JP6433201B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に透過率が向上した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、現在最も幅広く用いられているフラットパネル表示装置の一つであり、画素電極と共通電極など電場生成電極が形成される二枚の表示板と、これらの間に挟持される液晶層と、を備える。
液晶表示装置は、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これにより液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することにより映像を表示する。
また、液晶表示装置は、各画素電極に接続されるスイッチング素子及びスイッチング素子を制御して画素電極に電圧を印加するためのゲート線とデータ線など多数の信号線を備える。

このような液晶表示装置の中でも、電場が印加されていない状態で表示板に対して液晶分子の長軸が垂直になるように配列した垂直配向方式（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ）の液晶表示装置がコントラスト比が大きく、しかも、基準視野角が広いことから脚光を浴びている。
このような垂直配向方式の中でも、ＳＶＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置は、微細スリット構造を有する電極パターンを用いて垂直及び水平電界により液晶方向を制御することにより透過率を高めることができる。
また、ＳＶＡモードの液晶表示装置において液晶方向を制御したり視認性を向上させたりするために、一つの画素において多数の方向の液晶方向を有するように電極を設計する。
しかしながら、この場合、ドメインの境界部分において液晶が制御されない結果、染みが生じる問題がある。

本発明は、上記従来の液晶表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、透過率が向上した液晶表示装置を提供するところにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置は、垂直配向方式の液晶表示装置において、第１基板と、前記第１基板上で上下方向に配設される第１画素及び第２画素と、前記第１画素及び第２画素の左右の一方に上下方向に配設される第３画素及び第４画素と、前記第１画素に配設される第１画素電極と、前記第２画素に配設される第２画素電極と、前記第３画素に配設される第３画素電極と、前記第４画素に配設される第４画素電極と、前記第１基板と向かい合う第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配設され、液晶分子を含む液晶層と、を有し、前記第１画素電極、前記第２画素電極、前記第３画素電極、及び前記第４画素電極のそれぞれは、上下方向に配設されて複数の微枝部を備える第１副画素電極及び第２副画素電極を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極との間及び前記第３画素電極と前記第４画素電極との間に第１制御電極が配設され、前記第１画素電極と前記第３画素電極との間及び前記第２画素電極と前記第４画素電極との間に第２制御電極が配設され、前記第１及び第２制御電極は透明な導電物質から形成され、異なるドメイン方向を有する隣り合う画素の境界の部分において一定の電圧が印加されるかフローティングされることで染みとして現れるテクスチャー現象を防ぎ、前記第１画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第２画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは異なり、前記第３画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第４画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは異なり、前記第１画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第３画素の第２副画素電極の微枝部の方向とは異なり、前記第２画素の第１副画素電極の微枝部の方向と前記第４画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは異なることを特徴とする。

前記第１制御電極は、前記第１画素電極または前記第２画素電極と同じ層に配設されることが好ましい。
前記第１制御電極は、前記第１画素電極または前記第２画素電極と同じ物質から形成されることが好ましい。

前記第１画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第４画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは平行であり、前記第２画素の第１副画素電極の微枝部の方向と前記第３画素の第２副画素電極の微枝部の方向とは平行であることが好ましい。
前記液晶分子は、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素を備える領域の中心に向かってプレチルトを有することが好ましい。

前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素はそれぞれ上下方向に配設される第１副画素領域と第２副画素領域とを含み、前記第１画素の第２副画素領域、前記第２画素の第１副画素領域、前記第３画素の第２副画素領域、及び前記第４画素の第１副画素領域を備える領域を単位領域として上下左右方向に繰り返し画素が配列されることが好ましい。
前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素はそれぞれ上下方向に配設される第１副画素領域と第２副画素領域とを含み、前記第１画素の第２副画素領域、前記第２画素の第１副画素領域、前記第３画素の第２副画素領域、及び前記第４画素の第１副画素領域を備える領域を単位領域として第１行において左右方向に繰り返し配列され、第２行において前記単位領域は前記第１行の配列と１画素分ずれて左右方向に繰り返し配列されることが好ましい。
前記第１画素及び前記第２画素はそれぞれ異なるゲート線から印加されたゲート信号によりそれぞれ画面を表示することが好ましい。

本発明に係る液晶表示装置によれば、一つの画素に最小限のドメインを形成し、隣り合う画素の間に制御電極を形成することにより、透過率を向上させるとともに、染みが生じることを防ぐことができる。
また、ドメイン数を最小化して複数のドメインによる回折により鮮明度が低下することを防ぐことができて、透明ディスプレイとして好適に用いることができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ’線及びＩＩ’’−ＩＩ’’’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置における隣り合う４つの画素の一部を示す平面図である。 図３におけるＡ部分を電界露光シミュレーションした結果を示す画面である。 図４の比較例であり、上下に隣り合う画素の間に制御電極を形成しなかった状態で電界露光シミュレーションを行った結果を示す画面である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置において、各画素における液晶配向を概略的に示す平面図である。 図６の実施形態を変形した液晶表示装置を示す平面図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置において、各画素における液晶配向を概略的に示す平面図である。 図８の実施形態を変形した液晶表示装置を示す平面図である。 図１の実施形態による液晶表示装置の画素に対する等価回路図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置の画素に対する等価回路図である。 本発明の更に他の実施形態による液晶表示装置の画素に対する等価回路図である。 図１２の実施形態による液晶表示装置の画素に印加される信号の波形図である。

次に、本発明に係る液晶表示装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に何ら限定されるものではなく、他の形態に具体化可能である。むしろ、ここで紹介する実施形態は、開示した内容を徹底した且つ完全たるものにし、且つ、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供するものである。
図中、層及び領域の厚さは、明確性を図るために誇張されている。なお、層が他の層または基板の「上」にあるとしたとき、それは、他の層または基板の上に直接的に形成されてもよく、あるいは、これらの間に第３の層が挟持されてもよい。明細書全般に亘って同じ参照番号で表示した部分は、同じ構成要素を意味する。

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ’線及びＩＩ’’−ＩＩ’’’線に沿った断面図であり、図３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置における隣り合う４つの画素の一部を示す平面図である。
まず、図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、相対向する下部表示板１００及び上部表示板２００と、これらの二枚の表示板（１００、２００）の間に挟持される液晶層３と、を備える。

まず、下部表示板１００について説明する。
下部基板である第１基板１１０の上に複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線（１３１、１３５）が形成される。
ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、主として横方向に延長される。各ゲート線１２１は、上方に突出した複数の第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂを備える。
維持電極線は、ゲート線１２１と実質的に並ぶように延長する幹線１３１と、ここから延出する複数の維持電極１３５と、を備える。
維持電極線（１３１、１３５）の形状及び配置は種々に変形可能である。

ゲート線１２１及び維持電極線（１３１、１３５）の上にはゲート絶縁膜１４０が形成され、ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質シリコン、結晶質ケイ素または酸化物半導体などから形成された複数の半導体層（１５４ａ、１５４ｂ）が形成される。
半導体層（１５４ａ、１５４ｂ）の上にはそれぞれ複数対のオーミックコンタクト層（１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６５ｂ）が形成されるが、半導体層（１５４ａ、１５４ｂ）が酸化物半導体から形成される場合には省略されてもよい。このようなオーミックコンタクト層は、シリサイドまたはｎ型不純物が高濃度でドープされるｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質から形成されてもよい。

オーミックコンタクト層（１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６５ｂ）及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数対のデータ線（１７１ａ、１７１ｂ）と、データ線（１７１ａ、１７１ｂ）に接続された複数対の第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂ及びソース電極（１７３ａ、１７３ｂ）と向かい合う複数対の第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂが形成される。
データ線（１７１ａ、１７１ｂ）はデータ信号を伝達し、主として縦方向に伸びてゲート線１２１及び維持電極線の幹線１３１と交差する。第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂは、第１、第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂに向かって伸びてＵ字状に曲がった形状を有し、第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂは第１、第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂを中心として第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂと向かい合う。

第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂはそれぞれ第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂで一部囲まれた一方の先端から上方に延長され、反対側の先端は他の層との接続のために大面積の拡張部を備えてもよい。
しかしながら、第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂは⊂字状または⊃字状に曲設され、これにより、第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂをはじめとするデータ線（１７１ａ、１７１ｂ）の形状及び配置が変形されてもよく、加えて、第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂ、第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂをはじめとするデータ線（１７１ａ、１７１ｂ）の形状及び配置は種々に変形されてもよい。

第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂ、第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂ並びに第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂは、第１及び第２半導体１５４ａ、１５４ｂと共に第１及び第２薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）Ｑａ、Ｑｂをなし、第１及び第２薄膜トランジスタＱａ、Ｑｂのチャンネルは第１及び第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂと第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂとの間の第１及び第２半導体層１５４ａ、１５４ｂに形成される。
半導体層（１５４ａ、１５４ｂ）には、ソース電極（１７３ａ、１７３ｂ）とドレイン電極（１７５ａ、１７５ｂ）との間をはじめとして、データ線（１７１ａ、１７１ｂ）及びドレイン電極（１７５ａ、１７５ｂ）により遮られずに露出された部分がある。

データ線（１７１ａ、１７１ｂ）、ソース電極（１７３ａ、１７３ｂ）、ドレイン電極（１７５ａ、１７５ｂ）、及び露出された半導体層（１５４ａ、１５４ｂ）部分の上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素などから形成された下部保護膜１８０ａが形成される。
下部保護膜１８０ａは、窒化ケイ素または酸化ケイ素などから形成された単一膜であってもよく、窒化ケイ素及び酸化ケイ素から構成される二重膜であってもよい。
下部保護膜１８０ａの上にはカラーフィルタ２３０が配設されてもよい。カラーフィルタ２３０は、第１薄膜トランジスタＱａ及び第２薄膜トランジスタＱｂなどが配設される個所を除くほとんどの領域に配設される。しかしながら、隣り合うデータ線（１７１ａ、１７１ｂ）の間に沿って縦方向に長く延長されてもよい。本実施形態において、カラーフィルタ２３０は下部表示板１００に形成されているが、上部表示板２００に形成されてもよい。

カラーフィルタ２３０の上には、上部保護膜１８０ｂが形成される。
上部保護膜１８０ｂは、感光性を有する有機物質または無機物質から形成されてもよい。上部保護膜１８０ｂが有機物質から形成される場合、上部保護膜１８０ｂは上部保護膜１８０ｂの下端に形成された層を平坦化する役割を果たし、上部保護膜１８０ｂが無機物質から形成される場合、上部保護膜１８０ｂは屈折率の補償により透過率を改善したりカラーフィルタ２３０から溶出されるガスを遮蔽したりする役割を果たす。
上部保護膜１８０ｂには、下部保護膜１８０ａと共に第１及び第２ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂを露出させる複数の接触孔（１８５ａ、１８５ｂ）が形成される。

上部保護膜１８０ｂの上には複数の画素電極１９１が形成される。画素電極１９１は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質や，アルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属から形成されてもよい。本実施形態による液晶表示装置を透明ディスプレイに適用するためには、画素電極１９１を形成する物質としてＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質を用いることが好ましい。
各画素電極１９１は、ゲート線１２１を挟んで互いに離れている第１及び第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂを備える。

第１副画素電極１９１ａの下端から延長される下部突出部１９７ａは、第１ドレイン電極１７５ａの拡張部と重なり合っている。このため、第１副画素電極１９１ａ及び第１ドレイン電極１７５ａは第１接触孔１８５ａを介して接続され、第１ドレイン電極１７５ａを介して伝達された電圧が第１副画素電極１９１ａに印加されてもよい。
第２副画素電極１９１ｂの上端から延長される上部突出部１９７ｂは、第２ドレイン電極１７５ｂの拡張部と重なり合っている。このため、第２副画素電極１９１ｂ及び第２ドレイン電極１７５ｂは第２接触孔１８５ｂを介して接続され、第２ドレイン電極１７５ｂを介して伝達された電圧が第２副画素電極１９１ｂに印加されてもよい。

本実施形態による液晶表示装置は、隣り合う第１画素ＰＸ１と、第２画素ＰＸ２と、第３画素ＰＸ３及び第４画素ＰＸ４を備える。本実施形態において、それぞれの画素はゲート線１２１を挟んで互いに離れている第１及び第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂを備える。
図３には隣り合う４つの画素の一部を示したが、左上端は第１画素ＰＸ１の第２副画素電極１９１ｂを示し、左下端は第２画素ＰＸ２の第１副画素電極１９１ａを示し、右上端は第３画素ＰＸ３の第２副画素電極１９１ｂを示し、そして右下端は第４画素ＰＸ４の第１副画素電極１９１ａを示す。

図３を参照すると、上下に配設される第１画素ＰＸ１の第２副画素電極１９１ｂと第２画素ＰＸ２の第１副画素電極１９１ａとの間に第１制御電極１９５ａが配設される。第１制御電極１９５ａは画素電極１９１と同じ層に配設され、同じ物質から形成されてもよい。第１制御電極１９５ａはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質などから形成されてもよい。
隣り合う第１画素ＰＸ１、第２画素ＰＸ２、第３画素ＰＸ３、及び第４画素ＰＸ４の全体的な形状は矩形状であり、第１制御電極１９５ａ及びこれと交差する第２制御電極１９５ｂからなる十字状の制御電極１９５を備える。第１画素ＰＸ１、第２画素ＰＸ２、第３画素ＰＸ３、及び第４画素ＰＸ４にそれぞれ配設される画素電極１９１は、斜め方向に延長される複数の微枝部１９４を備える。なお、それぞれの画素電極１９１はＬ字状を呈し、微枝部１９４を継ぐ周縁パターン１９６を備える。

本実施形態において、第１画素ＰＸ１における第２副画素電極１９１ｂの微枝部１９４は右下方（第１方向）に斜めに延長され、第２画素ＰＸ２における第１副画素電極１９１ａの微枝部１９４は右上方（第２方向）に斜めに延長され、第３画素ＰＸ３における第２副画素電極１９１ｂの微枝部１９４は左下方（第３方向）に斜めに延長され、第４画素ＰＸ４における第１副画素電極１９１ａの微枝部１９４は左上方（第４方向）に斜めに延長される。
本実施形態において、第１方向は第２方向と異なり、第１方向は第４方向と実質的に平行である。第２方向は第３方向と実質的に平行である。

上述したパターンを有する画素電極１９１と後述する共通電極２７０にそれぞれ電圧を印加するとフリンジフィールド（ｆｒｉｎｇｅ ｆｉｅｌｄ）が発生して、液晶分子３１０は第１画素ＰＸ１と、第２画素ＰＸ２と、第３画素ＰＸ３及び第４画素ＰＸ４を備える領域の中心に向かって横たわる。
本実施形態において、制御電極１９５には一定の電圧が印加されてもよく、制御電極１９５はフローティングされてもよい。ここで、制御電極１９５は異なるドメイン方向を有する隣り合う画素の境界の部分において液晶分子３１０が方向性を失って染みとして現れるテクスチャー現象を防ぐ役割を果たす。

次いで、上部表示板２００について説明する。
上部表示板２００には透明で且つ絶縁性を有する上部基板である第２基板２１０の上に遮光部材２２０が形成される。
遮光部材２２０はブラックマトリックスとも呼ばれ、画素電極１９１間の光漏れを防ぐ。遮光部材２２０は、ゲート線１２１及びデータ線（１７１ａ、１７１ｂ）に対応する部分と、薄膜トランジスタに対応する部分とから構成されてもよい。
遮光部材２２０は、第２基板２１０の代わりに第１基板１１０の上に形成されてもよい。このとき、遮光部材２２０は、隣り合うカラーフィルタ２３０の間に主として配設されてもよい。

遮光部材２２０の上にはオーバーコート２５０が形成される。オーバーコート２５０は絶縁物質から形成されてもよく、平坦面を提供する。オーバーコート２５０は省略してもよい。
オーバーコート２５０の上には共通電極２７０が形成される。ここで、共通電極２７０は画素領域に連続板状に形成されてもよい。連続板状とは、分割のない一枚板の形状をいう。
下部表示板１００及び上部表示板２００の内面には配向膜（１１、２１）がそれぞれ塗布されており、これらは垂直配向膜であってもよい。
下部表示板１００及び上部表示板２００の外面には偏光子（図示せず）が設けられてもよい。

下部表示板１００と上部表示板２００との間には液晶層３が挟持される。液晶層３は、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１０を含む。また、液晶層３は、複数の液晶分子３１０及び配向補助剤を光照射して形成された配向重合体５０を含む。このような配向重合体５０により液晶分子３１０は長軸が微枝部１９４の長手方向に略平行になるようにプレチルトを有していてもよく、電界が加えられていない状態で二枚の表示板（１００、２００）の表面に対して略垂直をなすように配向されてもよい。
他の実施形態によれば、液晶層３に配向重合体が含まれておらず、且つ、配向膜１１、２１に配向重合体が含まれるように形成してもよい。

画素電極１９１及び共通電極２７０に電圧が印加されると、液晶分子３１０は画素電極１９１と共通電極２７０との間に形成された電場に応答して、その長軸が電場の方向に垂直な方向に方向を切り換える。液晶分子３１０の傾斜度に応じて液晶層３における入射光の偏光の変化度が変わり、このような偏光の変化は偏光子により透過率の変化として現れ、これにより液晶表示装置は映像を表示する。
液晶分子３１０の傾斜方向は画素電極１９１の微枝部１９４により決定され、液晶分子３１０は微枝部１９４の長手方向に平行な方向に傾く。隣り合う４つの画素ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３、ＰＸ４におけるそれぞれの画素電極１９１は微枝部１９４の長手方向が異なるため、液晶分子３１０の傾斜方向は略４方向であり、液晶層３には隣り合う画素の間に液晶分子３１０の配向方向が異なる４つのドメインが形成される。
このように液晶の傾斜方向を多様化することにより、液晶表示装置の視野角を改善することができる。

上述した実施形態においては、液晶層３または配向膜（１１、２１）が配向重合体５０を含むと説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、配向膜（１１、２１）を光配向物質から形成してもよい。
図４は、図３におけるＡ部分を電界露光シミュレーションした結果を示す画面であり、図５は、図４の比較例であり、上下に隣り合う画素の間に制御電極を形成しなかった状態で電界露光シミュレーションを行った結果を示す画面である。
図４を参照すると、本実施形態による液晶表示装置のように隣り合う画素の間に制御電極１９５を形成した場合に染みが現れることなく鮮明な画面が現れることを確認することができる。
これに対し、図５を参照すると、上述した実施形態とは異なり、上下に隣り合う画素の間に制御電極を形成しなかった場合に激しいテクスチャー現象が現れることを確認することができる。

図６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置において、各画素における液晶配向を概略的に示す平面図である。図６中、点線は電極が配設される各領域における液晶の配向方向を示す。
図１及び図６を参照すると、第１画素ＰＸ１、第２画素ＰＸ２、第３画素ＰＸ３、及び第４画素ＰＸ４を備える領域を単位領域ＵＲとしたとき、このような単位領域は上下左右に繰り返し配列される。

本実施形態において、それぞれの画素は副画素電極に対応する副画素領域に分けられることを考慮したとき、上述した単位領域ＵＲは、第１画素ＰＸ１の第２副画素領域、第２画素ＰＸ２の第１副画素領域、第３画素ＰＸ３の第２副画素領域、及び第４画素ＰＸ４の第１副画素領域からなる。
本実施形態において、単位領域ＵＲは４つのドメインを有し、各ドメインにおける液晶の配向方向は単位領域の中心に向かって収束するような傾向にある。ここで、一つの画素に含まれる第１副画素領域と第２副画素領域は、異なる液晶配向方向を有していてもよい。

図７は、図６の実施形態を変形した液晶表示装置を示す平面図である。図７中、点線は電極が配設される各領域における液晶の配向方向を示す。
図７に示す実施形態は、図６の実施形態と略同様である。本実施形態において、単位領域ＵＲは４つのドメインを有し、各ドメインにおける液晶の配向方向が単位領域ＵＲの中心に向かって収束するような傾向を示す点で図６の実施形態と同様である。
しかしながら、一つの画素に含まれる第１副画素領域と第２副画素領域における液晶の配向方向が実質的に同様である点に相違点がある。
具体的に、第１行において単位領域ＵＲが左右に繰り返し配列され、第１行と上下に隣り合う第２行において単位領域ＵＲが左右に繰り返し配列されており、第１行と第２行の繰り返しパターンは同様である。しかしながら、第１行における単位領域ＵＲと第２行における単位領域ＵＲは、図７に示すように、互い違いに配設される。例えば、第２行における単位領域ＵＲは第１行における単位領域ＵＲから１画素分左右にずれて配設される。

図８は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置において、各画素における液晶配向を概略的に示す平面図である。
図１及び図８を参照すると、第１画素ＰＸ１、第２画素ＰＸ２、第３画素ＰＸ３、及び第４画素ＰＸ４を備える領域を単位領域ＵＲとしたとき、このような単位領域ＵＲは左右に繰り返し配列される。
本実施形態において、一つの画素に含まれる第１副画素領域と第２副画素領域における液晶の配向方向が異なる点では、図６に基づいて説明した実施形態と同様である。しかしながら、第１行における単位領域ＵＲと第２行における単位領域ＵＲは、図８に示すように、互い違いに配設される点では、図７の実施形態と同様である。例えば、第２行における単位領域ＵＲは第１行における単位領域ＵＲから１画素分左右にずれて配設される。

図９は、図８の実施形態を変形した液晶表示装置を示す平面図である。
図９を参照すると、２行×６列を一つの単位領域とし、第１行における単位領域ＵＲと第２行における単位領域ＵＲは、図９に示すように、互い違いに配設される。
図１０は、図１の実施形態による液晶表示装置の画素に対する等価回路図である。
図１０を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、相対向する薄膜トランジスタを備える下部表示板１００及び共通電極を備える上部表示板２００と、これらの間に挟持される液晶層３と、を備える。

液晶表示装置は、複数のゲート線ＧＬと、複数対のデータ線（ＤＬａ、ＤＬｂ）及び複数の維持電極線ＳＬを有する信号線と、これらの各線に接続された複数の画素ＰＸと、を備える。
各画素ＰＸは一対の副画素（ＰＸａ、ＰＸｂ）を備え、副画素（ＰＸａ、ＰＸｂ）は、スイッチング素子（Ｑａ、Ｑｂ）と、液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）及び維持キャパシタ（Ｃｓｔａ、Ｃｓｔｂ）を備える。
スイッチング素子（Ｑａ、Ｑｂ）は、下部表示板１００に設けられている薄膜トランジスタなどの三端子素子であり、その制御端子はゲート線ＧＬと接続され、入力端子はデータ線（ＤＬａ、ＤＬｂ）と接続され、出力端子は液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）及び維持キャパシタ（Ｃｓｔａ、Ｃｓｔｂ）と接続される。

液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）は副画素電極（１９１ａ、１９１ｂ）と共通電極２７０を二端子とし、二端子の間の液晶層３の部分を誘電体として形成される。
液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）の補助的な役割を果たす維持キャパシタ（Ｃｓｔａ、Ｃｓｔｂ）は、下部表示板１００に設けられた維持電極線ＳＬと副画素電極（１９１ａ、１９１ｂ）が絶縁体を挟んで重なり合って形成され、維持電極線ＳＬには共通電圧Ｖｃｏｍなどの所定の電圧が印加される。
二つの液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）に充電される電圧は、互いに僅かな違いを有するように設定される。例えば、液晶キャパシタＣｌｃａに印加されるデータ電圧が、液晶キャパシタＣｌｃｂに印加されるデータ電圧に比べて、常に低くなるようにまたは常に高くなるように設定する。このように二つの液晶キャパシタ（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）の電圧を適切に調節すれば、側面から眺める映像を正面から眺める映像に近づけることができて液晶表示装置の側面視認性が向上する。

図１１は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置の画素に対する等価回路図である。
図１１を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、ゲート線１２１ａと、減圧ゲート線１２１ｂと、維持電極線１３１、及びデータ線１７１を有する信号線と、これらの各線に接続された画素ＰＸとを備える。
画素ＰＸは、第１副画素ＰＸａと、第２副画素ＰＸｂ及び減圧部Ｃｄを備える。
第１副画素ＰＸａは、第１スイッチング素子Ｑａと、第１液晶キャパシタＣｌｃａ及び第１維持キャパシタＣｓｔａを備え、第２副画素ＰＸｂは、第２スイッチング素子Ｑｂと、第２液晶キャパシタＣｌｃｂ及び第２維持キャパシタＣｓｔｂを備え、減圧部Ｃｄは、第３スイッチング素子Ｑｃ及び減圧キャパシタＣｓｔｄを備える。

第１及び第２スイッチング素子Ｑａ、Ｑｂは、下部表示板に設けられる薄膜トランジスタなどの三端子素子であり、その制御端子はゲート線１２１ａと接続され、入力端子はデータ線１７１と接続され、出力端子は第１及び第２液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂ並びに第１及び第２維持キャパシタＣｓｔａ、Ｃｓｔｂにそれぞれ接続される。
第３スイッチング素子Ｑｃもまた、下部表示板に設けられる薄膜トランジスタなどの三端子素子であり、制御端子は減圧ゲート線１２１ｂと接続され、入力端子は第１液晶キャパシタＣｌｃａと接続され、出力端子は減圧キャパシタＣｓｔｄと接続される。

第１及び第２液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂはそれぞれ、第１及び第２スイッチング素子Ｑａ、Ｑｂと接続された第１及び第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂと上部表示板の共通電極とが重なり合って形成される。第１及び第２維持キャパシタＣｓｔａ、Ｃｓｔｂは、維持電極線１３１と第１及び第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂとが重なり合って形成される。
減圧キャパシタＣｓｔｄは、第３スイッチング素子Ｑｃの出力端子と維持電極線１３１に接続され、下部表示板に設けられた維持電極線１３１と第３スイッチング素子Ｑｃの出力端子とが絶縁体を挟んで重なり合って形成される。

本実施形態による液晶表示装置の動作について説明する。
まず、ゲート線１２１ａにゲートオン電圧Ｖｏｎが印加されると、ゲート線１２１ａに接続された第１及び第２薄膜トランジスタＱａ、Ｑｂがターンオンされる。
これにより、データ線１７１のデータ電圧はターンオンされた第１及び第２スイッチング素子Ｑａ、Ｑｂを介して第１及び第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂに同様に印加される。
第１及び第２液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂには、共通電極２７０の共通電圧Ｖｃｏｍと第１及び第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂの電圧との差分に見合う分だけ充電されるため、第１液晶キャパシタＣｌｃａの充電電圧と第２液晶キャパシタＣｌｃｂの充電電圧も互いに同様である。このとき、減圧ゲート線１２１ｂにはゲートオフ電圧Ｖｏｆｆが印加される。

次いで、ゲート線１２１ａにゲートオフ電圧Ｖｏｆｆが印加されるとともに、減圧ゲート線１２１ｂにゲートオン電圧Ｖｏｎが印加されると、ゲート線１２１ａに接続された第１及び第２スイッチング素子Ｑａ、Ｑｂはターンオフされ、第３スイッチング素子Ｑｃはターンオンされる。これにより、第１スイッチング素子Ｑａの出力端子と接続された第１副画素電極１９１ａの電荷が減圧キャパシタＣｓｔｄに流れ込んで第１液晶キャパシタＣｌｃａの電圧が降下する。
本実施形態による液晶表示装置がフレーム反転により駆動され、現在のフレームにおいてデータ線１７１に共通電圧Ｖｃｏｍを基準として極性が正（＋）であるデータ電圧が印加される場合を例にとって説明すると、以前のフレームが終わった後に減圧キャパシタＣｓｔｄには負（−）の電荷が集まる。現在のフレームにおいて第３スイッチング素子Ｑｃがターンオンされると、第１副画素電極１９１ａの正（＋）の電荷が第３スイッチング素子Ｑｃを介して減圧キャパシタＣｓｔｄに流れ込んで減圧キャパシタＣｓｔｄには正（＋）の電荷が集まり、第１液晶キャパシタＣｌｃａの電圧は降下する。

次のフレームにおいては、逆に、第１副画素電極１９１ａに負（−）の電荷が充電された状態で第３スイッチング素子Ｑｃがターンオンされることにより、第１副画素電極１９１ａの負（−）の電荷が減圧キャパシタＣｓｔｄに流れ込んで減圧キャパシタＣｓｔｄには負（−）の電荷が集まり、第１液晶キャパシタＣｌｃａの電圧はやはり降下する。
このように、本実施形態によれば、データ電圧の極性とは無関係に、第１液晶キャパシタＣｌｃａの充電電圧を第２液晶キャパシタＣｌｃｂの充電電圧よりも常に低くすることができる。したがって、第１及び第２液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂの充電電圧を異ならせて液晶表示装置の側面視認性を向上させることができる。

図１２は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置の画素に対する等価回路図であり、図１３は、図１２の実施形態による液晶表示装置の画素に印加される信号の波形図である。
図１２を参照すると、本発明の実施形態による液晶表示装置のある画素ＰＸは、ゲート信号を伝達するゲート線ＧＬと、データ信号を伝達するデータ線ＤＬ及び分圧基準電圧を伝達する基準電圧線ＲＬを有する複数の信号線と、複数の信号線に接続されている第１スイッチング素子Ｑａ、第２スイッチング素子Ｑｂ、第３スイッチング素子Ｑｃ、第１液晶キャパシタＣｌｃａ、及び第２液晶キャパシタＣｌｃｂを備える。

第１スイッチング素子Ｑａ及び第２スイッチング素子Ｑｂは、それぞれゲート線ＧＬ及びデータ線ＤＬに接続され、第３スイッチング素子Ｑｃは第２スイッチング素子Ｑｂの出力端子及び基準電圧線ＲＬに接続される。
第１スイッチング素子Ｑａ及び第２スイッチング素子Ｑｂは薄膜トランジスタなどの三端子素子であり、その制御端子はゲート線ＧＬに接続され、入力端子はデータ線ＤＬと接続され、第１スイッチング素子Ｑａの出力端子は第１液晶キャパシタＣｌｃａに接続され、第２スイッチング素子Ｑｂの出力端子は第２液晶キャパシタＣｌｃｂ及び第３スイッチング素子Ｑｃの入力端子に接続される。
第３スイッチング素子Ｑｃもまた薄膜トランジスタなどの三端子素子であり、制御端子はゲート線ＧＬと接続され、入力端子は第２液晶キャパシタＣｌｃｂと接続されて、出力端子は基準電圧線ＲＬに接続される。

図１３は、図１２の実施形態による液晶表示装置の画素に印加される信号の波形図である。
図１２、図１３を参照すると、ゲート線ＧＬにゲートオンＶｏｎ信号が印加されると、ゲート線ＧＬに接続された第１スイッチング素子Ｑａ、第２スイッチング素子Ｑｂ、及び第３スイッチング素子Ｑｃがターンオンされる。これにより、データ線ＤＬに印加されたデータ電圧は、ターンオンされた第１スイッチング素子Ｑａ及び第２スイッチング素子Ｑｂを介してそれぞれ第１副画素電極ＰＥａ及び第２副画素電極ＰＥｂに印加される。このとき、第１副画素電極ＰＥａ及び第２副画素電極ＰＥｂに印加されたデータ電圧は互いに同じ値で充電されてもよい。

しかしながら、本発明の実施形態によれば、第２副画素電極ＰＥｂに印加される電圧は、第２スイッチング素子Ｑｂと直列接続される第３スイッチング素子Ｑｃにより分圧される。このため、第２副画素電極ＰＥｂに印加される電圧Ｖｂは、第１副画素電極ＰＥａに印加される電圧Ｖａよりもさらに小さくなる。図１３中、Ｖｒは基準電圧を示し、Ｖｃｏｍは共通電圧を示す。
要するに、第１液晶キャパシタＣｌｃａに充電された電圧と第２液晶キャパシタＣｌｃｂに充電された電圧は異なってくる。第１液晶キャパシタＣｌｃａに充電された電圧と第２液晶キャパシタＣｌｃｂに充電された電圧が異なるため、第１副画素と第２副画素における液晶分子の傾斜角度が異なり、これにより、二つの副画素の輝度が変化する。このため、第１液晶キャパシタＣｌｃａに充電される電圧と第２液晶キャパシタＣｌｃｂに充電される電圧を適切に調節すれば、側面から眺める映像を正面から眺める映像に最大限に近づけることができ、これにより、側面視認性を改善することができる。

図１１から図１３の実施形態による液晶表示装置は、１Ｇ１Ｄ構造を有する薄膜トランジスタを示す。このような１Ｇ１Ｄ構造を有する薄膜トランジスタは、上述した実施形態における１Ｇ２Ｄ構造の薄膜トランジスタに置き換えて変形適用可能である。
最近開発中の透過性を有する透明ディスプレイは、ディスプレイされるパネルの画面越しにある物体が鮮明に認知されなければならない。本実施形態による液晶表示装置は、透過率を向上させることができるだけではなく、単位画素においてドメイン数が４未満と少ないためドメイン境界が減少する。したがって、液晶配列が不均一になる要素が減るので鮮明度が増加して透明ディスプレイへの適用に適している。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに何ら限定されるものではなく、下記の特許請求の範囲において定義している本発明の基本概念を用いた当業者の種々の変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

３ 液晶層
１００ 下部表示板
２００ 上部表示板
１１０ 第１基板
２１０ 第２基板
１２１、１２１ａ ゲート線
１２１ｂ 減圧ゲート線
１７１、１７１ａ、１７１ｂ データ線
１９１ 画素電極
１９１ａ 第１副画素電極
１９１ｂ 第２副画素電極
１９４ 微枝部
１９５ 制御電極
１９５ａ 第１制御電極
１９５ｂ 第２制御電極
１９６ 周縁パターン
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルタ
２７０ 共通電極

Claims (8)

1. 垂直配向方式の液晶表示装置において、
   第１基板と、
   前記第１基板上で上下方向に配設される第１画素及び第２画素と、
   前記第１画素及び第２画素の左右の一方に上下方向に配設される第３画素及び第４画素と、
   前記第１画素に配設される第１画素電極と、
   前記第２画素に配設される第２画素電極と、
   前記第３画素に配設される第３画素電極と、
   前記第４画素に配設される第４画素電極と、
   前記第１基板と向かい合う第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配設され、液晶分子を含む液晶層と、
   を有し、
   前記第１画素電極、前記第２画素電極、前記第３画素電極、及び前記第４画素電極のそれぞれは、上下方向に配設されて複数の微枝部を備える第１副画素電極及び第２副画素電極を含み、
   前記第１画素電極と前記第２画素電極との間及び前記第３画素電極と前記第４画素電極との間に第１制御電極が配設され、前記第１画素電極と前記第３画素電極との間及び前記第２画素電極と前記第４画素電極との間に第２制御電極が配設され、
   前記第１及び第２制御電極は透明な導電物質から形成され、異なるドメイン方向を有する隣り合う画素の境界の部分において一定の電圧が印加されるかフローティングされることで染みとして現れるテクスチャー現象を防ぎ、
   前記第１画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第２画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは異なり、前記第３画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第４画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは異なり、
   前記第１画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第３画素の第２副画素電極の微枝部の方向とは異なり、前記第２画素の第１副画素電極の微枝部の方向と前記第４画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは異なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１制御電極は、前記第１画素電極または前記第２画素電極と同じ層に配設されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１制御電極は、前記第１画素電極または前記第２画素電極と同じ物質から形成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１画素の第２副画素電極の微枝部の方向と前記第４画素の第１副画素電極の微枝部の方向とは平行であり、前記第２画素の第１副画素電極の微枝部の方向と前記第３画素の第２副画素電極の微枝部の方向とは平行であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶分子は、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素を備える領域の中心に向かってプレチルトを有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素はそれぞれ上下方向に配設される第１副画素領域と第２副画素領域とを含み、
   前記第１画素の第２副画素領域、前記第２画素の第１副画素領域、前記第３画素の第２副画素領域、及び前記第４画素の第１副画素領域を備える領域を単位領域として上下左右方向に繰り返し画素が配列されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素はそれぞれ上下方向に配設される第１副画素領域と第２副画素領域とを含み、
   前記第１画素の第２副画素領域、前記第２画素の第１副画素領域、前記第３画素の第２副画素領域、及び前記第４画素の第１副画素領域を備える領域を単位領域として第１行において左右方向に繰り返し配列され、
   第２行において前記単位領域は前記第１行の配列と１画素分ずれて左右方向に繰り返し配列されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１画素及び前記第２画素はそれぞれ異なるゲート線から印加されたゲート信号によりそれぞれ画面を表示することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
   

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