CN101238408B - 液晶显示装置和具有该液晶显示装置的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液晶显示装置和具有该液晶显示装置的电子设备。对于期望的方向使CPA模式的液晶显示装置的γ特性的视角依赖性降低。本发明的液晶显示装置用于要求与显示面平行的方向D1的视角特性比与显示面平行的另一方向D2的视角特性高的用途。本发明的液晶显示装置具有的电极包括由导电膜形成的实心部和未形成导电膜的非实心部。电极的实心部具有多个单位实心部，在各个单位实心部上形成取得放射状倾斜取向的液晶畴。各单位实心部为大致长方形，其长边方向与要求高的视角特性的方向大致平行。

Description

液晶显示装置和具有该液晶显示装置的电子设备
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及具有广视角特性、进行高品质显示的液晶显示装置。另外，本发明还涉及具有这样的液晶显示装置的电子设备。
背景技术
近年来，作为个人计算机的显示器和便携式信息终端设备的显示部所使用的显示装置，利用薄型轻量的液晶显示装置。以往，通常的TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式和STN(Super Twisted Nematic：超扭曲向列)模式的液晶显示装置具有视角狭窄的缺点，为了改善这一点，开发了多种显示模式。
作为视角特性得到改善的显示模式，已知有专利文献1中记载的IPS(In-Plane Switching：平面转换)模式和专利文献2中记载的MVA(Multi-domain Vertical Alignment：多畴垂直取向)模式。
另外，还提出了被称为CPA(Continuous Pinwheel Alignment：连续焰火状排列)模式的显示模式(例如参照专利文献3)。在CPA模式中，在隔着垂直取向型的液晶层而相对的一对电极的一个上设置开口部和切口部，利用在这些开口部和切口部的边缘部生成的倾斜电场使液晶分子呈放射状倾斜取向，由此，以广视角实现高品质的显示。
专利文献1：日本特公昭63-21907号公报
专利文献2：日本特开平11-242225号公报
专利文献3：日本特开2003-43525号公报
发明内容
如上所述，在CPA模式中，能够以广视角实现高品质的显示，但是最近，作为视角特性的问题，正面观测时的γ特性与倾斜观测时的γ特性不同的问题、即γ特性的视角依赖性的问题重新显现出来。γ特性是显示亮度的灰度等级依赖性。当γ特性在正面方向和倾斜方向不同时，灰度等级显示状态因观测方向不同而不同，因此，当显示照片等图像时、和显示TV广播等时，特别成为问题。γ特性的视角依赖性，例如，可看作倾斜观测时的显示亮度比本来的显示亮度高的现象(被称为“浮白”)。
γ特性的视角依赖性问题，在CPA模式中比在IPS模式中显著。但是，IPS模式与CPA模式相比，难以高生产率地制造正面观测时的对比度高的面板。因此，希望改善CPA模式的液晶显示装置的γ特性的视角依赖性。
另外，液晶显示装置在多种用途中被实用化，其中，也有要求特定方向的视角特性比其它方向的视角特性高的用途。例如，在液晶电视中，大多沿显示面的水平方向将视角放倒，因此，与垂直方向相比，在水平方向要求高的视角特性。
本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于对于期望的方向使CPA模式的液晶显示装置的γ特性的视角依赖性降低。
本发明的液晶显示装置，用于要求与显示面平行的第一方向的视角特性比与显示面平行并与上述第一方向正交的第二方向的视角特性高的用途，其特征在于：包括第一基板、第二基板、和设置在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，具有分别由设置在上述第一基板的上述液晶层侧的第一电极、和设置在上述第二基板上并隔着上述液晶层与上述第一电极相对的第二电极规定的多个像素区域，在上述多个像素区域的各个中，上述第一电极具有由导电膜形成的实心部和未形成导电膜的非实心部，当未向上述第一电极与上述第二电极之间施加电压时，上述液晶层取得垂直取向状态，并且，当向上述第一电极与上述第二电极之间施加电压时，上述液晶层利用在上述第一电极的上述实心部的周边生成的倾斜电场，至少在上述实心部上形成分别取得放射状倾斜取向状态的多个第一液晶畴，上述第一电极的上述实心部具有多个单位实心部，上述多个第一液晶畴分别形成在各个上述单位实心部上，上述多个单位实心部的各个具有沿上述第一方向的长度L1比沿上述第二方向的长度L2大的形状，由此能够达到上述目的。
在某个优选的实施方式中，上述多个单位实心部的各个为大致长方形。
在某个优选的实施方式中，上述多个单位实心部的各个是角部为大致圆弧状的大致长方形。
在某个优选的实施方式中，上述多个单位实心部的各个的沿上述第一方向的长度L1与沿上述第二方向的长度L2之比L1/L2为1.5以上。
在某个优选的实施方式中，上述多个单位实心部的各个的沿上述第一方向的长度L1与沿上述第二方向的长度L2之比L1/L2为2.2以下。
在某个优选的实施方式中，当向上述第一电极与上述第二电极之间施加电压时，上述液晶层利用上述倾斜电场，在上述非实心部上形成取得放射状倾斜取向状态的至少1个第二液晶畴。
在某个优选的实施方式中，上述第一电极的上述非实心部包括至少1个开口部。
在某个优选的实施方式中，上述第一电极的上述非实心部包括至少1个切口部。
在某个优选的实施方式中，在上述多个像素区域的各个中，上述第一电极具有的上述非实心部的面积比上述第一电极具有的上述实心部的面积小。
在某个优选的实施方式中，上述第二基板在与上述多个第一液晶畴中的至少1个第一液晶畴对应的区域具有取向限制结构，该取向限制结构至少在施加电压状态下表现出使上述至少1个第一液晶畴内的液晶分子呈放射状倾斜取向的取向限制力。
在某个优选的实施方式中，上述取向限制结构是向上述第二基板的上述液晶层侧突出的至少1个第一凸部。
在某个优选的实施方式中，上述第一基板至少包括1个至少一部分位于上述非实心部上的第二凸部，上述第二凸部的沿上述第一基板的面内方向的截面形状与上述实心部和上述非实心部的边界的形状匹配，上述第二凸部的侧面对上述液晶层的液晶分子具有与上述倾斜电场的取向限制方向相同方向的取向限制力。
在某个优选的实施方式中，上述像素区域具有进行透过模式的显示的透过区域和进行反射模式的显示的反射区域。
在某个优选的实施方式中，上述第一电极包括规定上述透过区域的透明电极和规定上述反射区域的反射电极。
在某个优选的实施方式中，本发明的液晶显示装置具有以隔着上述液晶层相互相对的方式配置的一对偏光板，上述一对偏光板的透过轴相互大致正交，一个偏光板的透过轴与上述第一方向大致平行。
本发明的电子设备包括具有上述构成的液晶显示装置，由此能够达到上述目的。
在某个优选的实施方式中，本发明的电子设备还包括接收电视广播的电路，上述多个单位实心部的各个以其长边方向与显示面的水平方向大致平行的方式配置。
发明效果
在本发明的液晶显示装置中，电极具有的各单位实心部为大致长方形，其长边方向与要求高的视角特性的方向大致平行。因此，能够使沿该方向将视角放倒时的γ特性的视角依赖性降低，从而能够在该方向实现高的视角特性。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的液晶显示装置100的1个像素区域的结构的图，(a)是上面图，(b)是沿(a)中的1B-1B′线的截面图。
图2(a)和(b)是表示向液晶显示装置100的液晶层30施加电压的状态的图，(a)示意性地表示取向开始变化的状态(ON(接通)初始状态)，(b)示意性地表示稳定状态。
图3(a)～(d)是示意性地表示电力线与液晶分子的取向的关系的图。
图4(a)～(c)是示意性地表示在液晶显示装置100中，从基板法线方向看的液晶分子的取向状态的图。
图5(a)～(c)是示意性地表示液晶分子的放射状倾斜取向的例子的图。
图6是示意性地表示在本发明的液晶显示装置中使用的另一个像素电极的上面图。
图7(a)～(c)是示意性地表示在包括另一个像素电极的液晶显示装置100中，从基板法线方向看的液晶分子的取向状态的图。
图8是示意性地表示包括具有大致正方形的单位实心部的像素电极的比较例的液晶显示装置500的上面图。
图9(a)和(b)是表示液晶显示装置500中的取向的情况的照片，(a)表示施加接近白电压的电压(6.0V)时的取向的情况，(b)表示施加中间灰度等级电压(3.0V)时的取向的情况。
图10是表示比较例的液晶显示装置500的γ特性的视角依赖性的图。
图11是表示试制例1的面板具有的像素电极的平面图。
图12是表示试制例2的面板具有的像素电极的平面图。
图13(a)和(b)是表示试制例1的面板中的取向的情况的照片，(a)表示施加接近白电压的电压(6.0V)时的取向的情况，(b)表示施加中间灰度等级电压(3.0V)时的取向的情况。
图14(a)和(b)是表示试制例2的面板中的取向的情况的照片，(a)表示施加接近白电压的电压(6.0V)时的取向的情况，(b)表示施加中间灰度等级电压(3.0V)时的取向的情况。
图15是表示试制例1的面板的γ特性的视角依赖性的图。
图16是表示试制例2的面板的γ特性的视角依赖性的图。
图17是用于对将单位实心部的长边方向设置成与想要改善γ特性偏差的方位角方向大致一致，由此能够改善γ特性偏差的原理进行说明的图。
图18是示意性地表示正方形(纵横比1∶1)的单位实心部的图。
图19是表示单位实心部为图18所示的形状时的电压-透过光强度特性的图。
图20是示意性地表示纵横比为1.5∶1的长方形的单位实心部的图。
图21是表示单位实心部为图20所示的形状时的电压-透过光强度特性的图。
图22是示意性地表示纵横比为2∶1的长方形的单位实心部的图。
图23是表示单位实心部为图22所示的形状时的电压-透过光强度特性的图。
图24是表示使单位实心部的沿长边方向的长度L1与沿短边方向的长度L2之比L1/L2改变时的左右45度视角的灰度等级特性的图。
图25是表示使L1/L2改变时的左右60度视角的灰度等级特性的图。
图26是表示左右45度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系的图，表示γ＝2.2时的63灰度等级显示时的关系。
图27是表示左右45度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系的图，表示γ＝2.2时的127灰度等级显示时的关系。
图28是表示左右45度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系的图，表示γ＝2.2时的191灰度等级显示时的关系。
图29是表示左右60度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系的图，表示γ＝2.2时的63灰度等级显示时的关系。
图30是表示左右60度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系的图，表示γ＝2.2时的127灰度等级显示时的关系。
图31是表示左右60度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系的图，表示γ＝2.2时的191灰度等级显示时的关系。
图32是示意性地表示在本发明的液晶显示装置中使用的又一个像素电极的上面图。
图33是示意性地表示在本发明的液晶显示装置中使用的再一个像素电极的上面图。
图34是示意性地表示本发明的另一个液晶显示装置200的1个像素区域的结构的上面图。
图35是将液晶显示装置200具有的相对基板200b的凸部23附近放大并示意性地表示的截面图，表示沿图34中的35A-35A′线的截面。
图36(a)～(c)是示意性地表示液晶显示装置200的液晶层30的取向变化的情况的图，(a)表示没有施加电压的状态，(b)表示取向开始变化的状态(ON(接通)初始状态)，(c)表示稳定状态。
图37(a)和(b)是示意性地表示本发明的又一个液晶显示装置300的1个像素区域的结构的图，(a)是上面图，(b)是沿(a)中的37B-37B′线的截面图。
图38(a)和(b)是表示向液晶显示装置300的液晶层30施加电压的状态的图，(a)示意性地表示取向开始变化的状态(ON(接通)初始状态)，(b)示意性地表示稳定状态。
图39(a)和(b)是用于对像素电极的非实心部与凸部的适当的配置关系进行说明的图。
图40(a)和(b)是示意性地表示本发明的再一个液晶显示装置400的1个像素区域的结构的图，(a)是上面图，(b)是沿(a)中的40B-40B′线的截面图。
符号说明
11、21  透明基板
14      像素电极
14a     实心部
14a1    单位实心部
14b     非实心部
14b1    切口部
14b2    开口部
22      相对电极
23      凸部(取向限制结构)
29      透明电介质层
30      液晶层
30a     液晶分子
60      凸部
60t     凸部的顶面
60s     凸部的侧面
100、200、300、400 液晶显示装置
100a、300a、400a   TFT基板
100b、200b、400b   相对基板
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的液晶显示装置具有优异的显示特性，因此，适合用于有源矩阵型液晶显示装置。以下，对于使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵型液晶显示装置，对本发明的实施方式进行说明，但是本发明并不限于此，还能够应用于使用MIM的有源矩阵型液晶显示装置，还能够应用于单纯矩阵型液晶显示装置。
此外，在本申请说明书中，将与作为显示的最小单位的“像素”对应的液晶显示装置的区域称为“像素区域”。在彩色液晶显示装置中，包含R、G、B“像素”的多个“像素”与1个“像素”对应。
在有源矩阵型液晶显示装置中，像素电极和与像素电极相对的相对电极规定像素区域。另外，在单纯矩阵型液晶显示装置中，设置成条纹状的列电极和以与列电极正交的方式设置的行电极相互交叉的各个区域规定像素区域。此外，在设置有黑矩阵的结构中，严格地说，在与应当显示的状态相应而被施加电压的区域中，与黑矩阵的开口部对应的区域与像素区域对应。
(实施方式1)
参照图1(a)和(b)，对本实施方式的液晶显示装置100的1个像素区域的结构进行说明。图1(a)是从基板法线方向看像素区域的上面图，图1(b)是沿图1(a)中的1B-1B′线的截面图。图1(b)表示未向液晶层施加电压的状态。
液晶显示装置100包括：有源矩阵基板(以下称为“TFT基板”)100a、相对基板(也称为“彩色滤光片基板”)100b、和设置在TFT基板100a与相对基板100b之间的液晶层30。
液晶层30的液晶分子30a具有负的介电各向异性，当未通过在TFT基板100a和相对基板100b的液晶层30侧的表面设置的作为垂直取向层的垂直取向膜(未图示)向液晶层30施加电压时，如图1(b)所示，相对于垂直取向膜的表面垂直地取向。此时，液晶层30处于垂直取向状态。但是，处于垂直取向状态的液晶层30的液晶分子30a，因垂直取向膜的种类和液晶材料的种类的不同，有时从垂直取向膜的表面(基板的表面)的法线稍微倾斜。通常，液晶分子轴(也称为“轴方位”)相对于垂直取向膜的表面以大约85°以上的角度进行取向的状态被称为垂直取向状态。
液晶显示装置100的TFT基板100a包括透明基板(例如玻璃基板)11和在其表面形成的像素电极14。相对基板100b包括透明基板(例如玻璃基板)21和在其表面形成的相对电极22。每个像素区域的液晶层30的取向状态，随着向以隔着液晶层30相互相对的方式配置的像素电极14和相对电极22施加的电压而变化。利用透过液晶层30的光被调制的程度随着液晶层30的取向状态的变化而变化的现象进行显示。
另外，为了以常黑模式进行显示，以透过轴相互大致正交(正交偏振状态)的方式配置有隔着液晶层30相对的一对偏光板，此外，当从倾斜视角方向观察呈正交偏振状态配置的一对偏光板的透过轴时，透过轴从相互正交的关系偏离(透过轴所成的角超过90°)，因此，会发生漏光。因此，在像电视那样观察方向大多相对于显示面水平地移动的显示装置中，优选将一对偏光板的一个的透过轴相对于显示面配置在水平方向上。通过这样配置，能够防止在沿水平方向将视角放倒时，透过轴从正交关系偏离，因此，能够抑制水平方向的漏光的发生，从而能够抑制显示品质的视角依赖性。
接着，对本发明的液晶显示装置100具有的像素电极14的基本结构及其作用进行说明。
像素电极14包括由导电膜(例如ITO膜)形成的部分14a和未形成导电膜(导电膜被除去)的部分14b。将由导电膜形成的部分14a称为“实心部”，将未形成导电膜的部分14b称为“非实心部”。
实心部14a包括分别由非实心部14b实质上包围的多个区域(称为“单位实心部”)14a1。这些单位实心部14a1实质上具有相同的形状、相同的大小。具体地说，各单位实心部14a1的形状为长方形。典型地，单位实心部14a1彼此在各像素区域内相互电连接。
非实心部14b包括以将实心部14a切开的方式形成的多个切口部14b1。包括切口部14b1的非实心部14b，通过将成为像素电极1 4的导电膜图案化而形成。
当向具有上述那样结构的像素电极14与相对电极22之间施加电压时，利用在单位实心部14a1的周边(外周附近)、即非实心部14b的边缘部生成的倾斜电场，形成分别具有放射状倾斜取向的多个液晶畴。液晶畴在各单位实心部14a1上一个一个地形成。
参照图2(a)和(b)对利用上述的倾斜电场形成液晶畴的机理进行说明。图2(a)和(b)表示向液晶层30施加电压的状态，图2(a)示意性地表示液晶分子30a的取向随着向液晶层30施加的电压而开始变化的状态(ON(接通)初始状态)，图2(b)示意性地表示随着施加的电压而变化的液晶分子30a的取向达到稳定状态的状态。图2(a)和(b)中的曲线EQ表示等电位线。
在像素电极14与相对电极22为相同电位时(即未向液层层30施加电压的状态)，如图1(b)所示，像素区域内的液晶分子30a相对于两基板11和21的表面垂直地取向。
当向液晶层30施加电压时，形成由图2(a)所示的等电位线EQ(与电力线正交)表示的电位梯度。该等电位线EQ，在位于像素电极14的实心部14a与相对电极22之间的液晶层30内，与实心部14a和相对电极22的表面平行，在与像素区域的非实心部14b对应的区域下陷，在非实心部14b的边缘部(包括非实心部14b与实心部14a的边界的非实心部14b的内侧周边)EG上的液晶层30内，形成由倾斜的等电位线EQ表示的倾斜电场。
向具有负的介电各向异性的液晶分子30a作用使液晶分子30a的轴方位与等电位线EQ平行(与电力线垂直)地取向的转矩。因此，边缘部EG上的液晶分子30a，在图中的左侧边缘部EG，向顺时针方向倾斜(旋转)，在图中的右侧边缘部EG，向逆时针方向倾斜(旋转)，与等电位线EQ平行地取向。
在此，参照图3(a)～(d)，详细地说明液晶分子30a的取向的变化。
当在液晶层30中生成电场时，会向具有负的介电各向异性的液晶分子30a作用使它的轴方位与等电位线EQ平行地取向的转矩。如图3(a)所示，当产生由与液晶分子30a的轴方位垂直的等电位线EQ表示的电场时，使液晶分子30a顺时针倾斜的转矩和使其逆时针倾斜的转矩以相等的概率作用于液晶分子30a。从而，在处于相互相对的平行平板型配置的电极间的液晶层30内，受到顺时针方向的转矩的液晶分子30a与受到逆时针方向的转矩的液晶分子30a共存。结果，与向液晶层30施加的电压相应的取向状态的变化不能平滑地发生。
如图2(a)所示，当在非实心部14b的边缘部EG产生由相对于液晶分子30a的轴方位倾斜的等电位线EQ表示的电场(倾斜电场)时，如图3(b)所示，液晶分子30a向为了与等电位线EQ平行的倾斜量少的方向(在图示的例子中是逆时针方向)倾斜。
另外，位于产生由与液晶分子30a的轴方位垂直的方向的等电位线EQ表示的电场的区域的液晶分子30a，如图3(c)所示，按照取向与位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a连续(匹配)的方式，向与位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a相同的方向倾斜。
如图3(d)所示，当施加等电位线EQ形成凹凸形状的电场时，位于平坦的等电位线EQ上的液晶分子30a按照与由位于各个倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a限制的取向方向相匹配的方式进行取向。“位于等电位线EQ上”是指“位于由等电位线EQ表示的电场内”。
当如上所述，从位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a开始的取向的变化进行下去、并达到稳定状态时，成为在图2(b)中示意性地表示的取向状态。位于单位实心部14a1的中央附近的液晶分子30a，大致同等地受到两侧的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响，因此，保持与等电位线EQ垂直的取向状态。另一方面，远离单位实心部14a1中央的液晶分子30a，分别受到附近的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响而倾斜。因此，形成关于单位实心部14a1的中心对称的倾斜取向。
该取向状态，当从与液晶显示装置100的显示面垂直的方向(与基板11和21的表面垂直的方向)看时，处于液晶分子30a的轴方位关于单位实心部14a1的中心呈放射状取向的状态(未图示)。因此，在本申请说明书中，将这样的取向状态称为“放射状倾斜取向”。另外，将关于1个中心取得放射状倾斜取向的液晶层30的区域称为“液晶畴”。
在单位实心部14a1上形成的液晶畴的放射状倾斜取向与非实心部14a1上的液晶层30的取向相互连续，均以与非实心部14b的边缘部EG的液晶分子30a的取向相匹配的方式进行取向。因此，在它们的边界不会形成向错线(取向缺陷)，由此，不会发生由于产生向错线而引起的显示品质降低。
如上所述，本发明的液晶显示装置100的像素电极14具有未形成导电膜的非实心部14b，在像素区域内的液晶层30内，形成由具有倾斜区域的等电位线EQ表示的电场。未施加电压时处于垂直取向状态的液晶层30内的具有负的介电各向异性的液晶分子30a，以位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a的取向变化作为触发而改变取向方向，因此，在单位实心部14a1上形成具有稳定的放射状倾斜取向的液晶畴。该液晶畴的液晶分子的取向随着向液晶层施加的电压而变化，由此进行显示。
图4(a)～(c)示意性地表示从基板法线方向看的液晶分子30a的取向状态的变化。在图4(b)和(c)等表示从基板法线方向看的液晶分子30a的取向状态的图中，显示出液晶分子30a以如下方式倾斜：描绘成椭圆状的液晶分子30a的顶端表示成黑色的端部，比另一端部更接近设置有像素电极14的基板侧。在以下的附图中也同样。
在像素电极1 4和相对电极22为相同电位时，即在未向液晶层30施加电压的状态下，由在TFT基板100a和相对基板100b的液晶层30侧表面上设置的垂直取向层(未图示)限制取向方向的液晶分子30a，如图4(a)所示，取得垂直取向状态。
当向液晶层30施加电压、并产生由图2(a)所示的等电位线EQ表示的电场时，在具有负的介电各向异性的液晶分子30a上，产生轴方位与等电位线EQ平行的转矩。如参照图3(a)和(b)说明的那样，由与液晶分子30a的分子轴垂直的等电位线EQ表示的电场下的液晶分子30a，因为液晶分子30a倾斜(旋转)的方向不唯一确定(图3(a))，所以，取向的变化(倾斜或旋转)不容易产生，而被置于相对于液晶分子30a的分子轴倾斜的等电位线EQ下的液晶分子30a，倾斜(旋转)方向唯一确定，因此，取向的变化容易产生。从而，如图4(b)所示，液晶分子30a从液晶分子30a的分子轴相对于等电位线EQ倾斜的非实心部14b的边缘部开始倾斜。如参照图3(c)说明的那样，按照与非实心部14b的边缘部的倾斜的液晶分子30a的取向取得匹配性的方式，周围的液晶分子30a也倾斜，在如图4(c)所示的状态下，液晶分子30a的轴方位稳定(放射状倾斜取向)。
这样，像素区域内的液晶分子30a，当施加电压时，液晶分子30a从非实心部14b的边缘部(单位实心部14a1的周边)向单位实心部14a1的中心倾斜，因此，来自边缘部的液晶分子30a的取向限制力平衡的单位实心部14a1的中心附近的液晶分子30a，维持相对于基板面垂直地取向的状态，其周围的液晶分子30a得到以单位实心部14a1的中心附近的液晶分子30a为中心呈放射状连续地倾斜的状态。
此外，就液晶分子30a的放射状倾斜取向而言，与图5(a)所示的单纯的放射状倾斜取向相比，如图5(b)和(c)所示的、左旋或右旋的旋涡状的放射状倾斜取向是稳定的。该旋涡状取向，不像通常的扭转取向那样液晶分子30a的取向方向沿液晶层30的厚度方向呈螺旋状变化，液晶分子30a的取向方向，当在微小区域看时，沿液晶层30的厚度方向几乎不变化。即，在液晶层30的厚度方向的任何位置的截面(在与层面平行的面内的截面)中，都处于与图5(b)或(c)相同的取向状态，几乎不产生沿液晶层30的厚度方向的扭转变形。但是，在整个液晶畴中看时，发生了某种程度的扭转变形。
当使用在具有负的介电各向异性的向列液晶材料中添加有手性剂的材料时，在施加电压时，液晶分子30a以单位实心部14a1为中心，取得如图5(b)和(c)所示的左旋或右旋的旋涡状放射状倾斜取向。是右旋还是左旋由使用的手性剂的种类决定。从而，在施加电压时使单位实心部14a1上的液晶层30旋涡状放射状倾斜取向，由此，能够使放射状倾斜的液晶分子30a的围绕与基板面垂直地立起的液晶分子30a的周围的方向，在全部液晶畴内一定，因此，能够进行没有不光滑的均匀的显示。另外，因为围绕与基板面垂直地立起的液晶分子30a的周围的方向确定，所以，向液晶层30施加电压时的响应速度也提高。
另外，当添加更多的手性剂时，会变成如通常的扭转取向那样，液晶分子30a的取向沿液晶层30的厚度方向呈螺旋状变化。在液晶分子30a的取向不沿液晶层30的厚度方向呈螺旋状变化的取向状态中，在与偏光板的偏光轴垂直或平行的方向上取向的液晶分子30a不对入射光提供相位差，因此，通过这样的取向状态的区域的入射光对透过率没有贡献。与此相对，在液晶分子30a的取向沿液晶层30的厚度方向呈螺旋状变化的取向状态中，在与偏光板的偏光轴垂直或平行的方向上取向的液晶分子30a也对入射光提供相位差，并且也能够利用光的旋光性。从而，通过这样的取向状态的区域的入射光也对透过率有贡献，因此，能够得到能够进行明亮的显示的液晶显示装置。
在图1中例示了在像素区域内单位实心部14a1排列成一列的结构，但单位实心部14a1也可以在像素区域内排列有多列。图6表示用于液晶显示装置100的另一个像素电极的一个例子。
图6所示的像素电极14的实心部14a包括排列成3行2列的多个单位实心部14a1。非实心部14b包括由实心部14a包围的多个开口部14b2，当施加电压时，不仅在与单位实心部14a1对应的区域形成液晶畴，而且在与开口部14b2对应的区域也形成液晶畴。将该情况示于图7(a)～(c)。图7(a)表示未施加电压的状态，图7(b)表示取向开始变化的状态，图7(c)表示稳定状态。
如图7(a)所示，当未施加电压时，液晶分子30a相对于基板面大致垂直地取向。当向液晶层30施加电压时，如图7(b)所示，非实心部14b的边缘部附近的液晶分子30a受到倾斜电场的影响开始倾斜，其它的液晶分子30a按照与非实心部14b的边缘部附近的倾斜的液晶分子30a的取向取得匹配性的方式倾斜，结果，如图7(c)所示，在单位实心部14a1上和开口部14b2上分别形成液晶畴。在与开口部14b2对应的区域形成的液晶畴内的液晶分子30a，取得关于开口部14b2的中心对称的放射状倾斜取向。
在单位实心部14a1上形成的液晶畴的放射状倾斜取向与在开口部14b2上形成的液晶畴的放射状倾斜取向相互连续，均以与非实心部14b的边缘部EG的液晶分子30a的取向相匹配的方式进行取向。在开口部14b2上形成的液晶畴内的液晶分子30a取向成上侧(相对基板侧)打开的圆锥状，在单位实心部14a1上形成的液晶畴内的液晶分子30a取向成下侧(TFT基板侧)打开的圆锥状。
在单位实心部14a1上形成的液晶畴的取向与在开口部14b2上形成的液晶畴的取向相互连续，因此，在它们的边界不会形成向错线(取向缺陷)，由此，不会发生由于产生向错线而引起的显示品质降低。
为了实现良好的响应特性(快速的响应速度)，需要使用于控制液晶分子30a的取向的倾斜电场作用于大量的液晶分子30a，因此，需要形成大量的非实心部14b，但是当与开口部14b2对应而形成液晶畴时，即使为了改善响应特性而形成大量的开口部14b2，也能够抑制与此相伴的显示品质的降低(产生不光滑)。
接着，对使期望方向的γ特性的视角依赖性降低从而抑制浮白的优选结构进行说明。本申请发明人对CPA模式的电极的形状与γ特性的视角依赖性的关系进行了种种研究，结果发现，通过使特别要降低浮白的方向与单位实心部14a1的形状满足某种关系，能够得到抑制该方向的浮白的效果。
本实施方式的单位实心部14a1，如图1(a)所示，为长方形，以其长边方向与要求高的视角特性的方向D1大致平行的方式配置。通过这样配置长方形的单位实心部14a1，能够使方向D1的γ特性的视角依赖性降低，从而降低浮白。以下，与比较例的液晶显示装置进行比较，同时对本实施方式的液晶显示装置100的视角特性进行说明。
首先，对图8所示的比较例的液晶显示装置500的显示特性进行说明。比较例的液晶显示装置500，与本实施方式的液晶显示装置100不同点在于，像素电极5 14的单位实心部14a1为大致正方形。在单位实心部14a1为大致正方形的情况下，当施加电压时，如在图9(a)和(b)中用显微镜照片表示的那样，形成取得放射状倾斜取向的液晶畴。此外，图9(a)表示施加接近白电压(最高灰度等级电压，在此为6.2V)的电压(具体地说，为6.0V)时的取向的情况，图9(b)表示施加中间灰度等级电压(具体地说，为3.0V)时的取向的情况。
图10表示比较例的液晶显示装置500的γ特性的视角依赖性。图10是将正面方向的透过光强度作为横轴、将正面方向、下60度视角、右下60度视角、右60度视角和左下60度视角的透过光强度作为纵轴的图，表示各方向的灰度等级特性。各方向的透过光强度，通过将施加白电压(最高灰度等级电压)时的透过光强度作为1进行标准化来表示。此外，视角60度是指与显示面法线的角度为60度。另外，实际试制出的面板的规格如下述表1所示。
[表1]
  比较例
  面板尺寸 对角7英寸
  栅极电压Vg 25V
  白电压(最高灰度等级电压) 6.2V
  单元间隙(液晶层的厚度) 4.0μm
单位实心部的尺寸 46.5μm(显示面上下方向)×44.5μm(显示面左右方向)
从图10可知，正面方向的灰度等级特性由直线表示，其它方向(倾斜方向)的灰度等级特性由曲线表示。这表明，在正面方向和倾斜方向，显示的γ特性不同。表示倾斜方向的灰度等级特性的曲线的与表示正面方向的灰度等级特性的直线的偏差量，定量地表示各个视角的γ特性的偏差量、即正面观测时与在各视角观测时的灰度等级显示状态的偏差量(差异)。本发明的目的是在特定方向降低该偏差量。
接着，对本实施方式的液晶显示装置100的显示特性进行说明。为了对液晶显示装置100的显示特性进行评价，本申请发明人试制了如图11所示单位实心部14a1的沿长边方向的长度L1与沿短边方向的长度L2之比L1/L2为3/2的面板(试制例1)、和如图12所示L1/L2为2的面板(试制例2)。在试制例1和2两者中，单位实心部14a1都以其长边方向与显示面的左右方向平行的方式配置。试制例1和2的面板的规格，除了单位实心部14a1的形状、尺寸以外，与表1所示的规格相同。试制例1和2中的单位实心部14a1的尺寸如下述表2所示。
[表2]
试制例1 试制例2
单位实心部的尺寸 46.5μm(显示面上下方向)×70.0μm(显示面左右方向) 46.5μm(显示面上下方向)×93.0μm(显示面左右方向)
将试制例1的施加电压时的取向的情况示于图13(a)和(b)，将试制例2的施加电压时的取向的情况示于图14(a)和(b)。从图13(a)和(b)与图14(a)和(b)可知，当施加电压时，在单位实心部14a1的各个上形成液晶畴。在试制例2中，虽然单位实心部14a1的长宽比(长边方向的长度与短边方向的长度之比)比较大，但是没有问题地形成了液晶畴。
将试制例1的γ特性的视角依赖性示于图15，将试制例2的γ特性的视角依赖性示于图16。从图15和图16与图10的比较可知，在试制例1和2中，与比较例相比，表示右60度视角的灰度等级特性的曲线的与表示正面灰度等级特性的直线的偏差量小，对于左右方向，γ特性的视角依赖性降低。
如上所述，在与单位实心部14a1的长边方向平行的方向中，γ特性的视角依赖性降低。从而，通过将单位实心部14a1以其长边方向与要求高的视角特性的方向大致平行的方式配置，能够在该方向实现高的视角特性。
对通过本发明、即通过将长方形的单位实心部14a1设置成其长边方向与想要改善γ特性偏差的方位角方向大致一致，能够改善γ特性偏差的原理进行。
已经叙述了当在特定的方向要得到优异的视角特性时，优选将一对偏光板中的一个的透过轴与该方向大致平行地配置。通过这样进行配置，当沿该方向(即沿一个偏光板的透过轴)将视角放倒时能够防止透过轴从正交关系偏离，因此，能够在该方向提高视角特性。但是，在该情况下，与另一个偏光板的透过轴平行地倾斜的液晶分子30a成为浮白的原因。
如图17所示，沿一个的透过轴PA1将视角放倒时，与该透过轴PA1平行地倾斜的液晶分子30a，对相对于液晶层30倾斜入射的光几乎不提供相位差，不会对显示特性产生影响。但是，与另一个的透过轴PA2平行地倾斜的液晶分子30a，对相对于液晶层30倾斜入射的光提供相位差，液晶分子30a这样倾斜的区域表现出在中间灰度等级电压时透过率最大的电压-透过率特性。因此，与透过轴PA2平行地倾斜的液晶分子30a，对γ特性的偏差(即浮白)有很大贡献。
在CPA模式中，液晶分子30a向与单位实心部14a1的边缘正交的方向倾斜。因此，向各方位取向的液晶分子30a的存在概率依赖于单位实心部14a1的形状。例如，如果假定单位实心部14a1为完全的圆形，则向各方位取向的液晶分子30a的存在概率大致相等。与此相对，如果单位实心部14a1为长方形，则向各方位取向的液晶分子30a的存在概率会产生偏差。具体地说，与单位实心部14a1的长边方向平行地取向的液晶分子30a的存在概率相对地变高，与短边方向平行地取向的液晶分子30a的存在概率相对地降低。
因此，当将长方形的单位实心部14a1的长边方向与要求高的视角特性的方向大致平行(即与一个的透过轴大致平行)地配置时，在与该方向正交的方向(即与另一个的透过轴平行的方向)倾斜的液晶分子30a的存在概率降低，因此，能够降低浮白。
以下，根据模拟结果更具体地说明根据本发明能够降低浮白的理由。
首先，将如图18所示单位实心部14a1为正方形(即纵横比为1∶1)时的电压-透过光强度特性示于图19。图19表示图18中的各区域A～E的倾斜视角方向(具体地说，沿一个偏光板的透过轴PA1将视角放倒的方向)的透过光强度与电压的关系。此外，图19中表示的是通过将施加白电压(最高灰度等级电压)时的透过光强度作为1进行标准化而得到的透过光强度。另外，模拟条件如下述表3所示。
[表3]
  液晶材料的折射率各向异性An   0.127
  液晶材料的介电常数各向异性Δε   -3.8
  单元间隙(液晶层的厚度)   3.7μm
  手性间距(chiral pitch)   12μm
偏光板的透过轴配置   一个的透过轴与显示面上下方向平行、另一个的透过轴与显示面左右方向平行的正交偏振配置
  白电压(最高灰度等级电压)   6V
在区域A～E中，液晶分子的倾斜方向分别不同，因此，如图19所示，区域A～E的透过光强度曲线分别不同。另外，在图19中，也一并表示了包括区域A～E的整个单位实心部14a1的正面方向的透过光强度。如图19所示，区域A、B和D的透过光强度曲线，位于与正面方向的透过光强度曲线大致相同的位置或其下侧，因此，在区域A、B和D中不会发生浮白。与此相对，区域C和E的透过光强度曲线位于正面方向的透过光强度曲线的上侧，因此，在区域C和E中会发生浮白。特别地，区域C的透过光强度曲线与正面方向的透过光强度曲线的偏差非常大，浮白的程度显著。在此，区域C，从图18也可看出，是液晶分子向与另一个偏光板的透过轴PA2平行的方向(即与将视角放倒的方向正交的方向)倾斜的区域。这样，当沿一个偏光板的透过轴PA1将视角放倒时，液晶分子沿另一个偏光板的透过轴PA2倾斜的区域对显示品质的降低贡献大。
图19中还表示了与单位实心部14a1的边平行的倾斜视角方向的透过光强度。当单位实心部14a1为正方形时，与任何一边平行的倾斜视角方向的视角特性都相同(即透过光强度曲线都相同)。
接着，将如图20所示单位实心部14a1是纵横比为1.5∶1的长方形时的电压-透过光强度特性示于图21。如图21所示，各区域A～E的透过光强度曲线不同，关于这点，与图19所示的情况同样。
但是，当单位实心部14a1为长方形时，将图18与图20比较可看出，成为从与单位实心部14a1的长边平行的倾斜视角方向看时的浮白的原因的区域C的相对比例减少。因此，能够抑制沿与长边平行的方向将视角放倒时的浮白的发生。在图21中也表示出了与长边平行的倾斜视角方向的透过光强度。将图19与图21比较可看出，在图21中，与长边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线和正面方向的透过光强度曲线的偏差，小于图19中的与边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线和正面方向的透过光强度曲线的偏差。
另外，在图21中也表示出了与短边平行的倾斜视角方向的透过光强度。如图21所所示，与短边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线和与长边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线不同，在与短边平行的倾斜视角方向和与长边平行的倾斜视角方向，视角特性产生差异。
接着，将如图22所示单位实心部14a1是纵横比为2∶1的长方形时的电压-透过光强度特性示于图23。如图23所示，各区域A～E的透过光强度曲线不同，关于这点，与图21所示的情况同样。另外，与长边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线和正面方向的透过光强度曲线的偏差，比图19中的偏差小，这点也与图21所示的情况同样。
但是，当使单位实心部14a1的纵横比增大时，将图20与图22比较可看出，成为浮白的原因的区域C的相对比例进一步减少。因此，能够进一步抑制沿与长边平行的方向将视角放倒时的浮白的发生。将图21与图23比较可看出，在图23中，与长边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线和正面方向的透过光强度曲线的偏差，比图21中的偏差更小。
另外，如图23所示，与短边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线和与长边平行的倾斜视角方向的透过光强度曲线的偏差，比图21所示的情况大，与短边平行的倾斜视角方向和与长边平行的倾斜视角方向的视角特性的差异增大。
如上所述，在本发明中，通过使单位实心部14a1为长方形、并使其长边方向与要求高的视角特性的方向一致，能够在该方向改善γ特性的视角依赖性。
在CPA模式中，从单纯改善视角特性的观点出发，如专利文献3中也记载的那样，优选液晶分子在所有的方位角方向以大致相等的概率取向。因此，单位实心部的形状优选具有高的旋转对称性，与长方形那样的具有2次旋转对称性的形状相比，优选正方形那样的具有4次旋转对称性的形状和圆形那样的具有轴对称性的形状。但是，在本申请发明中，通过使单位实心部的形状为长方形、进一步使其长边方向朝向要求高的视角特性的方向，能够得到能够使γ特性的视角依赖性选在该方向择性地提高的未预期的效果。
某个方向是否要求高的视角特性，因液晶显示装置的用途而不同，因此，只要根据用途来适当选择使单位实心部14a1的长边方向是否朝向某个方位角方向即可。例如，在液晶电视中，大多沿显示面的水平方向(左右方向)将视角放倒，因此，优选水平方向的视角特性高。因此，在液晶电视中，优选将单位实心部14a1的长边方向与显示面的水平方向大致平行地配置。
接着，对单位实心部14a1的沿长边方向的长度(沿方向D1的长度)L1与沿短边方向的长度(沿与方向D1正交的方向D2的长度)L2之比L1/L2的优选范围进行说明。本申请发明人实际试制出单位实心部14a1的长边方向与显示面的左右方向平行地配置的L1/L2不同的多个面板，并对其显示特性进行了评价。
图24表示左右45度视角的灰度等级特性，图25表示左右60度视角的灰度等级特性。此外，在此试制出的面板的规格和测定器如下述表4所示。
[表4]
  单位实心部的尺寸(L1/L2＝1时)   34.5μm(显示面上下方向)×34.5μm(显示面左右方向)
  液晶材料的折射率各向异性An   0.11
  液晶材料的介电常数各向异性Δε   -5
  单元间隙(液晶层的厚度)   3.6μm
偏光板的透过轴配置   一个的透过轴与显示面上下方向平行、另一个的透过轴与显示面左右方向平行的正交偏振配置
  黑电压(最低灰度等级电压)   1.7V
  白电压(最高灰度等级电压)   4.4V
  测定器   ELDIM公司制的EZContrast
从图24可看出，左右45度视角方向的灰度等级特性随着L1/L2的值而变化，与L1/L2的值具有相关关系。另外，从图25同样可看出，左右60度视角方向的灰度等级特性随着L1/L2的值而变化，与L1/L2具有相关关系。以下，更具体地说明灰度等级特性与L1/L2的关系。
图26、图27和图28表示左右45度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系。图26、图27和图28分别表示γ＝2.2时的63灰度等级、127灰度等级和191灰度等级显示时(与在图24中被椭圆包围的部分相当)的关系。
倾斜方向的透过光强度与正面透过光强度之比越接近1，倾斜方向的灰度等级特性与正面方向的灰度等级特性的偏差越小。从图26、图27和图28可看出，当L1/L2为1.5以上时，视角特性的变化少、并且稳定。
另外，图29、图30和图31表示左右60度视角的透过光强度与正面透过光强度之比和L1/L2的关系。图29、图30和图31分别表示γ＝2.2时的63灰度等级、127灰度等级和191灰度等级显示时(与在图25中被椭圆包围的部分相当)的关系。
从图29、图30和图31可看出，当L1/L2超过2.2时，灰度等级特性的偏差变大，视角特性恶化。即，当L1/L2为2.2以下时，视角特性的变化少、并且稳定。
这样，为了得到优异的视角特性，L1/L2优选为1.5以上或2.2以下，更优选在1.5以上2.2以下的范围内。
此外，单位实心部14a1不需要是图1(a)和图6中例示的那样的严格的长方形，只要是大致长方形，就能够得到同样的效果。例如，如图32和图33所示，单位实心部14a1也可以是具有大致圆弧状的角部的大致长方形。当单位实心部14a1具有大致圆弧状的角部时，角部的液晶分子的取向方向的变化连续(平滑)，取向的稳定性高。另外，单位实心部14a1也不需要是长方形或大致长方形，只要具有沿要求高的视角特性的方向D1的长度比沿与该方向D1正交的方向D2的长度大(即L1/L2＞1)的形状(例如椭圆形)，就能够得到同样的效果。
本实施方式的液晶显示装置100的结构，除了像素电极14以具有实心部14a和非实心部14b的方式被图案化为规定的形状以外，能够采用与公知的垂直取向型液晶显示装置相同的结构，能够用公知的制造方法制造。典型地，为了使具有负的介电各向异性的液晶分子垂直取向，在像素电极14和相对电极22的液晶层30侧的表面上，形成有作为垂直取向层的垂直取向膜(未图示)。
(实施方式2)
图34表示本实施方式的液晶显示装置200。液晶显示装置200在相对基板具有作为取向限制结构的凸部23这点上，与实施方式1的液晶显示装置100不同。
图35是将具有作为取向限制结构的凸部23的相对基板200b放大表示。如图35所示，相对基板200b具有设置在相对电极22上并向液晶层30侧突出的凸部23。如图34所示，该凸部23设置在与液晶畴的中央附近对应的区域(即与单位实心部14a1的中央附近相对的区域)。在相对基板200b的液晶层30侧的表面上，以覆盖凸部23和相对电极22的方式设置有垂直取向膜(未图示)。
凸部23利用其表面(具有垂直取向性)的形状效果，使液晶分子30a呈放射状倾斜取向。因为凸部23设置在与液晶畴的中央附近对应的区域，所以，由凸部23引起的液晶分子的倾斜方向，与在单位实心部14a1上在对应的区域形成的液晶畴的放射状倾斜取向的取向方向相匹配。凸部23与是否施加电压无关地表现出取向限制力。
形成凸部23的材料没有特别限制，但是使用树脂等电介质材料能够容易地形成。另外，当使用因热而变形的树脂材料时，通过图案化后的热处理，能够容易地形成图35所示的具有平缓的小山丘的截面形状的凸部23，因此优选。如图所示，具有具有顶点的平缓的截面形状(例如球的一部分)的凸部23或具有圆锥状的形状的凸部，将放射状倾斜取向的中心位置固定的效果优异。
液晶显示装置200包括被规定了表现出在单位实心部14a1上形成液晶畴的取向限制力的外形的像素电极14、和表现出与像素电极14的取向限制力相匹配的取向限制力的凸部23，因此，能够得到稳定的放射状倾斜取向。图36(a)～(c)示意性地表示该情况。图36(a)表示未施加电压时，图36(b)表示施加电压后取向开始变化的状态(ON(接通)初始状态)，图36(c)示意性地表示施加电压期间的稳定状态。
由凸部23产生的取向限制力，如图36(a)所示，在未施加电压的状态下，也作用于附近的液晶分子30a，形成放射状倾斜取向。
当开始施加电压时，产生由如图36(b)所示的等电位线EQ表示的电场(取决于TFT基板100a的电极结构)，在与单位实心部14a1对应的区域形成液晶分子30a放射状倾斜取向的液晶畴，达到如图36(c)所示的稳定状态。此时，各个液晶畴内的液晶分子30a的倾斜方向，与由在对应的区域设置的凸部23的取向限制力引起的液晶分子30a的倾斜方向一致。
当向处于稳定状态的液晶显示装置200施加应力时，液晶层30的放射状倾斜取向暂时崩溃，但是当除去应力时，由单位实心部14a1和凸部23产生的取向限制力作用于液晶分子30a，因此恢复到放射状倾斜取向状态。因此，可抑制由应力引起的残像的发生。当由取向限制结构产生的取向限制力过强时，未施加电压时也会发生由放射状倾斜取向引起的延迟，显示的对比度有可能降低，由取向限制结构产生的取向限制力只要具有使由倾斜电场形成的放射状倾斜取向稳定化和将中心轴位置固定的效果即可，因此，不需要强的取向限制力，不发生使显示品质降低的延迟的程度的取向限制力就足够了。
本实施方式的液晶显示装置200，如图34所示，也以单位实心部14a1的长边方向与要求高的视角特性的方向D1大致平行的方式进行配置，因此，在方向D1能够实现高的视角特性。
(实施方式3)
参照图37(a)和(b)，对本实施方式的液晶显示装置300的结构进行说明。图37(a)是从基板法线方向看的上面图，图37(b)相当于沿图37(a)中的37B-37B′线的截面图。图37(b)表示未向液晶层施加电压的状态。
如图37(a)和(b)所示，在液晶显示装置300中，TFT基板300a具有设置在像素电极14的非实心部14b上的凸部60。在凸部60的表面上设置有垂直取向膜(未图示)。
凸部60的基板11的面内方向的截面形状，如图37(a)所示，与实心部14a和非实心部14b的边界的形状匹配。例如，位于开口部14b2内的凸部60的截面形状与开口部14b2的形状相同，在此为大致十字形。
该凸部60的与基板11垂直的面内方向的截面形状，如图37(b)所示，为梯形。即，具有与基板面平行的顶面60t和以锥角θ(θ＜90°)相对于基板面倾斜的侧面60s。因为以覆盖凸部60的方式形成有垂直取向膜(未图示)，所以，凸部60的侧面60s，对液晶层30的液晶分子30a，具有与由倾斜电场产生的取向限制方向相同方向的取向限制力，以使放射状倾斜取向稳定化的方式起作用。
图38(a)和(b)分别表示向图37(b)所示的液晶层30施加电压的状态，图38(a)示意性地表示液晶分子30a的取向随着向液晶层30施加的电压而开始变化的状态(ON(接通)初始状态)，图38(b)示意性地表示随着施加的电压而变化的液晶分子30a的取向达到稳定状态的状态。
当像素电极14与相对电极22为相同电位时(未向液层层30施加电压的状态)，如图37(b)所示，像素区域内的液晶分子30a相对于两基板11和21的表面垂直地取向。此时，与凸部60的侧面60s的垂直取向膜(未图示)接触的液晶分子30a，与侧面60s垂直地取向，侧面60s附近的液晶分子30a，利用与周边的液晶分子30a的相互作用(作为弹性体的性质)，如图所示，取得倾斜的取向。
当向液晶层30施加电压时，形成由图38(a)所示的等电位线EQ表示的电位梯度。该等电位线EQ，在位于像素电极14的实心部14a与相对电极22之间的液晶层30内，与实心部14a和相对电极22的表面平行，在与像素电极14的非实心部14b对应的区域下陷，在非实心部14b的边缘部(包括非实心部14b与实心部14a的边界的非实心部14b的内侧周边)EG上的液晶层30内，形成由倾斜的等电位线EQ表示的倾斜电场。
利用该倾斜电场，如上所述，边缘部EG上的液晶分子30a，在图中的右侧边缘部EG，向顺时针方向倾斜(旋转)，在图中的左侧边缘部EG，向逆时针方向倾斜(旋转)，与等电位线EQ平行地取向。由该倾斜电场产生的取向限制方向与由位于各个边缘部EG的侧面60s产生的取向限制方向相同。
当如上所述，从位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a开始的取向的变化进行下去、并达到稳定状态时，成为在图38(b)中示意性地表示的取向状态。位于开口部14b2的中央附近、即位于凸部60的顶面60t的中央附近的液晶分子30a，大致同等地受到开口部14b2的相互相对的两侧的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响，因此，保持与等电位线EQ垂直的取向状态，远离开口部14b2(凸部60的顶面60t)中央的区域的液晶分子30a分别受到附近的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响而倾斜，形成关于开口部14b2(凸部60的顶面60t)的中心SA对称的倾斜取向。另外，在与由开口部14b2和凸部60实质上包围的单位实心部14a1对应的区域，也形成关于单位实心部14a1的中心SA对称的倾斜取向。
这样，与开口部14b2和单位实心部14a1对应而形成具有放射状倾斜取向的液晶畴。设置在非实心部14b内的凸部60的侧面，以使非实心部14b的边缘部EG附近的液晶分子30a向与由倾斜电场产生的取向方向相同的方向倾斜的方式起作用，因此，使放射状倾斜取向稳定化。因此，本实施方式的液晶显示装置300经得起外力。因此，适合用于容易被施加外力、携带使用的机会多的PC和PDA。
当使用透明性高的电介质形成凸部60时，能得到与开口部14b2对应而形成的液晶畴对显示的贡献率提高的优点。另一方面，当使用不透明的电介质形成凸部60时，能得到能够防止由于凸部60的侧面60s而倾斜取向的液晶分子30a的延迟所引起的漏光的优点。采用哪一种，可以根据液晶显示装置的用途等决定。无论在哪种情况下，当使用感光性树脂时，有能够使与非实心部14b对应而进行图案化的工序简化的优点。为了得到充分的取向限制力，当液晶层30的厚度为约3μm时，优选凸部60的高度在约0.5μm～约2μm的范围。通常，优选凸部60的高度在液晶层30的厚度的约1/6～约2/3的范围内。
本实施方式的液晶显示装置300，如图37(a)所示，也以单位实心部14a1的长边方向与要求高的视角特性的方向D1大致平行的方式进行配置，因此，在方向D1能够实现高的视角特性。
通过在非实心部14b上形成凸部60而使放射状倾斜取向稳定化的效果，并不限于例示的图案的非实心部14b，对于到此为止已说明的全部图案的非实心部14b同样能够应用，并能够得到同样的效果。
本申请发明人对凸部60的配置与放射状倾斜取向的稳定性的关系进行了详细的研究，判明：当采用凸部60覆盖实心部14a的边缘部的结构时，无论驱动电压条件如何，都能得到稳定的放射状倾斜取向。
以下，参照图39(a)和(b)说明其理由。图39(a)是将未覆盖实心部14a的边缘部的凸部60的附近放大表示的图，图39(b)是将覆盖实心部14a的边缘部的凸部60的附近放大表示的图。图39(a)和(b)表示刚向液晶层30施加电压后的状态。
如图39(a)所示，凸部60的整体形成在开口部14b2的内侧，当凸部60的底面比开口部14b2小时，凸部60的侧面60s位于开口部14b2的边缘部上，因此，位于凸部60的侧面60s附近的液晶分子30a，当施加电压时，位于倾斜的等电位线EQ上。在图示的例子中，与侧面60s垂直地取向的液晶分子30a的轴方位与倾斜的等电位线EQ大致平行，因此，几乎不对该液晶分子30a作用使取向方向变化的转矩。
可是，当施加比图示的例子高的电压时，开口部14b2上的等电位线EQ的下陷变得更大(即等电位线EQ的倾斜变得更陡峭)，因此，会向与侧面60s垂直地取向的液晶分子30a作用使液晶分子30a顺时针(向图中的方向A)倾斜的转矩。
另外，当施加比图示的例子低的电压时，开口部14b2上的等电位线EQ的下陷变得更小(即等电位线EQ的倾斜变得更平缓)，因此，会向与侧面60s垂直地取向的液晶分子30a作用使液晶分子30a逆时针(向图中的方向B)倾斜的转矩。
这样，当凸部60的整体被配置在开口部14b2的内侧时，根据施加的电压的高低不同，向在凸部60的侧面60s上垂直取向的液晶分子30a作用的转矩的方向不同，因此，取向因驱动电压条件而紊乱。
与此相对，如图39(b)所示，当凸部60覆盖像素电极14的实心部14a(单位实心部14a1)的边缘部(外缘部)时，能够使凸部60的侧面60s不位于开口部14b2的边缘部上，而位于实心部14a(单位实心部14a1)上，因此，当施加电压时，能够使位于凸部60的侧面60s附近的液晶分子30a位于平行的等电位线EQ上。在该情况下，当施加电压时，对在侧面60s上垂直取向的液晶分子30a作用的转矩的方向，不论施加电压的高低如何，都唯一确定(在图示的例子中为逆时针方向)，因此，不论驱动电压条件如何，都能得到稳定的放射状倾斜取向。在此，以设置在开口部14b2上的凸部作为例子进行了说明，但是对于设置在切口部14b1上的凸部也是同样。
凸部60与实心部14a重叠的部分的宽度没有特别限制，但考虑凸部60和实心部14a的制造时的偏差，优选设定为使得即使发生偏差，凸部60也能够覆盖实心部14a的边缘部(例如设定为2μm左右)。
(实施方式4)
至此，以透过型的液晶显示装置作为例子对本发明进行了说明，但本发明也能够应用于反射型的液晶显示装置和透过反射两用型的液晶显示装置。图40(a)和(b)表示透过反射两用型的液晶显示装置400。
图40(a)和(b)所示的液晶显示装置400的像素区域包括：使用从TFT基板400a侧入射的光(典型地是来自背光的光)进行透过模式的显示的透过区域T；和使用从相对基板400b侧入射的光(典型地是外部光)进行反射模式的显示的反射区域R。
典型地，像素区域14具有由透明导电材料(例如ITO)形成的透明电极和由具有光反射性的导电材料(例如铝)形成的反射电极，透明区域T由透明电极规定，反射区域R由反射电极规定。当使反射电极的表面具有微小的凹凸形状时，能够利用反射电极使光扩散反射，因此，能够实现接近纸张白的白显示。
在透过模式的显示中，用于显示的光只通过液晶层30一次，而在反射模式的显示中，用于显示的光通过液晶层30二次。如图40(b)所示，通过使反射区域R内的液晶层30的厚度D′比透过区域T内的液晶层30的厚度D小，能够使液晶层30对用于反射模式的光提供的延迟与液晶层30对用于透过模式的光提供的延迟接近。当使反射区域R内的液晶层30的厚度D′为透过区域T内的液晶层30的厚度D的约1/2时，能够使液晶层30对用于这两种显示模式的光提供的延迟大致相等。
在本实施方式中，通过在相对基板400b的反射区域R中选择性地设置透明电介质层29而在相对基板400b的表面上设置台阶差，由此，反射区域R内的液晶层30的厚度D′比透过区域T内的液晶层30的厚度D小。即，在液晶显示装置400中，通过在相对基板400b侧设置台阶差而实现多间隙结构。当然，通过不在相对基板400b侧设置台阶差，而在TFT基板400a侧设置台阶差，也可以实现多间隙结构。
在具有上述结构的透过反射两用型的液晶显示装置400中，如图40(a)所示，也以单位实心部14a1的长边方向与要求高的视角特性的方向D1大致平行的方式进行配置，因此，对于方向D1能够实现高的视角特性。
产业上的可利用性
根据本发明，对于期望的方向能够降低CPA模式的液晶显示装置的γ特性的视角依赖性。本发明适合用于在对于特定的方向要求高的视角特性的用途中使用的各种显示装置，适合用于液晶电视等各种电子设备用的显示装置。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，用于要求与显示面平行的第一方向的视角特性比与显示面平行并与所述第一方向正交的第二方向的视角特性高的用途，其特征在于：
包括第一基板、第二基板、和设置在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，
具有分别由设置在所述第一基板的所述液晶层侧的第一电极、和设置在所述第二基板上并隔着所述液晶层与所述第一电极相对的第二电极规定的多个像素区域，
在所述多个像素区域的各个中，所述第一电极具有由导电膜形成的实心部和未形成导电膜的非实心部，当未向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述液晶层取得垂直取向状态，并且，当向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述液晶层利用在所述第一电极的所述实心部的周边生成的倾斜电场，至少在所述实心部上形成分别取得放射状倾斜取向状态的多个第一液晶畴，
所述第一电极的所述实心部具有多个单位实心部，所述多个第一液晶畴分别形成在各个所述单位实心部上，
所述多个单位实心部的各个具有沿所述第一方向的长度L1比沿所述第二方向的长度L2大的形状，
所述第一方向为与显示面平行的水平方向，
所述多个单位实心部的各个为大致长方形，
所述多个单位实心部的各个的沿所述第一方向的长度L1与沿所述第二方向的长度L2之比L1/L2为1.5以上2.2以下。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述多个单位实心部的各个是角部为大致圆弧状的大致长方形。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
当向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述液晶层利用所述倾斜电场，在所述非实心部上形成取得放射状倾斜取向状态的至少1个第二液晶畴。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一电极的所述非实心部包括至少1个开口部。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一电极的所述非实心部包括至少1个切口部。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述多个像素区域的各个中，所述第一电极具有的所述非实心部的面积比所述第一电极具有的所述实心部的面积小。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第二基板在与所述多个第一液晶畴中的至少1个第一液晶畴对应的区域具有取向限制结构，该取向限制结构至少在施加电压状态下表现出使所述至少1个第一液晶畴内的液晶分子呈放射状倾斜取向的取向限制力。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述取向限制结构是向所述第二基板的所述液晶层侧突出的至少1个第一凸部。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一基板至少包括1个至少一部分位于所述非实心部上的第二凸部，所述第二凸部的沿所述第一基板的面内方向的截面形状与所述实心部和所述非实心部的边界的形状匹配，所述第二凸部的侧面对所述液晶层的液晶分子具有与所述倾斜电场的取向限制方向相同方向的取向限制力。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述像素区域具有进行透过模式的显示的透过区域和进行反射模式的显示的反射区域。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一电极包括规定所述透过区域的透明电极和规定所述反射区域的反射电极。
12.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
具有以隔着所述液晶层相互相对的方式配置的一对偏光板，所述一对偏光板的透过轴相互大致正交，一个偏光板的透过轴与所述第一方向大致平行。
13.一种电子设备，其特征在于：
包括权利要求1～12中任一项所述的液晶显示装置。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于：
还包括接收电视广播的电路，
所述多个单位实心部的各个以其长边方向与显示面的水平方向大致平行的方式配置。
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