配線２および信号配線４を実質的に沿わせている。
【０１２８】
例えば１３型ＶＧＡパネルでは、１つの絵素領域の大きさは１３６μｍ×４１４μｍ程度であり、単位中実部１４ｂ’を２０μｍ〜８０μｍ程度のピッチで配置することによって安定な放射状傾斜配向が得られるので、走査配線２および信号配線４の屈曲部２ａ、４ａをその半分、具体的には１０μｍ〜４０μｍ程度のピッチで配置すればよい。
【０１２９】
なお、本実施形態では、走査配線２および信号配線４は、表示面の上下方向および左右方向に対して略４５°傾斜しているが、傾斜角度はこれに限定されない。絵素電極１４の外縁は、絵素領域の端部に配置された単位中実部１４ｂ’によって実質的に規定されるので、走査配線２および信号配線４が絵素電極１４の外縁に実質的に沿うように、単位中実部１４ｂ’の形状に応じて傾斜角度を適宜設定すればよい。本実施形態のように、単位中実部１４ｂ’の形状が４回回転対称性を有する略星形の場合には、傾斜角度が略４５°であることによって、絵素領域の端部への単位中実部１４ｂ’の配置を好適に行うことができる。
【０１３０】
また、ここでは、スイッチング素子としてＴＦＴが設けられている場合を例に本発明を説明したが、本発明は、スイッチング素子として３端子能動素子を備えた液晶表示装置だけでなく、ＭＩＭなどの２端子能動素子を備えた液晶表示装置にも好適に用いることができる。ＭＩＭなどの２端子能動素子を備えている場合には、走査配線および信号配線の一方がアクティブマトリクス基板上に設けられ、他方がアクティブマトリクス基板に対向する基板（対向基板）上に設けられるので、アクティブマトリクス基板上に設けられた配線を屈曲させることによって同様の作用・効果が得られる。
【０１３１】
なお、開口率を高くして明るさを向上する観点からは、ブラックマトリクスも走査配線２や信号配線４と同様に屈曲した形状を有していることが好ましく、カラーフィルタもその外周が絵素電極１４の外縁に実質的に沿っていることが好ましい。ただし、必ずしもそのようにする必要はなく、ストライプ状（あるいは格子状）のブラックマトリクスを絵素領域端部の単位中実部１４ｂ’の一部（例えば外側半分）に重なるように設けてもよい。この場合でも、絵素領域の中央部と同じ密度で絵素領域の端部に単位中実部１４ｂ’を配置できるので、絵素領域の全体にわたって配向を安定化できるという効果が得られることに変わりはない。
【０１３２】
上述した液晶表示装置１００の構成は、絵素電極１４が複数の単位中実部１４ｂ’を有する電極であることと、走査配線２および信号配線４が屈曲していること以外は、公知の垂直配向型液晶表示装置と同じ構成を採用することができ、公知の製造方法で製造することができる。
【０１３３】
なお、典型的には、負の誘電異方性を有する液晶分子を垂直配向させるために、絵素電極１４および対向電極２２の液晶層３０側表面には垂直配向層（不図示）が形成されている。液晶材料としては、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料が用いられる。
【０１３４】
次に、図１２を参照しながら、本発明による他の液晶表示装置２００を説明する。図１２に示す液晶表示装置２００は、対向基板上に配向規制構造２８を備えている点において液晶表示装置１００と異なっている。
【０１３５】
液晶表示装置２００の対向基板は、図１２に示すように、絵素電極１４の単位中実部１４ｂ’に対応する領域に配向規制構造２８を備えており、そのことによってより配向安定性を向上することができる。
【０１３６】
配向規制構造２８を有する対向基板２００ｂを図１３（ａ）〜（ｄ）に模式的に示す。図１３（ａ）〜（ｄ）に示した配向規制構造２８は、少なくとも絵素電極１４と対向電極２２との間に電圧が印加された状態において液晶層３０の液晶分子に対して配向規制力を発現し、液晶層３０の液晶分子３０ａを放射状傾斜配向させるように作用する。配向規制構造２８による配向規制方向は、単位中実部１４ｂ’やサブ単位中実部１４ｄの周辺に生成される斜め電界による配向規制方向と整合する。
【０１３７】
図１３（ａ）に示した配向規制構造２８は、対向電極２２の開口部２２ａによって構成されている。なお、対向基板３００ｂの液晶層３０側の表面には垂直配向膜（不図示）が設けられている。
【０１３８】
この配向規制構造２８は、電圧印加時にのみ配向規制力を発現する。配向規制構造２８は、絵素電極１４の中実部１４ｂによって形成される液晶ドメイン内の液晶分子に対して配向規制力を作用すればよいので、開口部２２ａの大きさは、絵素電極１４に設けられる開口部１４ａよりも小さく、また、単位中実部１４ｂ’（例えば図１（ａ）参照）よりも小さい。例えば、開口部１４ａや単位中実部１４ｂ’の面積の半分以下で十分な効果を得ることができる。対向電極２２の開口部２２ａを絵素電極１４の単位中実部１４ｂ’の中央部に対向する位置に設けることによって、液晶分子の配向の連続性が高くなり、且つ、放射状傾斜配向の中心軸の位置を固定することができる。
【０１３９】
このように、配向規制構造として、電圧印加時にのみ配向規制力を発現する構造を採用すると、電圧無印加状態において液晶層３０のほとんど全ての液晶分子３０ａが垂直配向状態をとるので、ノーマリブラックモードを採用した場合に、黒表示状態において光漏れがほとんど発生せず、良好なコントラスト比の表示を実現できる。
【０１４０】
但し、電圧無印加状態に配向規制力が発生しないので放射状傾斜配向が形成されず、また、印加電圧が低いときには配向規制力が小さいので、あまりに大きな応力が液晶パネルに印加されると、残像が視認されることがある。
【０１４１】
図１３（ｂ）〜（ｄ）に示した配向規制構造２８は、電圧の印加無印加に関わらず、配向規制力を発現するので、全ての表示階調において安定した放射状傾斜配向が得られ、応力に対する耐性にも優れている。
【０１４２】
まず、図１３（ｂ）に示した配向規制構造２８は、対向電極２２上に液晶層３０側に突き出た凸部２２ｂを有する。凸部２２ｂを形成する材料に特に制限はないが、樹脂などの誘電体材料を用いて容易に形成することができる。なお、対向基板２００ｂの液晶層３０側の表面には垂直配向膜（不図示）が設けられている。凸部２２ｂは、その表面（垂直配向性を有する）の形状効果によって、液晶分子３０ａを放射状に傾斜配向させる。また、熱によって変形する樹脂材料を用いると、パターニングの後の熱処理によって、図１３（ｂ）に示したような、なだらかな丘上の断面形状を有する凸部２２ｂを容易に形成できるので好ましい。図示したように、頂点を有するなだらかな断面形状（例えば球の一部）を有する凸部２２ｂや円錐状の形状を有する凸部は、放射状傾斜配向の中心位置を固定する効果に優れている。
【０１４３】
図１３（ｃ）に示した配向規制構造２８は、対向電極２２の下（基板２１側）に形成された誘電体層２３に設けられた開口部（凹部でもよい）２３ａ内の液晶層３０側の水平配向性表面によって構成されている。ここでは、対向基板３００ｂの液晶層３０側に形成される垂直配向膜２４を、開口部２３ａ内にだけ形成しないことで、開口部２３ａ内の表面を水平配向性表面としている。これに代えて、図１３（ｄ）に示したように、開口部２３ａ内にだけ、水平配向膜２５を形成してもよい。
【０１４４】
図１３（ｄ）に示した水平配向膜は、例えば、一旦対向基板２００ｂの全面に垂直配向膜２４を形成し、開口部２３ａ内に存在する垂直配向膜２４に選択的に紫外線を照射するなどして、垂直配向性を低下させることよって形成してもよい。配向規制構造２８を構成するために必要な水平配向性は、ＴＮ型液晶表示装置に用いられている配向膜のようにプレチルト角が小さい必要はなく、例えば、プレチルト角が４５°以下であればよい。
【０１４５】
図１３（ｃ）および（ｄ）に示したように、開口部２３ａ内の水平配向性表面上では、液晶分子３０ａが基板面に対して水平に配向しようとするので、周囲の垂直配向膜２４上の垂直配向している液晶分子３０ａの配向と連続性を保つような配向が形成され、図示したような放射状傾斜配向が得られる。
【０１４６】
対向電極２２の表面に凹部（誘電体層２３の開口部によって形成される）を設けずに、対向電極２２の平坦な表面上に、水平配向性表面（電極の表面または水平配向膜など）を選択的に設けるだけでも放射状傾斜配向が得られるが、凹部の形状効果によって、放射状傾斜配向をさらに安定化することができる。
【０１４７】
対向基板２００ｂの液晶層３０側の表面に凹部を形成するために、例えば、誘電体層２３として、カラーフィルタ層やカラーフィルタ層のオーバーコート層を用いると、プロセスが増加することが無いので好ましい。また、図１３（ｃ）および（ｄ）に示した構造は、図１３（ａ）に示した構造のように、凸部２２ｂを介して液晶層３０に電圧が印加される領域が存在しないので、光の利用効率の低下が少ない。
【０１４８】
上述した配向規制構造２８を備える液晶表示装置２００の断面構成を図１４（ａ）に示す。図１４（ａ）は、図１３中の１４Ａ１−１４Ａ１’線または１４Ａ２−１４Ａ２’線に沿った断面図に相当する。
【０１４９】
液晶表示装置２００は、中実部１４ｂを含む絵素電極１４を有するＴＦＴ基板１００ａと、配向規制構造２８を有する対向基板２００ｂとを有している。ここでは、配向規制構造２８として、電圧無印加時にも配向規制力を発現するもの（図１３（ｂ）〜（ｄ））を例示するが、図１３（ａ）に示したものを用いることもできる。
【０１５０】
対向基板２００ｂに設けられている配向規制構造２８は、絵素電極１４の単位中実部１４ｂ’に対応する領域、より具体的には単位中実部１４ｂ’の中央付近に対応する配置されている。このように配置することによって、液晶層３０に電圧を印加した状態、すなわち、絵素電極１４と対向電極２２との間に電圧を印加した状態において、中実部１４ｂの周辺に生成される斜め電界による配向規制方向と、配向規制構造２８が発現する配向規制力による配向規制方向とが整合し、放射状傾斜配向が安定化する。この様子を図１４（ａ）〜（ｃ）に模式的に示している。図１４（ａ）は電圧無印加時を示し、図１４（ｂ）は電圧印加後に配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を示し、図１４（ｃ）は電圧印加中の定常状態を模式的に示している。
【０１５１】
配向規制構造（図１３（ｂ）〜（ｄ））による配向規制力は、図１４（ａ）に示したように、電圧無印加状態においても、近傍の液晶分子３０ａに作用し、放射状傾斜配向を形成する。
【０１５２】
電圧を印加し始めると、図１４（ｂ）に示したような等電位線ＥＱで示される電界が発生し（中実部１４ｂによる）、開口部１４ａおよび中実部１４ｂに対応する領域に液晶分子３０ａが放射状傾斜配向した液晶ドメインが形成され、図１４（ｃ）に示したような定常状態に達する。このとき、それぞれの液晶ドメイン内の液晶分子３０ａの傾斜方向は、対応する領域に設けられた配向規制構造２８の配向規制力による液晶分子３０ａの傾斜方向と一致する。
【０１５３】
このように、対向基板２００ｂ上に配向規制構造２８を設けることによって、絵素電極１４によって形成される放射状傾斜配向状態をより安定化することができ、液晶セルへの応力の印加などに起因した表示品位の低下を抑制できる。
【０１５４】
定常状態にある液晶表示装置２００に応力が印加されると、液晶層３０の放射状傾斜配向は一旦崩れるが、応力が取り除かれると、絵素電極１４および配向規制構造２８による配向規制力が液晶分子３０ａに作用しているので、放射状傾斜配向状態に復帰する。従って、応力による残像の発生が抑制される。配向規制構造２８による配向規制力が強すぎると、電圧無印加時にも放射状傾斜配向によるリタデーションが発生し、表示のコントラスト比を低下するおそれがあるが、配向規制構造２８による配向規制力は、絵素電極１４によって形成される放射状傾斜配向の安定化および中心軸位置を固定する効果を有せばいいので、強い配向規制力は必要なく、表示品位を低下させるほどのリタデーションを発生させない程度の配向規制力で十分である。
【０１５５】
例えば、図１３（ｂ）に示した凸部２２ｂを採用する場合、直径が約３０μｍ〜約３５μｍの単位中実部１４ｂ’に対して、それぞれ直径が約１５μｍで高さ（厚さ）が約１μｍの凸部２２を形成すれば、十分な配向規制力が得られ、且つ、リタデーションによるコントラスト比の低下も実用上問題の無いレベルに抑えられる。
【０１５６】
また、絵素電極に開口部を設けた構成では、開口部に対応する領域の液晶層に十分な電圧が印加されず、十分なリタデーション変化が得られないために、光の利用効率が低下するという問題が発生することがある。そこで、開口部を設けた電極（上層電極）の液晶層とは反対側に誘電体層を設け、この誘電体層を介して電極の開口部の少なくとも一部に対向するさらなる電極（下層電極）を設ける（すなわち２層構造電極とする）ことによって、開口部に対応する液晶層に十分な電圧を印加することができ、光の利用効率や応答特性を向上することができる。
【０１５７】
図１５（ａ）〜（ｃ）に、下層電極１２と、上層電極１４と、これらの間に設けられた誘電体層１３とを有する絵素電極（２層構造電極）１６を備える液晶表示装置３００の１つの絵素領域の断面構造を模式的に示す。絵素電極１６の上層電極１４は、上述した絵素電極１４と実質的に等価で、上述した種々の形状、配置の開口部および中実部を有する。以下では、２層構造を有する絵素電極１６の機能を説明する。
【０１５８】
液晶表示装置３００の絵素電極１６は、複数の開口部１４ａ（１４ａ１および１４ａ２を含む）を有する。図１５（ａ）は、電圧が印加されていない液晶層３０内の液晶分子３０ａの配向状態（ＯＦＦ状態）を模式的に示している。図１５（ｂ）は、液晶層３０に印加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示している。図１５（ｃ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的に示している。なお、図１５では、開口部１４ａ１および１４ａ２に誘電体層１３を介して対向するように設けられた下層電極１２は、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれと重なり、且つ、開口部１４ａ１および１４ａ２の間の領域（上層電極１４が存在する領域）にも存在するように形成された例を示したが、下層電極１２の配置はこれに限られず、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれに対して、下層電極１２の面積＝開口部１４ａの面積、または、下層電極１２の面積＜開口部１４ａの面積としてもよい。すなわち、下層電極１２は、誘電体層１３を介して開口部１４ａの少なくとも一部と対向するように設けられていればよい。但し、下層電極１２が開口部１４ａ内に形成された構成においては、基板１１の法線方向から見た平面内に、下層電極１２および上層電極１４のいずれもが存在しない領域（隙間領域）が存在し、この隙間領域に対向する領域の液晶層３０に十分な電圧が印加されないことがあるので、液晶層３０の配向を安定化するように、この隙間領域の幅を十分に狭くすることが好ましく、典型的には、約４μｍを越えないことが好ましい。また、誘電体層１３を介して上層電極１４の導電層が存在する領域と対向する位置に形成された下層電極１２は、液晶層３０に印加される電界に実質的に影響しないので、特にパターニングする必要はないが、パターニングしてもよい。
【０１５９】
図１５（ａ）に示したように、絵素電極１６と対向電極２２が同電位のとき（液晶層３０に電圧が印加されていない状態）には、絵素領域内の液晶分子３０ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配向している。ここでは、簡単のために、絵素電極１６の上層電極１４と下層電極１２の電位は互いに等しいとする。
【０１６０】
液晶層３０に電圧を印加すると、図１５（ｂ）に示した等電位線ＥＱで表される電位勾配が形成される。絵素電極１６の上層電極１４と対向電極２２との間に位置する液晶層３０内には、上層電極１４および対向電極２２の表面に対して平行な等電位線ＥＱで表される、均一な電位勾配が形成される。上層電極１４の開口部１４ａ１および１４ａ２の上に位置する液晶層３０には、下層電極１２と対向電極２２との電位差に応じた電位勾配が形成される。このとき、液晶層３０内に形成される電位勾配が、誘電体層１３による電圧降下の影響を受けるので、液晶層３０内に形成される等電位線ＥＱは、開口部１４ａ１および１４ａ２に対応する領域で落ち込む（等電位線ＥＱに複数の「谷」が形成される）。誘電体層１３を介して開口部１４ａ１および１４ａ２に対向する領域に下層電極１２が形成されているので、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれの中央付近上に位置する液晶層３０内にも、上層電極１４および対向電極２２の面に対して平行な等電位線ＥＱで表される電位勾配が形成される（等電位線ＥＱの「谷の底」）。開口部１４ａ１および１４ａ２のエッジ部（開口部の境界（外延）を含む開口部の内側周辺）ＥＧ上の液晶層３０内には、傾斜した等電位線ＥＱで表される斜め電界が形成される。
【０１６１】
図１５（ｂ）と図２（ａ）との比較から明らかなように、液晶表示装置３００は下層電極１２を有するので、開口部１４ａに対応する領域に形成される液晶ドメインの液晶分子にも十分な大きさの電界を作用させることができる。
【０１６２】
負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａには、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線ＥＱに対して平行に配向させようとするトルクが作用する。従って、エッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａは、図１５（ｂ）中に矢印で示したように、図中の右側エッジ部ＥＧでは時計回り方向に、図中の左側エッジ部ＥＧでは反時計回り方向に、それぞれ傾斜（回転）し、等電位線ＥＱに平行に配向する。
【０１６３】
図１５（ｂ）に示したように、液晶表示装置３００の開口部１４ａ１および１４ａ２のエッジ部ＥＧにおいて、液晶分子３０ａの軸方位に対して傾斜した等電位線ＥＱで表される電界（斜め電界）が発生すると、図３（ｂ）に示したように、液晶分子３０ａは、等電位線ＥＱと平行になるための傾斜量が少ない方向（図示の例では反時計回り）に傾斜する。また、液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直方向の等電位線ＥＱで表される電界が発生する領域に位置する液晶分子３０ａは、図３（ｃ）に示したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合するように）、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと同じ方向に傾斜する。
【０１６４】
上述したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａから始まる配向の変化が進み、定常状態に達すると、図１５（ｃ）に模式的に示したように、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれの中心ＳＡに関して対称な傾斜配向（放射状傾斜配向）を形成する。また、隣接する２つの開口部１４ａ１および１４ａ２との間に位置する上層電極１４の領域上の液晶分子３０ａも、開口部１４ａ１および１４ａ２のエッジ部の液晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合するように）、傾斜配向する。開口部１４ａ１および１４ａ２のエッジの中央に位置する部分上の液晶分子３０ａは、それぞれのエッジ部の液晶分子３０ａの影響を同程度に受けるので、開口部１４ａ１および１４ａ２の中央部に位置する液晶分子３０ａと同様に、垂直配向状態を維持する。その結果、隣接する２つの開口部１４ａ１と１４ａ２との間の上層電極１４上の液晶層も放射状傾斜配向状態となる。但し、開口部１４ａ１および１４ａ２内の液晶層の放射状傾斜配向と開口部１４ａ１と１４ａ２との間の液晶層の放射状傾斜方向とでは、液晶分子の傾斜方向が異なる。図１５（ｃ）に示した、それぞれの放射状傾斜配向している領域の中央に位置する液晶分子３０ａ付近の配向に注目すると、開口部１４ａ１およｂ１４ａ２内では、対向電極に向かって広がるコーンを形成するように液晶分子３０ａが傾斜しているのに対し、開口部間では、上層電極１４に向かって広がるコーンを形成するように液晶分子３０が傾斜している。なお、いずれの放射状傾斜配向もエッジ部の液晶分子３０ａの傾斜配向と整合するように形成されているので、２つの放射状傾斜配向は互いに連続している。
【０１６５】
上述したように、液晶層３０に電圧を印加すると、上層電極１４に設けた複数の開口部１４ａ１および１４ａ２それぞれのエッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａから傾斜し始め、その後周辺領域の液晶分子３０ａがエッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａの傾斜配向と整合するように傾斜することによって、放射状傾斜配向が形成される。従って、１つの絵素領域内に形成する開口部１４ａの数が多いほど、電界に応答して最初に傾斜し始める液晶分子３０ａの数が多くなるので、絵素領域全体に亘って放射状傾斜配向が形成されるのに要する時間が短くなる。すなわち、絵素領域毎に絵素電極１６に形成する開口部１４ａの数を増やすことによって、液晶表示装置の応答速度を改善することができる。また、絵素電極１６を上層電極１４と下層電極１２とを有する２層構造電極とすることによって、開口部１４ａに対応する領域の液晶分子にも十分な電界を作用させることができるので、液晶表示装置の応答特性が向上する。
【０１６６】
絵素電極１６の上層電極１４と下層電極１２との間に設けられた誘電体層１３が、上層電極１４の開口部１４ａ内に穴（孔）または凹部を有する構成としてもよい。すなわち、２層構造の絵素電極１５は、上層電極１４の開口部１４ａ内に位置する誘電体層１３の全部が除去された（穴が形成された）構造または一部が除去された（凹部が形成された）構造を有してもよい。
【０１６７】
まず、図１６を参照しながら、誘電体層１３に穴が形成された絵素電極１６を備える液晶表示装置４００の構造と動作を説明する。以下では、簡単さのために、上層電極１４に形成された１つの開口部１４ａに対して説明する。
【０１６８】
液晶表示装置４００は、絵素電極１６の上層電極１４が開口部１４ａを有するとともに、下層電極１２と上層電極１４との間に設けられている誘電体層１３が、上層電極１４が有する開口部１４ａに対応して形成された開口部１３ａを有し、この開口部１３ａ内に下層電極１２が露出されている。誘電体層１３の開口部１３ａの側壁は、一般にテーパ状に形成されている。液晶表示装置４００は、誘電体層１３が開口部１３ａを有していることを除いて、液晶表示装置３００と実質的に同じ構造を有しており、２層構造の絵素電極１６は、実質的に液晶表示装置３００の絵素電極１６と同じように作用し、電圧印加時に液晶層３０に放射状傾斜配向状態をとる液晶ドメインを形成する。
【０１６９】
液晶表示装置４００の動作を図１６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１６（ａ）〜（ｃ）は、液晶表示装置３００についての図１５（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する。
【０１７０】
図１６（ａ）に示したように、電圧無印加時（ＯＦＦ状態）には、絵素領域内の液晶分子３０ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配向している。ここでは、簡単さのために、開口部１３ａの側壁による配向規制力は無視して説明する。
【０１７１】
液晶層３０に電圧を印加すると、図１６（ｂ）に示した等電位線ＥＱで表される電位勾配が形成される。等電位線ＥＱが上層電極１４の開口部１４ａに対応する領域でが落ち込んでいる（「谷」が形成されている。）ことから分かるように、液晶表示装置４００の液晶層３０にも図１６（ｂ）に示した電位勾配と同様に、傾斜電界が形成されている。しかしながら、絵素電極１６の誘電体層１３が、上層電極１４の開口部１４ａに対応する領域に開口部１３ａを有するので、開口部１４ａ内（開口部１３ａ内）に対応する領域の液晶層３０に印加される電圧は、下層電極１２と対向電極２２との電位差そのものであり、誘電体層１３による電圧降下（容量分割）が発生しない。すなわち、上層電極１４と対向電極２２との間に図示した７本の等電位線ＥＱは、液晶層３０全体に亘って７本であり（図１５（ｂ）では、５本の等電位線ＥＱのうちの１本が誘電体層１３中に侵入しているのに対し）、絵素領域全体に亘って一定の電圧が印加される。
【０１７２】
このように、誘電体層１３に開口部１３ａを形成することによって、開口部１３ａに対応する液晶層３０にも、その他の領域に対応する液晶層３０と同じ電圧を印加することできる。しかしながら、電圧が印加される液晶層３０の厚さが絵素領域内の場所によって異なるので、電圧印加時のリタデーションの変化が場所によって異なり、その程度が著しく大きいと、表示品位が低下するという問題が発生する。
【０１７３】
図１６に示した構成においては、上層電極（開口部１４ａ以外の中実部）１４上の液晶層３０の厚さｄ１と、開口部１４ａ（および穴１３ａ）内に位置する下層電極１２上の液晶層３０の厚さｄ２とは、誘電体層１３の厚さ分だけ異なる。
厚さｄ１の液晶層３０と厚さｄ２の液晶層３０とを同じ電圧範囲で駆動すると、液晶層３０の配向変化に伴うリタデーションの変化量は、それぞれの液晶層３０の厚さの影響を受けて互いに異なる。印加電圧と液晶層３０のリタデーション量との関係が場所によって著しく異なると、表示品位を重視した設計においては透過率が犠牲になり、透過率を重視すると白表示の色温度がシフトし表示品位が犠牲になるという問題が発生する。したがって、液晶表示装置４００を透過型液晶表示装置として用いる場合には、誘電体層１３の厚さは薄い方が良い。
【０１７４】
次に、絵素電極の誘電体層が凹部を有する液晶表示装置５００の一絵素領域の断面構造を図１７に示す。
【０１７５】
液晶表示装置５００の絵素電極１６を構成する誘電体層１３は、上層電極１４の開口部１４ａに対応する凹部１３ｂを有している。その他の構造は、図１６に示した液晶表示装置４００と実質的に同じ構造を有している。
【０１７６】
液晶表示装置５００においては、絵素電極１６が有する上層電極１４の開口部１４ａ内に位置する誘電体層１３は完全に除去されていないので、開口部１４ａ内に位置する液晶層３０の厚さｄ３は、液晶表示装置５００における開口部１４ａ内に位置する液晶層３０の厚さｄ２よりも、凹部１３ｂ内の誘電体層１３の厚さ分だけ薄い。また、開口部１４ａ内に位置する液晶層３０に印加される電圧は、凹部１３ｂ内の誘電体層１３による電圧降下（容量分割）を受けるので、上層電極（開口部１４ａを除く領域）１４上の液晶層３０に印加される電圧よりも低くなる。したがって、凹部１３ｂ内の誘電体層１３の厚さを調整することによって、液晶層３０の厚さの違いに起因するリタデーション量の違いと、液晶層３０に印加される電圧の場所による違い（開口部１４ａ内の液晶層に印加される電圧の低下量）との関係を制御し、印加電圧とリタデーションとの関係が絵素領域内の場所に依存しないようにすることができる。より厳密には、液晶層の複屈折率、液晶層の厚さ、誘電体層の誘電率および誘電体層の厚さ、誘電体層の凹部の厚さ（凹部の深さ）を調整することによって、印加電圧とリタデーションとの関係を絵素領域内の場所で均一にすることができ、高品位な表示が可能となる。特に、表面が平坦な誘電体層を有する透過型表示装置と比較し、上層電極１４の開口部１４ａに対応する領域の液晶層３０に印加される電圧の低下による透過率の減少（光の利用効率の低下）が抑制される利点がある。
【０１７７】
上述の説明は、絵素電極１６を構成する上層電極１４と下層電極１２とに同じ電圧を供給した場合について説明したが、下層電極１２と上層電極１４とに異なる電圧を印加する構成とすれば、表示むらの無い表示が可能な液晶表示装置の構成のバリエーションを増やすことができる。例えば、上層電極１４の開口部１４ａ内に誘電体層１３を有する構成においては、上層電極１４に印加する電圧よりも高い電圧を下層電極１２に印加することによって、液晶層３０に印加される電圧の大きさの絵素領域内でのばらつきを抑制することができる。但し、誘電体層１３による電圧降下分だけ高い電圧を印加することで、上層電極１４上の液晶層と下層電極１２上の誘電体層１３上の液晶層とに同じ強度の電界が発生すると、上層電極１４のエッジ部において斜め電界が発生しないため、配向制御が出来ない。つまり、上層電極１４上の液晶層に作用する電界の強度＞下層電極１２上の誘電体層１３上の液晶層に作用する電界の強度、である必要がある。
【０１７８】
２層構造の絵素電極１６を有する液晶表示装置は、透過型や反射型だけでなく、透過反射両用型の液晶表示装置（例えば、特開平１１−１０１９９２号公報参照）を構成することができる。
【０１７９】
透過反射両用型液晶表示装置（以下、「両用型液晶表示装置」と略す）は、絵素領域内に、透過モードで表示を行う透過領域Ｔと、反射モードで表示を行う反射領域Ｒとを有する液晶表示装置を指す（図１５（ａ）参照）。透過領域Ｔおよび反射領域Ｒは、典型的には、透明電極および反射電極によって規定される。反射電極に代えて、反射層と透明電極との組み合わせた構造によって、反射領域を規定することもできる。
【０１８０】
この両用型液晶表示装置は、反射モードと透過モードとを切り替えて表示すること、または同時に両方の表示モードで表示することもできる。したがって、例えば、周囲光が明るい環境下では反射モードの表示を、暗い環境では透過モードの表示を実現することができる。また、両方のモードの表示を同時に行うと、透過モードの液晶表示装置を周囲光が明るい環境下（蛍光灯の光や太陽光が直接特定の角度で表示面に入射する状態）で使用したときに見られるコントラスト比の低下を抑制することができる。このように、透過型液晶表示装置の欠点を補うことができる。なお、透過領域Ｔと反射領域Ｒとの面積の比率は、液晶表示装置の用途に応じて適宜設定され得る。また、専ら透過型として用いる液晶表示装置においては、反射モードでの表示ができない程度にまで反射領域の面積比率を小さくしても、上述した透過型液晶表示装置の欠点を補うことができる。
【０１８１】
図１５（ａ）に示したように、例えば、液晶表示装置３００の上層電極１４を反射電極とし、下層電極１２を透明電極とすることによって、両用型液晶表示装置を得ることができる。両用型液晶表示装置は、この例に限られず、上述した液晶表示装置において、上層電極１４および下層電極１２の内のいずれか一方を透明導電層とし、他方を反射導電層とすることによって得られる。但し、反射モードと透過モードの表示の電圧−透過率特性を互いに整合させるためには、反射領域Ｒの液晶層３０の厚さ（例えば図１６（ａ）のｄ１）が、透過領域Ｔの液晶層３０の厚さ（例えば図１６（ａ）のｄ２）の約半分となるように構成することが好ましい。勿論、液晶層の厚さを調整する代わりに、上層電極１４に印加する電圧と、下層電極１２に印加する電圧とを調整してもよい。
【０１８２】
【発明の効果】
本発明によると、広視野角特性を有し、表示特性に優れた液晶表示装置が提供される。
【０１８３】
本発明によると、放射状傾斜配向を有する液晶ドメインが安定に、高い連続性を有するように形成されるので、従来の広視野角特性を有する液晶表示装置の表示品位をさらに向上することができる。
【０１８４】
また、各絵素領域内で、複数の単位中実部（導電部）のそれぞれが鋭角化された４つの角部を有しているので、液晶分子の存在確率に高い指向性をもたせることができ明るい表示を実現することが可能になる。４つの角部が鋭角化されていることにより、応答特性も向上する。
【０１８５】
さらに、走査配線および信号配線のうち、絵素電極を備えた基板上に設けられているものが表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲しているので、絵素領域の全体にわたって安定な配向状態が得られ、また、実効開口率（透過率）を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置１００の一つの絵素領域の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。
【図２】液晶表示装置１００の液晶層３０に電圧を印加した状態を示す図であり、（ａ）は、配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示し、（ｂ）は、定常状態を模式的に示している。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、電気力線と液晶分子の配向の関係を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、液晶表示装置１００における、基板法線方向から見た液晶分子の配向状態を模式的に示す図である。
【図５】偏光板の透過軸角度と透過率比との関係を示すグラフである。
【図６】偏光軸の角度と単位中実部の角部が向いている方向との関係を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、液晶分子の放射状傾斜配向の例を模式的に示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、単位中実部の角部を鋭角化することによる作用を説明するための図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による液晶表示装置に用いられる単位中実部の例を模式的に示す上面図である。
【図１０】本発明による液晶表示装置に用いられる他の絵素電極を模式的に示す上面図である、
【図１１】本発明による液晶表示装置１００の４つの絵素領域の構造を模式的に示す上面図である。
【図１２】本発明による他の液晶表示装置２００の４つの絵素領域の構造を模式的に示す上面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、配向規制構造２８を有する対向基板２００ｂを模式的に示す図である。
【図１４】液晶表示装置２００の一絵素領域の断面構造を模式的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加状態を示し、（ｂ）は配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を示し、（ｃ）は定常状態を示している。
【図１５】２層構造電極を備える液晶表示装置３００の一絵素領域の断面構造を模式的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加状態を示し、（ｂ）は配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を示し、（ｃ）は定常状態を示している。
【図１６】２層構造電極を備える他の液晶表示装置４００の一絵素領域の断面構造を模式的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加状態を示し、（ｂ）は配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を示し、（ｃ）は定常状態を示している。
【図１７】２層構造電極を備える他の液晶表示装置５００の一絵素領域の断面構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
２ 走査配線
２ａ 屈曲部
４ 信号配線
４ａ 屈曲部
１１、２１ 透明絶縁性基板
１２ 下層電極
１３ 誘電体層
１４ 絵素電極
１４ａ 開口部
１４ｂ 中実部（導電膜）
１４ｂ’ 単位中実部
１４ｃ 単位中実部の角部
１５ 開口領域
１６ 絵素電極（２層構造電極）
２２ 対向電極
２２ｂ 凸部
２８ 配向規制構造
３０ 液晶層
３０ａ 液晶分子
１００、２００ 液晶表示装置
１００ａ ＴＦＴ基板（アクティブマトリクス基板）
１００ｂ、２００ｂ 対向基板（カラーフィルタ基板）
３００、４００、５００ 液晶表示装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic and performing high-quality display.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a thin and lightweight liquid crystal display device has been used as a display device used for a display of a personal computer or a display unit of a portable information terminal device. However, the conventional twisted nematic type (TN type) and super twisted nematic type (STN type) liquid crystal display devices have a drawback of a narrow viewing angle, and various technical developments have been made to solve them. ing.
[0003]
As a typical technique for improving the viewing angle characteristics of a TN type or STN type liquid crystal display device, there is a method of adding an optical compensator. As another method, there is a lateral electric field method in which an electric field in a direction horizontal to the surface of the substrate is applied to the liquid crystal layer. This horizontal electric field type liquid crystal display device has been mass-produced in recent years and has been receiving attention. As another technique, there is a DAP (deformation of vertical aligned phase) in which a nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is used as a liquid crystal material and a vertical alignment film is used as an alignment film. This is one of the voltage controlled birefringence (ECB) methods, and controls the transmittance using the birefringence of liquid crystal molecules.
[0004]
However, although the in-plane switching method is one of the methods effective as a technique for widening the viewing angle, the production margin in the manufacturing process is significantly narrower than that of a normal TN type, so that stable production is difficult. is there. This is because unevenness in the gap between the substrates and deviation in the direction of the transmission axis (polarization axis) of the polarizing plate with respect to the alignment axis of the liquid crystal molecules greatly affects the display brightness and the contrast ratio. In order to achieve stable production, further technological development is required.
[0005]
In addition, in order to perform uniform display without display unevenness in a DAP type liquid crystal display device, it is necessary to perform alignment control. As a method of controlling the alignment, there is a method of performing an alignment treatment by rubbing the surface of the alignment film. However, when a rubbing treatment is performed on the vertical alignment film, rubbing streaks are easily generated in a display image, and thus the method is not suitable for mass production.
[0006]
Therefore, the inventor of the present application, together with others, forms a predetermined electrode structure including an opening and a solid portion on one of a pair of electrodes facing each other via a liquid crystal layer, and generates a predetermined electrode structure at an edge of the opening. A technique has been proposed in which a plurality of liquid crystal domains having a radially inclined orientation are formed in these openings and solid portions by an oblique electric field (Patent Document 1). By using this method, the liquid crystal domains having the radially inclined alignment are formed stably and with high continuity, so that the viewing angle characteristics and the display quality can be improved.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2003-043525 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the spread of liquid crystal display devices, display characteristics required for liquid crystal display devices have been increasing, and further improvement in display characteristics such as further improvement in brightness and response speed has been desired.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic and excellent display characteristics.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, and has a plurality of picture element regions. And a picture element electrode provided on the liquid crystal layer side of the first substrate for each of the plurality of picture element regions, and faces the picture element electrode provided on the second substrate via the liquid crystal layer. A counter electrode, a switching element electrically connected to the picture element electrode, and a scanning wiring and a signal wiring at least one of which is provided on the first substrate; In the above, the picture element electrode has a solid part including a plurality of unit solid parts, and the liquid crystal layer is vertically aligned when no voltage is applied between the picture element electrode and the counter electrode. State, and a voltage is applied between the picture element electrode and the counter electrode. When applied, an oblique electric field generated around each of the plurality of unit solid portions of the picture element electrode causes a region corresponding to each of the plurality of unit solid portions to have a radially inclined alignment state. Forming a liquid crystal domain, wherein each of the plurality of unit solid portions has four sharpened corners, and the four corners face the upper, lower, right and left sides of the display surface, respectively. Wherein at least one of the scanning wiring and the signal wiring provided on the first substrate is inclined with respect to a vertical direction and a horizontal direction of a display surface in each of the plurality of picture element regions, and , Bent a plurality of times, thereby achieving the above object.
[0011]
In a preferred embodiment, the at least one of the scanning wiring and the signal wiring is inclined by approximately 45 ° with respect to a vertical direction and a horizontal direction of a display surface.
[0012]
In a preferred embodiment, both the scanning wiring and the signal wiring are provided on the first substrate.
[0013]
In a preferred embodiment, at least some of the unit solid portions of the plurality of unit solid portions disposed at respective ends of the plurality of picture element regions are arranged in a vertical direction of a display surface and / or The scanning lines and the signal lines are arranged at a predetermined pitch along the left-right direction, and the at least one of the scanning lines and the signal lines is arranged at a pitch substantially half the predetermined pitch along the vertical direction and / or the left-right direction of the display surface. It has a plurality of bent portions arranged.
[0014]
In a preferred embodiment, at least one of the scanning wiring and the signal wiring is provided at an outer edge of the pixel electrode defined by at least a part of the plurality of unit solid parts. Substantially along.
[0015]
In a preferred embodiment, the liquid crystal display further includes a pair of polarizing plates opposed to each other via the liquid crystal layer, and one transmission axis of the pair of polarizing plates is substantially parallel to a vertical direction of a display surface, and The other transmission axis of the polarizing plate is substantially parallel to the left and right directions of the display surface.
[0016]
It is preferable that each of the plurality of unit solid portions has a rotational symmetry.
[0017]
In a preferred embodiment, the shape of each of the plurality of unit solid portions is a substantially star shape having four-fold rotational symmetry.
[0018]
It is preferable that the plurality of unit solid portions have substantially the same shape and the same size, and form at least one unit lattice arranged so as to have rotational symmetry.
[0019]
In a preferred embodiment, the picture element electrode further has at least one opening, and the liquid crystal layer is configured such that, when a voltage is applied between the picture element electrode and the counter electrode, the liquid crystal layer is inclined. The electric field also forms a liquid crystal domain in a radially inclined alignment state in a region corresponding to the at least one opening.
[0020]
The at least one opening includes a plurality of openings having substantially the same shape and the same size, and at least some of the plurality of openings are arranged to have rotational symmetry. Preferably, at least one unit cell is formed.
[0021]
The shape of each of the at least some of the plurality of openings preferably has rotational symmetry.
[0022]
The first substrate includes a dielectric layer provided on a side of the first electrode opposite to the liquid crystal layer, and at least a part of the at least one opening of the first electrode via the dielectric layer. It may be configured to further include an opposing third electrode.
[0023]
In a preferred embodiment, in the second substrate, a voltage is applied between at least the pixel electrode and the counter electrode to a liquid crystal molecule of the liquid crystal layer in a region corresponding to each of the plurality of unit solid portions. It has an alignment control structure that develops an alignment control force for radially tilting alignment in an applied state.
[0024]
It is preferable that the alignment control structure is provided in a region corresponding to the vicinity of the center of each of the plurality of unit solid portions.
[0025]
In the liquid crystal domain formed corresponding to each of the plurality of unit solid portions, it is preferable that an alignment control direction by the alignment control structure matches a direction of radial tilt alignment by the oblique electric field.
[0026]
It is preferable that the alignment control structure expresses an alignment control force even when no voltage is applied between the picture element electrode and the counter electrode.
[0027]
In a preferred embodiment, the alignment control structure is a projection protruding toward the liquid crystal layer of the counter substrate.
[0028]
Alternatively, a liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, and includes a plurality of pixel regions. A display device, comprising: a pixel electrode provided on the liquid crystal layer side of the first substrate for each of the plurality of pixel regions; and a pixel electrode provided on the second substrate via the liquid crystal layer. A counter electrode, a switching element electrically connected to the picture element electrode, and at least one of which further includes a scanning line and a signal line provided on the first substrate; When a voltage is not applied between the first electrode and the second electrode, the pixel electrode takes a vertical alignment state, and the picture element electrode has a plurality of substantially star-shaped plural pieces each having four sharpened corners. A conductive portion, wherein each of the plurality of conductive portions has Are directed to the upper side, the lower side, the right side, and the left side of the display surface, respectively, and at least one of the scanning wiring and the signal wiring provided on the first substrate is the plurality of pictures. Each of the element regions is inclined with respect to the vertical and horizontal directions of the display surface and bent a plurality of times, thereby achieving the above object.
[0029]
In a preferred embodiment, the at least one of the scanning wiring and the signal wiring is inclined by approximately 45 ° with respect to a vertical direction and a horizontal direction of a display surface.
[0030]
In a preferred embodiment, both the scanning wiring and the signal wiring are provided on the first substrate.
[0031]
In a preferred embodiment, at least a part of the plurality of conductive portions disposed at each end of the plurality of pixel regions among the plurality of conductive portions is arranged along a vertical direction and / or a horizontal direction of a display surface. And at least one of the scanning wiring and the signal wiring is arranged at a pitch substantially half of the predetermined pitch along a vertical direction and / or a horizontal direction of a display surface. Has a bent portion.
[0032]
In a preferred embodiment, the at least one of the scanning wiring and the signal wiring is substantially along an outer edge of the pixel electrode defined by at least a part of the plurality of conductive parts. ing.
[0033]
In a preferred embodiment, the liquid crystal display further includes a pair of polarizing plates opposed to each other via the liquid crystal layer, and one transmission axis of the pair of polarizing plates is substantially parallel to a vertical direction of a display surface, and The other transmission axis of the polarizing plate is substantially parallel to the left and right directions of the display surface.
[0034]
Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
[0035]
In the liquid crystal display device according to the present invention, the picture element electrode provided for each picture element area has a solid portion including a plurality of unit solid portions. The liquid crystal layer is in a vertical alignment state when no voltage is applied, and in a voltage applied state, a plurality of liquid crystals are arranged in a radially inclined alignment state by an oblique electric field generated around each of the plurality of unit solid parts. Form a domain. That is, when a voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode, an oblique electric field is generated around the unit solid portion, and the outer shape of the pixel electrode is formed so as to form a liquid crystal domain having a radially inclined alignment. Is stipulated. The liquid crystal layer is typically made of a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy, and the alignment is regulated toward vertical alignment layers (for example, vertical alignment films) provided on both sides thereof.
[0036]
The liquid crystal domain formed by the oblique electric field is formed in a region corresponding to the unit solid part, and display is performed by changing the alignment state of the liquid crystal domain according to the voltage. Since each of the liquid crystal domains has a radially inclined alignment and an alignment state with high rotational symmetry, the viewing angle dependence of display quality is small and wide viewing angle characteristics are realized.
[0037]
A portion of the pixel electrode where the conductive film exists is called a solid portion, and a portion of the solid portion that generates an electric field for forming one liquid crystal domain is called a "unit solid portion". The solid portion is typically formed from a continuous conductive film.
[0038]
In the liquid crystal display device according to the present invention, since each of the plurality of unit solid parts has four sharpened corners, the existence probability of the liquid crystal molecules aligned along each of all the azimuthal directions. It is possible to increase (or decrease) the existence probability of the liquid crystal molecules oriented along a specific azimuthal direction while maintaining high rotational symmetry. That is, a high directivity can be given to the existence probability of the liquid crystal molecules.
[0039]
Specifically, since the four sharpened corners are directed to the upper side, the lower side, the right side, and the left side of the display surface, respectively, the liquid crystal molecules aligned in parallel to these directions, that is, the display surface The existence probability of the liquid crystal molecules oriented in the vertical direction or the horizontal direction can be relatively reduced, and the liquid crystal molecules oriented in the direction between them, that is, the upper right of the display surface, The existence probability of the liquid crystal molecules aligned parallel to the lower left direction or the lower right direction and the upper left direction can be relatively increased. In the specification of the present application, when the display surface is regarded as a clock face, the 12 o'clock direction is “upper”, the 6 o'clock direction is “lower”, the 3 o'clock direction is “right”, and the 9 o'clock direction is “left”. ".
[0040]
Therefore, a pair of polarizing plates opposed to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween is arranged such that one transmission axis is substantially parallel to the vertical direction of the display surface and the other transmission axis is substantially parallel to the horizontal direction of the display surface. In addition, a bright display can be realized. As described above, the existence probability of liquid crystal molecules has a high directivity, and as a result, the existence of liquid crystal molecules that are oriented substantially parallel or substantially perpendicular to the transmission axis, that is, liquid crystal molecules that hardly give a phase difference to incident light. This is because the probability is relatively low, and the existence probability of the liquid crystal molecules that are oriented substantially parallel to the direction inclined at 45 ° from the transmission axis, that is, the liquid crystal molecules that give a large phase difference to the incident light becomes relatively high.
[0041]
The configuration in which one transmission axis of the pair of polarizing plates is arranged along the vertical direction of the display surface, and the other transmission axis is arranged along the left and right direction of the display surface is a black display when observed from an oblique viewing angle direction. Low degradation. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a bright display while suppressing a decrease in display quality when viewed from an oblique viewing angle direction.
[0042]
Further, since the four corners of the unit solid portion are sharpened, it becomes easy to form more sides of the picture element electrode for generating an oblique electric field, so that more liquid crystal molecules are oblique. An electric field can be applied, and a high response speed can be obtained. In addition, if the four corners are sharpened, the distance from the side of the pixel electrode to the liquid crystal molecules in the unit solid portion can be shortened, so that the alignment control of the liquid crystal molecules in the unit solid portion is effective. In this case, excellent response characteristics can be obtained. In the specification of the present application, the “sharpened corner” refers to not only a corner where two straight lines form an angle of less than 90 °, but also a curve and a straight line or two curves form an angle of less than 90 °. Corners (where the tangent at the intersection forms an angle of less than 90 °), and also corners that do not have vertices.
[0043]
Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, of the scanning wirings and the signal wirings, those provided on the substrate provided with the pixel electrodes (active matrix substrates) are inclined with respect to the vertical direction and the horizontal direction of the display surface. And a plurality of bends (that is, formed in a zigzag shape), so that a unit solid part whose corners face up, down, left, and right of the display surface extends to the end of the picture element area. Can be arranged at the same density as the central part of. Therefore, a liquid crystal domain corresponding to a solid portion can be formed at the end portion of the pixel region in the voltage application state at the same density as that at the center portion of the pixel region. An orientation state is obtained. In addition, since the unit solid portions can be arranged at the same density as the central portion of the pixel region up to the end of the pixel region, the area ratio of the solid portion in the pixel region can be increased. . Therefore, the area of the liquid crystal layer (defined in a plane viewed from the normal direction of the substrate) directly affected by the electric field generated by the electrodes can be increased, and the effective aperture ratio (transmittance) can be increased. Can be improved. Therefore, a brighter display can be performed.
[0044]
From the viewpoint of effective use of the pixel region, in other words, from the viewpoint of arranging the unit solid portion at the end of the pixel region as efficiently as possible (effectively), the bent wiring (the active matrix of the scanning wiring and the signal wiring) (Provided on the substrate) is preferably substantially along the outer edge of the pixel electrode defined by the unit solid portion disposed at the end of the pixel region.
[0045]
Typically, the unit solid portions arranged at the ends of the picture element regions are arranged at a predetermined pitch along the vertical direction and / or the horizontal direction of the display surface. Having a plurality of bent portions arranged at a pitch substantially half of the predetermined pitch along the vertical and / or horizontal directions of the pixel electrode, the wiring bent at the outer edge of the pixel electrode is substantially It becomes easy to follow along.
[0046]
For example, the bent wiring can be configured to be inclined at approximately 45 ° with respect to the vertical and horizontal directions of the display surface, but, of course, the inclination angle is not limited to this. Since the outer edge of the pixel electrode is defined by the unit solid portion arranged at the end of the pixel region, the shape of the unit solid portion is set so that the bent wiring substantially follows the outer edge of the pixel electrode. The inclination angle may be appropriately set according to.
[0047]
When the switching element electrically connected to the picture element electrode is a three-terminal active element such as a thin film transistor (TFT), both the scanning wiring and the signal wiring are provided on the active matrix substrate. When the switching element is a two-terminal active element such as an MIM (Metal Insulator Metal), one of the scanning wiring and the signal wiring is provided on the active matrix substrate, and the other is a substrate facing the active matrix substrate. (Opposite substrate). In any case, the above operation and effect can be obtained by bending at least the wiring provided on the active matrix substrate.
[0048]
As described above, the pair of polarizing plates facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween is arranged such that one transmission axis is substantially parallel to the vertical direction of the display surface and the other transmission axis is substantially parallel to the horizontal direction of the display surface. , It is possible to reduce the deterioration of the quality of black display when observed from an oblique viewing angle direction (a direction inclined from the display surface normal). Degradation of black display (observation of light leakage) when observed from an oblique viewing angle direction is caused by the fact that the transmission axes are orthogonal when observing a pair of polarizing plates arranged in a cross Nicol state from an oblique viewing angle direction. This is due to deviation from the relationship (the angle formed by the transmission axis exceeds 90 °). However, when observing the display surface, the viewing angle is often tilted in the vertical direction or the horizontal direction. This is because the transmission axis does not deviate from the orthogonal relationship even if the viewing angle is tilted in the up-down direction or the left-right direction.
[0049]
Since the shape of the unit solid portion (shape when viewed from the normal direction of the substrate) has rotational symmetry, the stability of the radially inclined alignment of the liquid crystal domains formed in the region corresponding to the unit solid portion is improved. be able to. In order to reduce the viewing angle dependence of the liquid crystal domain, it is preferable that the shape of the unit solid portion has high rotational symmetry (preferably two or more rotational symmetry, more preferably four or more rotational symmetry). .
[0050]
The shape of the unit solid portion is, for example, a substantially star shape, and is a shape obtained by deforming a rectangle so that its sides are bent or curved inward. The substantially solid unit solid part preferably has two-fold rotational symmetry (has a four-fold rotational symmetry axis), and more preferably has four-fold rotational symmetry (has a four-fold rotational symmetry axis). .
[0051]
A plurality of unit solid parts have substantially the same shape, the same size, and form at least one unit lattice arranged so as to have rotational symmetry. Since a plurality of liquid crystal domains can be arranged with high symmetry, the viewing angle dependence of display quality can be improved. Further, by dividing the entire picture element region into unit cells, the orientation of the liquid crystal layer can be stabilized over the entire picture element region. For example, a plurality of unit solid parts are arranged so that the center of each unit solid part forms a square lattice. If one picture element region is divided by an opaque component such as an auxiliary capacitance line, a unit lattice may be arranged for each region contributing to display.
[0052]
The pixel electrode may further have at least one opening. By providing the openings in the pixel electrodes, it is easy to form many unit solid portions, and it is possible to easily form many liquid crystal domains in the pixel regions.
[0053]
When an opening is provided, a liquid crystal domain having a radially inclined alignment state can be formed also in a region corresponding to the opening by an oblique electric field generated around the unit solid portion, that is, at an edge of the opening. Since the liquid crystal domains formed in the unit solid portion and the liquid crystal domains formed in the openings are formed by the oblique electric field, they are alternately formed adjacent to each other, and the liquid crystal between the adjacent liquid crystal domains is formed. The orientation of the molecules is essentially continuous. Therefore, no disclination lines are generated between the liquid crystal domains formed in the openings and the liquid crystal domains formed in the solid portions, and the display quality is not degraded, and the alignment stability of the liquid crystal molecules is maintained. Is also expensive.
[0054]
If the liquid crystal molecules take a radially inclined alignment not only in the region corresponding to the solid portion of the pixel electrode, but also in the region corresponding to the opening, a high degree of continuity of the alignment of the liquid crystal molecules and a stable alignment state is realized. A uniform display without roughness can be obtained. In particular, in order to realize good response characteristics (fast response speed), it is preferable to apply an oblique electric field for controlling the orientation of liquid crystal molecules to many liquid crystal molecules. Is preferably formed. When a liquid crystal domain having a stable radially tilted alignment is formed corresponding to the opening, even if a large number of openings are formed in order to improve the response characteristics, the display quality (graininess) will be reduced. Can be suppressed.
[0055]
In addition, if the liquid crystal domains having the radially inclined alignment corresponding to the solid portions (unit solid portions) are formed, even if the liquid crystal domains formed corresponding to the openings do not have the radially inclined orientation, the picture elements may be formed. Since the continuity of the orientation of the liquid crystal molecules in the region is obtained, the radially inclined orientation of the liquid crystal domain formed corresponding to the solid portion is stabilized. In particular, when the area of the opening is small, the contribution to the display is small. Therefore, even if a liquid crystal domain having a radially inclined orientation is not formed in the region corresponding to the opening, the deterioration of the display quality does not matter.
[0056]
At least a part of the plurality of openings has substantially the same shape, the same size, and at least one unit cell arranged so as to have rotational symmetry. Since a plurality of liquid crystal domains can be arranged with high symmetry using a unit lattice as a unit, the viewing angle dependence of display quality can be improved. Further, by dividing the entire picture element region into unit cells, the orientation of the liquid crystal layer can be stabilized over the entire picture element region. For example, the openings are arranged such that the center of each opening forms a square lattice. If one picture element region is divided by an opaque component such as an auxiliary capacitance line, a unit lattice may be arranged for each region contributing to display.
[0057]
When each of at least some of the plurality of openings (typically, openings forming a unit cell) has a rotational symmetry (shape when viewed from the normal direction of the substrate), the openings are formed. The stability of the radially inclined alignment of the liquid crystal domains formed in the portion can be increased. In order to reduce the viewing angle dependence of the liquid crystal domain, it is preferable that the shape of the opening has high rotational symmetry (preferably two or more rotational symmetry, and more preferably four or more rotational symmetry).
[0058]
The shape of the opening is, for example, a substantially cross shape or a substantially diamond shape. Alternatively, it may be a substantially arc-shaped diagonal shape (a so-called almond shape) in which two arc-shaped (typically subarc-shaped) sides are combined.
[0059]
In the electrode structure in which an opening is provided in one of the pair of electrodes described above, a sufficient voltage is not applied to the liquid crystal layer in a region corresponding to the opening, and a sufficient change in retardation cannot be obtained. There may be a problem that the use efficiency is reduced. Therefore, a dielectric layer is provided on the side of the electrode provided with the opening opposite to the liquid crystal layer, and a further electrode is provided facing at least a part of the opening of the electrode via the dielectric layer (two-layer structure electrode). Thus, a sufficient voltage can be applied to the liquid crystal layer corresponding to the opening, so that light use efficiency and response characteristics can be improved.
[0060]
A substrate (counter substrate) facing the substrate provided with the pixel electrodes is provided with an alignment regulating force for radially orienting the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer at least in a voltage applied state in a region corresponding to each of the plurality of unit solid portions. Having an alignment regulating structure that develops, at least in a voltage applied state, the alignment regulating force by the pixel electrode having a unit solid portion and the alignment regulating structure acts on the liquid crystal molecules, so that the The tilt alignment is further stabilized, and a decrease in display quality (for example, occurrence of afterimage reduction) due to application of stress to the liquid crystal layer is suppressed.
[0061]
By providing the alignment regulating structure in a region corresponding to the vicinity of the center of the unit solid portion, the position of the central axis of the radially inclined orientation can be fixed, so that the resistance to the stress of the radially inclined orientation is effectively improved. .
[0062]
In the liquid crystal domain formed corresponding to the unit solid part, when the alignment control direction by the alignment control structure is set to match the direction of the radial tilt alignment by the oblique electric field, the continuity and stability of the alignment are increased. In addition, display quality and response characteristics are improved.
[0063]
The alignment regulating structure has an effect of stabilizing the alignment if the alignment regulating force is exerted at least in a voltage applied state.However, if a configuration in which the alignment regulating force is exerted even when no voltage is applied is adopted, the magnitude of the applied voltage is increased. Regardless, the advantage that the orientation can be stabilized can be obtained. Since the effect is obtained even if the alignment control force of the alignment control structure is relatively weak, it is possible to sufficiently stabilize the alignment even with a structure smaller than the size of the picture element. Therefore, the alignment control structure only needs to exhibit an alignment control force weaker than the alignment control force of the picture element electrode having the unit solid portion, and can be realized using various structures.
[0064]
The alignment control structure is, for example, a protrusion protruding toward the liquid crystal layer of the substrate. The convex portion can exhibit an alignment regulating force even in a state where no voltage is applied. In addition, since such a convex portion can be manufactured by a simple process, it is preferable from the viewpoint of production efficiency. Further, the alignment control structure may include a horizontal alignment surface provided on the liquid crystal layer side of the substrate. Alternatively, the alignment regulating structure may be an opening provided in the electrode. These can be manufactured by a known method.
[0065]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0066]
First, the electrode structure of the liquid crystal display device of the present invention and its operation will be described. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described for an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT). The present invention is not limited to this, and can be applied to an active matrix liquid crystal display device using MIM. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking a transmissive liquid crystal display device as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device. .
[0067]
In the specification of the present application, a region of the liquid crystal display device corresponding to a "picture element" which is a minimum unit of display is referred to as a "picture element region". In the color liquid crystal display device, “picture elements” of R, G, and B correspond to one “pixel”. Typically, a pixel electrode and a counter electrode facing the pixel electrode define a pixel region. Note that, in the configuration in which the black matrix is provided, strictly speaking, of the regions to which the voltage is applied according to the state to be displayed, the region corresponding to the opening of the black matrix corresponds to the pixel region. .
[0068]
The structure of one picture element region of the liquid
[0069]
The liquid
At this time, the
[0070]
The
[0071]
The liquid
[0072]
One of the causes of light leakage in the oblique viewing angle direction is that, when observing the transmission axes of the pair of
[0073]
The
[0074]
The plurality of
[0075]
When a voltage is applied between the
[0076]
In addition, the
[0077]
Accordingly, the
[0078]
These unit
[0079]
Here, a configuration having a plurality of
[0080]
Further, a plurality of liquid crystal domains can be formed in one picture element region without forming the
[0081]
The mechanism by which a liquid crystal domain is formed by the above-described oblique electric field will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). FIGS. 2A and 2B show states in which a voltage is applied to the
[0082]
When the
[0083]
When a voltage is applied to the
[0084]
A torque acts on the
[0085]
Here, the change in the alignment of the
[0086]
When an electric field is generated in the
[0087]
As shown in FIG. 2A, at the edge EG of the
[0088]
As described above, the change in the alignment starting from the
[0089]
Liquid crystal domains in which the
[0090]
The radial tilt alignment in the liquid crystal domain formed in the unit
[0091]
In order to improve the viewing angle dependency of the display quality of the liquid crystal display device in all directions, the existence probability of the liquid crystal molecules oriented along each of the azimuthal directions in each picture element region has a rotational symmetry. It is preferred to have. That is, it is preferable that the liquid crystal domains formed over the entire picture element region are arranged so as to have rotational symmetry. However, it is not always necessary to have rotational symmetry over the entire picture element region, and an aggregate of liquid crystal domains (for example, a plurality of liquid crystal domains arranged in a square lattice) arranged to have rotational symmetry. As long as the liquid crystal layer in the picture element region is formed. Therefore, the arrangement of the plurality of
[0092]
Note that a sufficient voltage may not be applied to the
[0093]
As described with reference to FIGS. 2A and 2B, the
[0094]
The shape (shape viewed from the normal direction of the substrate) of the
[0095]
The display characteristics of a liquid crystal display device show azimuth dependence depending on the alignment state (optical anisotropy) of liquid crystal molecules. In order to reduce the azimuth angle dependency of the display characteristics, it is preferable that the liquid crystal molecules are aligned with almost the same probability for all azimuth angles. Further, it is more preferable that the liquid crystal molecules in each of the picture element regions are aligned with almost the same probability with respect to all azimuth angles. The
[0096]
However, the
[0097]
FIG. 4 shows the alignment state of the
[0098]
4A to 4C schematically show the alignment state of the
[0099]
When the
[0100]
When an electric field is applied to the
[0101]
As described above, when the
[0102]
Also, the
[0103]
As described above, when the liquid crystal domains in which the
[0104]
As described above, in the liquid
[0105]
Further, in the liquid
[0106]
When the unit
[0107]
Specifically, since the four sharpened
[0108]
Therefore, in a configuration in which one transmission axis of the
[0109]
In a general rectangular picture element electrode, four corners of the picture element electrode face the upper right, lower right, upper left, and lower left of the display surface, respectively. When the two
[0110]
FIG. 5 shows a change in light transmittance (transmittance in a white display state) when the relationship between the transmission axis of the polarizing plate and the direction in which the
[0111]
As can be seen from FIG. 5, when the unit solid portion has a barrel shape, the maximum transmittance is obtained when the angle of the transmission axis is almost 0 °. That is, a bright display is realized when the direction in which the corners face and the transmission axis form an angle of 45 °.
[0112]
On the other hand, when the
[0113]
In FIG. 5, the angle at which the transmittance becomes maximum is slightly deviated from 45 ° and −45 °. In the liquid crystal display device having the transmittance shown in FIG. 5, the radially inclined alignment of the
[0114]
In the case of a simple radial oblique orientation as shown in FIG. 7A, the transmittance becomes almost maximum at 45 ° and −45 °. A counterclockwise or clockwise spiral radial tilt orientation as shown in FIGS. 7 (b) and (c) is more stable than the simple radial tilt direction shown in FIG. 7 (a). In the spiral alignment, the alignment direction of the
[0115]
When a material in which a chiral agent is added to a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is used, the
[0116]
In addition, in the liquid
[0117]
When the
[0118]
When the
[0119]
Here, the case where the unit
[0120]
Further, the positions of the branch portions (connection electrodes) that electrically connect the adjacent unit
[0121]
Next, the structure of the liquid
[0122]
As shown in FIG. 11, the liquid
[0123]
In a general liquid crystal display device, scanning wirings and signal wirings are formed linearly along a vertical direction or a horizontal direction of a display surface. On the other hand, in the liquid
[0124]
In the present embodiment, the
[0125]
As described above, in the liquid
[0126]
From the viewpoint of effectively using the picture element region, in other words, from the viewpoint of arranging the unit
[0127]
The unit
[0128]
For example, in a 13-inch VGA panel, the size of one picture element region is about 136 μm × 414 μm, and a stable radial tilt orientation can be obtained by arranging the unit
[0129]
In the present embodiment, the
[0130]
Although the present invention has been described with reference to an example in which a TFT is provided as a switching element, the present invention is applicable not only to a liquid crystal display device having a three-terminal active element as a switching element, but also to a device such as an MIM. It can also be suitably used for a liquid crystal display device having a terminal active element. When a two-terminal active element such as an MIM is provided, one of the scanning wiring and the signal wiring is provided on an active matrix substrate, and the other is provided on a substrate (opposing substrate) facing the active matrix substrate. The same operation and effect can be obtained by bending the wiring provided on the active matrix substrate.
[0131]
From the viewpoint of improving the brightness by increasing the aperture ratio, it is preferable that the black matrix also has a bent shape similarly to the
[0132]
The configuration of the above-described liquid
[0133]
Typically, a vertical alignment layer (not shown) is formed on the surface of the
[0134]
Next, another liquid
[0135]
As shown in FIG. 12, the opposite substrate of the liquid
[0136]
FIGS. 13A to 13D schematically show the
[0137]
The
[0138]
The
[0139]
As described above, when a structure that exhibits an alignment control force only when a voltage is applied is adopted as the alignment control structure, almost all of the
[0140]
However, since no alignment regulating force is generated when no voltage is applied, no radial tilt alignment is formed, and when the applied voltage is low, the alignment regulating force is small, so that if an excessively large stress is applied to the liquid crystal panel, an afterimage may occur. May be viewed.
[0141]
The
[0142]
First, the
[0143]
The
[0144]
In the horizontal alignment film shown in FIG. 13D, for example, a
[0145]
As shown in FIGS. 13 (c) and 13 (d), on the horizontal alignment surface in the
[0146]
Without providing a concave portion (formed by the opening of the dielectric layer 23) on the surface of the
[0147]
It is preferable to use, for example, a color filter layer or an overcoat layer of a color filter layer as the
[0148]
FIG. 14A shows a cross-sectional configuration of a liquid
[0149]
The liquid
[0150]
The
[0151]
As shown in FIG. 14A, the alignment control force by the alignment control structure (FIGS. 13B to 13D) acts on the nearby
[0152]
When the voltage starts to be applied, an electric field indicated by the equipotential line EQ as shown in FIG. 14B is generated (by the
[0153]
As described above, by providing the
[0154]
When a stress is applied to the liquid
[0155]
For example, when the
[0156]
In addition, in a configuration in which an opening is provided in the pixel electrode, a sufficient voltage is not applied to the liquid crystal layer in a region corresponding to the opening, and a sufficient change in retardation cannot be obtained. Problem may occur. Therefore, a dielectric layer is provided on the side of the electrode provided with the opening (upper electrode) on the side opposite to the liquid crystal layer, and a further electrode (lower electrode) facing at least a part of the opening of the electrode via this dielectric layer (That is, a two-layered electrode) allows a sufficient voltage to be applied to the liquid crystal layer corresponding to the opening, thereby improving light use efficiency and response characteristics.
[0157]
FIGS. 15A to 15C show a liquid crystal display device having a picture element electrode (two-layer structure electrode) 16 having a
[0158]
The
[0159]
As shown in FIG. 15A, when the
[0160]
When a voltage is applied to the
[0161]
As is clear from the comparison between FIG. 15B and FIG. 2A, the liquid
[0162]
A torque acts on the
[0163]
As shown in FIG. 15B, at the edge portions EG of the openings 14a1 and 14a2 of the liquid
[0164]
As described above, the change in the alignment starting from the
[0165]
As described above, when a voltage is applied to the
[0166]
The
[0167]
First, the structure and operation of the liquid
[0168]
In the liquid
[0169]
The operation of the liquid
[0170]
As shown in FIG. 16A, when no voltage is applied (OFF state), the
[0171]
When a voltage is applied to the
[0172]
By forming the
[0173]
In the configuration shown in FIG. 16, the thickness d1 of the
When the
[0174]
Next, FIG. 17 shows a cross-sectional structure of one pixel region of the liquid
[0175]
The
[0176]
In the liquid
[0177]
In the above description, the case where the same voltage is supplied to the
[0178]
The liquid crystal display device having the
[0179]
A transflective liquid crystal display device (hereinafter abbreviated as “dual liquid crystal display device”) includes a transmissive region T for displaying in a transmissive mode and a reflective region R for displaying in a reflective mode in a picture element region. (See FIG. 15A). The transmission region T and the reflection region R are typically defined by a transparent electrode and a reflection electrode. Instead of the reflective electrode, the reflective area can be defined by a structure in which a reflective layer and a transparent electrode are combined.
[0180]
This dual-purpose liquid crystal display device can switch and display between the reflection mode and the transmission mode, or can display in both display modes at the same time. Therefore, for example, display in the reflection mode can be realized in an environment with bright ambient light, and display in the transmission mode can be realized in a dark environment. In addition, when the display in both modes is performed at the same time, the liquid crystal display device in the transmission mode is used in an environment where the ambient light is bright (in a state where the light of a fluorescent lamp or sunlight is directly incident on the display surface at a specific angle). Can be suppressed. Thus, the disadvantage of the transmission type liquid crystal display device can be compensated. Note that the ratio of the area of the transmission region T to the area of the reflection region R can be appropriately set according to the use of the liquid crystal display device. Further, in a liquid crystal display device exclusively used as a transmissive liquid crystal display device, the above-described drawbacks of the transmissive liquid crystal display device can be compensated for even if the area ratio of the reflection region is reduced to such an extent that display in the reflection mode cannot be performed.
[0181]
As shown in FIG. 15A, for example, a dual-purpose liquid crystal display device can be obtained by using the
[0182]
【The invention's effect】
According to the present invention, a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic and excellent display characteristics is provided.
[0183]
According to the present invention, the liquid crystal domains having the radially inclined alignment are formed stably and with high continuity, so that the display quality of the conventional liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic can be further improved.
[0184]
Further, since each of the plurality of unit solid portions (conductive portions) has four sharp corners in each picture element region, it is possible to provide the directivity to the existence probability of the liquid crystal molecules. As a result, a bright display can be realized. Since the four corners are sharpened, the response characteristics are also improved.
[0185]
Further, among the scanning wirings and the signal wirings, those provided on the substrate provided with the picture element electrodes are inclined with respect to the vertical direction and the horizontal direction of the display surface, and are bent a plurality of times. A stable alignment state can be obtained over the entire element region, and the effective aperture ratio (transmittance) can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically showing the structure of one picture element region of a liquid
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a state in which a voltage is applied to a
FIGS. 3A to 3D are diagrams schematically showing a relationship between lines of electric force and alignment of liquid crystal molecules.
FIGS. 4A to 4C are diagrams schematically showing an alignment state of liquid crystal molecules in the liquid
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a transmission axis angle of a polarizing plate and a transmittance ratio.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an angle of a polarization axis and a direction in which a corner of a unit solid part faces.
FIGS. 7A to 7C are diagrams schematically illustrating an example of radially inclined alignment of liquid crystal molecules.
FIGS. 8 (a) and (b) are diagrams for explaining an operation by sharpening a corner of a unit solid portion. FIG.
FIGS. 9A to 9C are top views schematically illustrating an example of a unit solid portion used in the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 10 is a top view schematically showing another picture element electrode used in the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 11 is a top view schematically showing a structure of four picture element regions of the liquid
FIG. 12 is a top view schematically showing a structure of four picture element regions of another liquid
FIGS. 13A to 13D are diagrams schematically showing a
14A and 14B are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of one picture element region of the liquid
15A and 15B are diagrams schematically illustrating a cross-sectional structure of one pixel region of the liquid
16A and 16B are diagrams schematically showing a cross-sectional structure of one pixel region of another liquid
FIG. 17 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of one picture element region of another liquid
[Explanation of symbols]
2 Scan wiring
2a bending part
4 signal wiring
4a bending part
11,21 Transparent insulating substrate
12 Lower electrode
13 Dielectric layer
14 Picture electrode
14a opening
14b Solid part (conductive film)
14b 'unit solid part
14c Corner of solid part
15 Open area
16 Picture element electrode (two-layer structure electrode)
22 Counter electrode
22b convex part
28 Orientation control structure
30 liquid crystal layer
30a Liquid crystal molecule
100, 200 liquid crystal display device
100a TFT substrate (active matrix substrate)
100b, 200b Counter substrate (color filter substrate)
300, 400, 500 liquid crystal display devices
Claims (23)
前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、前記絵素電極は、複数の単位中実部を含む中実部を有し、前記液晶層は、前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されていないときに垂直配向状態をとり、且つ、前記絵素電極と前記対向電極との間に電圧が印加されたときに、前記絵素電極の前記複数の単位中実部のそれぞれの周辺に生成される斜め電界によって、前記複数の単位中実部のそれぞれに対応する領域に、放射状傾斜配向状態をとる液晶ドメインを形成し、
前記複数の単位中実部のそれぞれは、鋭角化された４つの角部を有し、前記４つの角部はそれぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向き、
前記走査配線および前記信号配線のうちの前記第１基板上に設けられた前記少なくとも一方は、前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲している、液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, the liquid crystal display device having a plurality of picture element regions, wherein the first substrate A pixel electrode provided on the liquid crystal layer side for each of the plurality of pixel regions; a counter electrode provided on the second substrate, facing the pixel electrode via the liquid crystal layer; A switching element electrically connected to the first substrate, at least one of which further includes a scanning line and a signal line provided on the first substrate,
In each of the plurality of pixel regions, the pixel electrode has a solid portion including a plurality of unit solid portions, and the liquid crystal layer has a voltage between the pixel electrode and the counter electrode. It takes a vertical alignment state when not applied, and when a voltage is applied between the picture element electrode and the counter electrode, the periphery of each of the plurality of unit solid parts of the picture element electrode By the oblique electric field generated in the region corresponding to each of the plurality of unit solid portions, to form a liquid crystal domain in a radially inclined alignment state,
Each of the plurality of unit solid portions has four sharpened corners, and the four corners face the upper, lower, right, and left sides of the display surface, respectively.
At least one of the scanning wiring and the signal wiring provided on the first substrate is inclined with respect to a vertical direction and a horizontal direction of a display surface in each of the plurality of picture element regions, and A liquid crystal display device that is bent multiple times.
前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って前記所定のピッチの略半分のピッチで配置された複数の屈曲部を有している、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。At least some of the unit solid portions disposed at the respective ends of the plurality of picture element regions among the plurality of unit solid portions have a predetermined shape along a vertical direction and / or a horizontal direction of a display surface. Are arranged at a pitch,
The at least one of the scanning wiring and the signal wiring has a plurality of bent portions arranged at a pitch substantially half the predetermined pitch along a vertical direction and / or a horizontal direction of a display surface. Item 4. The liquid crystal display device according to any one of Items 1 to 3.
前記第１基板の前記液晶層側に前記複数の絵素領域ごとに設けられた絵素電極と、前記第２基板に設けられ前記絵素電極に前記液晶層を介して対向する対向電極と、前記絵素電極に電気的に接続されたスイッチング素子と、少なくとも一方が前記第１基板上に設けられた走査配線および信号配線とをさらに有し、
前記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されていないときに垂直配向状態をとり、
前記絵素電極は、それぞれが鋭角化された４つの角部を有する略星形の複数の導電部を含み、前記複数の導電部のそれぞれが有する前記４つの角部は、それぞれ表示面の上側、下側、右側および左側を向いており、
前記走査配線および前記信号配線のうちの前記第１基板上に設けられた前記少なくとも一方は、前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、表示面の上下方向および左右方向に対して傾斜し、且つ、複数回屈曲している、液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, the liquid crystal display device having a plurality of picture element regions,
A pixel electrode provided on the liquid crystal layer side of the first substrate for each of the plurality of pixel regions; a counter electrode provided on the second substrate and facing the pixel electrode via the liquid crystal layer; A switching element electrically connected to the picture element electrode, and at least one of which further includes a scanning wiring and a signal wiring provided on the first substrate;
The liquid crystal layer takes a vertical alignment state when no voltage is applied between the first electrode and the second electrode,
The picture element electrode includes a plurality of substantially star-shaped conductive portions each having four sharpened corners, and each of the four corners of each of the plurality of conductive portions is located above a display surface. , Bottom, right and left,
At least one of the scanning wiring and the signal wiring provided on the first substrate is inclined with respect to a vertical direction and a horizontal direction of a display surface in each of the plurality of picture element regions, and A liquid crystal display device that is bent multiple times.
前記走査配線および前記信号配線の前記少なくとも一方は、表示面の上下方向および／または左右方向に沿って前記所定のピッチの略半分のピッチで配置された複数の屈曲部を有している、請求項１８から２０のいずれかに記載の液晶表示装置。At least a part of the plurality of conductive portions disposed at respective ends of the plurality of picture element regions is arranged at a predetermined pitch along a vertical direction and / or a horizontal direction of a display surface. And
The at least one of the scanning wiring and the signal wiring has a plurality of bent portions arranged at a pitch substantially half the predetermined pitch along a vertical direction and / or a horizontal direction of a display surface. Item 21. The liquid crystal display device according to any one of Items 18 to 20.
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