CN102016703B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置。本发明的目的在于，在具备垂直取向型的液晶层的取向分割型液晶显示装置中，在抑制光透过率降低的同时，实现没有失调感的显示。在本发明的液晶显示装置中，各像素内的液晶层(30)具有当在第一电极(12)与第二电极(22)之间施加有电压时液晶分子(30a)倾斜的方位相互不同的多个液晶区域(R)。各像素具有配置在多个液晶区域(R)的边界的遮光部(17)。遮光部(17)设置于一对基板中的至少一个，使得当在第一电极(12)与第二电极(22)之间施加有电压时，边界附近的液晶分子(30a)以使设置有遮光部(17)的基板(100a)一侧的端部远离边界的方式倾斜，遮光部(17)包括：第一遮光层(17a)；和与第一遮光层(17a)隔着规定的间隙重叠的第二遮光层(17b)。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及具备垂直取向型的液晶层的取向分割型液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为在个人计算机的显示器或者便携式信息终端设备的显示部中使用的显示装置，正在利用轻薄的液晶显示装置。但是，现有的TN(Twisted Nematic：扭转向列)型或STN(Super Twisted Nematic：超扭转向列)型的液晶显示装置具有视野角狭窄这样的缺点，为了解决这一点，正在进行各种技术开发。
作为改善了视野角特性的液晶显示装置，已知具备垂直取向型的液晶层的取向分割型液晶显示装置。这样的液晶显示装置称为VA(垂直取向)模式的液晶显示装置。作为VA模式之一，在专利文献1中公开有MVA(Multi-domain Vertical Alignment：多畴垂直取向)模式。在MVA模式中，在隔着液晶层相对的一对基板的每一个上设置有限制液晶分子的取向的取向限制构造。取向限制构造具体地讲是由介电体形成的凸部或者形成于电极的狭缝。通过设置凸部或者狭缝这样的取向限制构造，当向液晶层施加有电压时，由于形成液晶分子倾斜的方向相互不同的多个区域(称为“液晶畴”)，因此显示特性的方位角依赖性得以改善，视野角特性提高。
如上所述，在VA模式的液晶显示装置中，虽然以广视野角实现了高品质的显示，但在最近，作为视野角特性的问题，新显现出正面观察时的γ特性与倾斜观察时的γ特性不同这样的问题，即，γ特性的视野角依赖性的问题。γ特性是指，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，由于灰度等级显示状态根据观察方向而不同，因此成为有失调感的显示。
作为解决这种问题的技术，在专利文献2中公开了在像素内的规定位置设置遮光层的技术。该遮光层在倾斜观察多个液晶畴中的成为有失调感显示的原因的液晶畴时有选择地对其进行遮光。因此，能够抑制产生显示的失调感。
专利文献1：日本特开平11-242225号公报
专利文献2：日本特开2004-93846号公报
发明内容
但是，当设置专利文献2中公开的那种遮光层时，具有正面方向的光透过率降低这样的问题。这是因为在像素内设置的遮光层在正面观察时也对像素的一部分进行遮光。为了充分地抑制产生显示的失调感，需要使遮光层的宽度增大到某种程度以上，因此正面方向的光透过率某种程度降低是不可避免的。
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，在具备垂直取向型的液晶层的取向分割型液晶显示装置中，在抑制光透过率降低的同时，实现没有失调感的显示。
本发明的液晶显示装置具备第一基板；第二基板；和设置在上述第一基板与上述第二基板之间的垂直取向型的液晶层，并具有多个像素，该多个像素分别包括：设置在上述第一基板的上述液晶层一侧的第一电极；设置在上述第二基板的上述液晶层一侧的第二电极；和位于上述第一电极与上述第二电极之间的上述液晶层，上述多个像素的每一个内的上述液晶层具有多个液晶区域，该多个液晶区域当在上述第一电极与上述第二电极之间施加有电压时液晶分子倾斜的方位相互不同，上述多个像素的每一个具有配置在上述多个液晶区域的边界的遮光部，上述遮光部设置于上述第一基板和上述第二基板中的至少一个，使得当在上述第一电极与上述第二电极之间施加有电压时，上述边界附近的液晶分子以使设置有上述遮光部的基板一侧的端部远离上述边界的方式倾斜，上述遮光部包括：第一遮光层；和与上述第一遮光层隔着规定的间隙重叠的第二遮光层。
或者，本发明的液晶显示装置具备第一基板；第二基板；和设置在上述第一基板与上述第二基板之间的垂直取向型的液晶层，并具有多个像素，该多个像素分别包括：设置在上述第一基板的上述液晶层一侧的第一电极；设置在上述第二基板的上述液晶层一侧的第二电极；和位于上述第一电极与上述第二电极之间的上述液晶层，上述多个像素的每一个内的上述液晶层具有多个液晶区域，该多个液晶区域当在上述第一电极与上述第二电极之间施加有电压时液晶分子倾斜的方位相互不同，上述多个液晶区域包括：对于从相对于显示面法线方向倾斜的方向射入上述液晶层的光的延迟的值随着施加电压的增加而增加的第一液晶区域；和该延迟的值随着施加电压的增加而暂时减少后再增加的第二液晶区域，上述多个像素的每一个具有遮光部，该遮光部设置于上述第一基板和上述第二基板中的至少一个，并且当从相对于显示面法线方向倾斜的方向观察时有选择地对上述第一液晶区域进行遮光，上述遮光部包括：第一遮光层；和与上述第一遮光层隔着规定的间隙重叠的第二遮光层。
在某个优选的实施方式中，本发明的液晶显示装置还具备正交尼科尔配置的一对偏光板，在上述多个液晶区域的每一个中液晶分子倾斜的方位与上述一对偏光板的偏光轴成大致45°的角。
在某个优选的实施方式中，上述多个液晶区域包括液晶分子向第一方位、第二方位、第三方位和第四方位倾斜的4个液晶区域，上述第一方位、第二方位、第三方位和第四方位中的任意2个方位的差大致等于90°的整数倍，在上述4个液晶区域中的相互相邻的任意2个液晶区域中，液晶分子倾斜的方位大致相差90°。
在某个优选的实施方式中，上述第一电极具有：以与上述一对偏光板的偏光轴重叠的方式配置的十字形状的主干部；和从上述主干部沿着大致45°方向延伸的多个分支部，上述遮光部设置于上述第一基板。
在某个优选的实施方式中，本发明的液晶显示装置还具备：一对垂直取向膜，该一对垂直取向膜设置在上述第一电极与上述液晶层之间以及上述第二电极与上述液晶层之间；和取向维持层，该取向维持层由在上述一对垂直取向膜的上述液晶层一侧的各个表面上形成的光聚合物构成，并且，当没有向上述液晶层施加电压时，规定上述液晶层的取向分子的预倾方位。
发明的效果
依据本发明，在具备垂直取向型的液晶层的取向分割型液晶显示装置中，能够在抑制光透过率降低的同时，实现没有失调感的显示。
附图说明
图1示意性地表示本发明的优选实施方式中的液晶显示装置100的图，是表示与1个像素对应的区域的俯视图。
图2是沿着图1中的2A-2A’线的剖面图，(a)表示没有向液晶层施加电压的状态，(b)表示向液晶层施加有规定电压的状态。
图3是表示液晶显示装置100具备的像素电极的构造的平面图。
图4是示意性地表示在多个液晶区域的边界没有遮光部的液晶显示装置500的剖面图。
图5是表示从正面方向观察液晶显示装置500时的电压-透过率特性、和从倾斜方向观察时的电压-透过率特性的图表。
图6是表示从倾斜方向观察液晶分子以倒向观察者一侧的方式倾斜的液晶区域时的电压-透过率特性、和从倾斜方向观察液晶分子以倒向与观察者相反一侧的方式倾斜的液晶区域时的电压-透过率特性的图表。
图7示意性地表示当从正面方向观察液晶显示装置100时由遮光部遮光的区域。
图8(a)和(b)示意性地表示当从倾斜方向观察液晶显示装置100时由遮光部遮光的区域。
图9示意性地表示当从倾斜方向观察设置有单层结构的遮光部的液晶显示装置600时由遮光部遮光的区域。
图10表示白显示状态的像素中的透过率分布(正面观察时的透过率分布)的模拟结果，(a)对应于液晶显示装置500，(b)对应于液晶显示装置600，(c)对应于液晶显示装置100。
图11是表示白显示状态的像素的透过率分布(倾斜观察时的透过率分布)的模拟结果的图，(a)对应于液晶显示装置500，(b)对应于液晶显示装置600，(c)对应于液晶显示装置100。
图12是对于(1)没有设置遮光部的情况，(2)设置有具有宽度1.5μm的遮光层的单层结构的遮光部的情况，(3)设置有具有宽度3.0μm的遮光层的单层结构的遮光部的情况和(4)设置有具有宽度1.5μm的遮光层的多层(2层)结构的遮光部的情况，表示正面方向中的光透过率的图表。
图13(a)～(d)是对于上述(1)～(4)的每一种情况，表示白显示状态的像素中的透过率分布(正面观察时的透过率分布)的模拟结果。
图14是对于正面方向和45°视角方向表示标准化亮度的灰度等级依赖性的图表。
图15是示意性地表示本发明的优选实施方式中的其它液晶显示装置100A的剖面图，(a)表示没有向液晶层施加电压的状态，(b)表示向液晶层施加了规定电压的状态。
图16(a)和(b)是示意性地表示当从倾斜方向观察液晶显示装置100A时由遮光部遮光的区域。
图17是示意性地表示本发明的优选实施方式中的又一个液晶显示装置100B的剖面图。
附图标记的说明
11、21：透明基板
12：像素电极
12a：主干部
12b：分支部
13、23：垂直取向膜
14、24：取向维持层
15：层间绝缘膜
16、26：偏光板
17、27：遮光部
17a、27a：第一遮光层
17b、27b：第二遮光层
22：对置电极
30：液晶层
30a：液晶分子
100a：有源矩阵基板(TFT基板)
100b：对置基板(彩色滤光片基板)
100、100A、100B：液晶显示装置
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。以下，以具备薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵型液晶显示装置为例进行说明，但本发明并不限于此。
图1和图2表示本实施方式的液晶显示装置100。图1是从显示面法线方向观看与液晶显示装置100的1个像素对应的区域的俯视图，图2(a)和(b)是沿着图1中的2A-2A’线的剖面图。图2(a)表示没有向液晶层30施加电压的状态，图2(b)表示向液晶层30施加有规定的电压的状态。
液晶显示装置100如图2(a)和(b)所示，具备有源矩阵基板(以下，称为“TFT基板”。)100a、对置基板(也称为“彩色滤光片基板”)100b、设置在TFT基板100a与对置基板100b之间的垂直取向型的液晶层30。
另外，液晶显示装置100具有多个像素。各像素包括：设置于TFT基板100a的液晶层30一侧的像素电极12；设置在对置基板100b的液晶层30一侧的对置电极22；和位于像素电极12与对置电极22之间的液晶层30。像素电极12隔着层间绝缘膜15形成在透明基板(例如玻璃基板)11上，如在后面详细叙述的那样，具有微细的条纹图案。另外，对置电极22形成在透明基板(例如玻璃基板)21上。虽然在这里没有图示，但是在透明基板21与对置电极22之间设置有彩色滤光片。
在像素电极12与液晶层30之间以及对置电极22与液晶层30之间设置有一对垂直取向膜13和23。进而，在垂直取向膜13和23的液晶层30一侧的各个表面，形成由光聚合物构成的取向维持层14和24。
取向维持层14和24是在形成了液晶单元后，通过在向液晶层30施加有电压的状态下使预先在液晶材料中混合的光聚合性化合物(典型的是光聚合性单体)聚合而形成。包含在液晶层30中的液晶分子30a(具有负的介电各向异性)直到使光聚合性化合物聚合为止，由垂直取向膜13和23取向限制。当向液晶层30施加充分高的电压(例如白显示电压)时，液晶分子30a根据在像素电极12的微细的条纹图案的边缘部产生的斜电场，向规定的方位倾斜。取向维持层14和24作用为即使在撤销了电压后(没有施加电压的状态)也维持(存储)向液晶层30施加有电压的状态的液晶分子30a的取向。因此，由取向维持层14和24规定的液晶分子30a的预倾方位(当没有施加电压时液晶分子30a倾斜的方位)与施加电压时液晶分子30a倾斜的方位一致。
在TFT基板100a和对置基板100b的与液晶层30相反一侧，设置有一对偏光板16和26。偏光板16和26正交尼科尔配置。即，偏光板16和26配置成各个偏光轴相互正交。
像素电极12如图1所示，具有微细的条纹图案，由此，液晶显示装置100的各像素被取向分割。即，液晶层30具有施加电压时液晶分子30a倾斜的方位相互不同的多个液晶区域R。在多个液晶区域R的边界，如后面详细叙述的那样，配置有遮光部17。以下，参照图3，说明像素电极12的更具体的构造与在多个液晶区域R中液晶分子30a倾斜的方位的关系。
像素电极12如图3所示，具有：以与一对偏光板16和26的偏光轴重叠的方式配置的十字形状的主干部12a；和从该主干部12a沿着大致45°方向延伸的多个分支部12b。这里，由于偏光板16和26的一个偏光轴沿着水平方向配置，另一个偏光轴沿着垂直方向配置，因此主干部12a具有沿着水平方向延伸的直线部分12a1和沿着垂直方向延伸的直线部分12a2在中央附近相互交叉的十字形状。具有这种微细的条纹图案的像素电极12例如在特开2003-149647号公报或者特开2006-78968号公报中公开。另外，有时将这样的图案称为鱼骨形。
多个分支部12b分为与由十字形状的主干部12a分开的4个区域对应的4个组。当将显示面比作钟表的指针盘，以方位角的0度为3点方向，以逆时针旋转为正时，多个分支部12b分为：由沿着方位角45°方向延伸的分支部12b1构成的第一组；由沿着方位角135°方向延伸的分支部12b2构成的第二组；由沿着方位角225°方向延伸的分支部12b3构成的第三组；和由沿着方位角315°方向延伸的分支部12b4构成的第四组。
在第一组、第二组、第三组和第四组的每一组中，多个分支部12b的各个宽度L和相邻的分支部12b的间隔S典型的是1.5μm以上5.0μm以下。从液晶分子30a的取向的稳定性和亮度的观点出发，分支部12b的宽度L和间隔S优选处在上述范围内。
由在相邻的分支部12b之间(即，不存在像素电极12的导电膜的部分)生成的斜电场规定液晶分子30a倾斜的方位(因电场而倾斜后的液晶分子30a的长轴的方位角成分)。该方位是与条纹状排列的分支部12b平行并且朝向主干部12a的方向。具体地讲，由第一组的分支部12b1规定的倾斜方位(第一方位：箭头A)的方位角是大约225°，由第二组的分支部12b2规定的倾斜方位(第二方位：箭头B)的方位角是大约315°，由第三组的分支部12b3规定的倾斜方位(第三方位：箭头C)的方位角是大约45°，由第四组的分支部12b4规定的倾斜方位(第四方位：箭头D)的方位角是大约135°。
如上所述，各像素的液晶层30具有在施加电压时液晶分子30a倾斜的方位不同的4个液晶区域R。在各液晶区域R中，液晶分子30a倾斜的方位A～D与一对偏光板16和26的偏光轴成大致45°的角。另外，方位A～D的任意2个方位的差大致等于90°的整数倍，在4个液晶区域R中的相互相邻的任意2个液晶区域R中，液晶分子30a倾斜的方位大致相差90°。
另外，有时也将施加电压时的4个液晶区域R的每一个称为“液晶畴”。上述4个方位A～D成为施加电压时所形成的4个液晶畴的指向矢的方位。液晶畴的指向矢的方位与一对偏光板16和26的偏光轴成大致45°的角，在有效地利用由液晶分子30a引起的延迟而实现明亮的显示方面更加优选。另外，将在1个像素中形成4个液晶畴的结构称为4分割取向构造或仅称为4D构造。另外，在这里示出了在1个像素中形成1个4D构造的例子，而如果在1个像素内形成多个上述电极构造，则能够在1个像素内形成多个4D构造。
液晶显示装置100还具有取向维持层14和24，这些取向维持层14和24作用成当没有向液晶层30施加电压时，规定4个液晶区域R的液晶层30a的预倾方位。该预倾方位与能够通过上述的电极构造得到的4D构造的各液晶畴的指向矢的方位A～D一致。通过设置这样的取向维持层14和24，取向的稳定性和响应特性提高。
取向维持层14和24使用称为“Polymer Sustained AlignmentTechnology(聚合物稳定取向技术)”的技术(有时称为“PSA技术”。)而形成。基于PSA技术的取向维持层14和24的具体制造方法在特开2002-357830号公报或者已经提到过的特开2003-149647号公报、特开2006-78968号公报等中公开。
接着，再次参照图1和图2说明液晶显示装置100的结构。在本实施方式中的液晶显示装置100中，各像素具有配置在多个液晶区域R的边界的遮光部17。这里，由于像素电极12的主干部12a位于液晶区域R的边界，因此遮光部17设置在与像素电极12的主干部12a对应的位置。
遮光部17如图2所示，设置在TFT基板100a上。多个液晶区域R的边界附近的液晶分子30a当在像素电极12与对置电极22之间施加有电压时，如从图2(b)可知的那样，以使设置有遮光部17的基板(即TFT基板100a)一侧的端部远离边界的方式倾斜。
另外，遮光部17包括：第一遮光层17a；和在第一遮光层17a上隔着规定的间隙G重叠的第二遮光层17b。即，遮光部17由当从显示面法线方向观看时相互重叠的多个遮光层17a和17b构成。另外，在图2(a)和(b)中，例示了第一遮光层17a的宽度Wa与第二遮光层17b的宽度Wb相互相等，并且，比像素电极12的主干部12a的宽度小的情况，而本发明不限于这种结构。第一遮光层17a的宽度Wa与第二遮光层17b的宽度Wb也可以相互不同，还可以为像素电极12的主干部12a的宽度以上。
液晶显示装置100由于具有上述那样的遮光部17，因此从正面方向观察时与从倾斜方向观察时的显示特性的差异小，能够进行没有失调感的显示。以下，说明其理由。
首先，说明在没有上述那样的遮光部的现有液晶显示装置中在显示中发生失调感的理由。图4表示在多个液晶区域R的边界没有遮光部的液晶显示装置500。液晶显示装置500除去没有遮光部这一点以外，具有与液晶显示装置100实质上相同的构造。
在液晶显示装置500中，由于各像素也分割到多个液晶区域R中，因此改善显示特性的方位角依赖性。但是，在液晶显示装置500中，在从正面方向观察时的显示特性与从倾斜方向观察时的显示特性中产生很大的差异。
图5标准化地表示从正面方向(用图4中的箭头V1表示的方向)观察液晶显示装置500时的电压-透过率特性、和从沿着偏光轴使视角倾倒的倾斜方向(用图4中的箭头V2表示的方向)观察液晶显示装置500时的电压-透过率特性。图5是横轴表示向液晶层30的施加电压(V)，纵轴表示标准化后的透过率的图表。
如图5所示，从倾斜方向观察时的电压-透过率曲线L2比从正面方向观察时的电压-透过率曲线L1陡峭，在施加有中间灰度等级的电压的状态下，从倾斜方向观察时的透过率比从正面方向观察时的透过率高。
倾斜方向的透过率在中间灰度等级电压下变高，是因为像素内存在的多个液晶区域R中的特定液晶区域R的液晶分子30a的动作。具体地讲，是因为朝向与从倾斜方向观察的观察者相反一侧倾斜(即，以使对置基板100b一侧的端部远离观察者的方式倾斜)的液晶分子30a的动作。
这里，着眼于图4表示的2个液晶区域R。例如，当从沿着偏光轴使视角倾倒后的方向(在图4中用箭头V2表示的方向)观察了该2个液晶区域R时，2个液晶区域的液晶分子30a均向与偏光轴成45°角度的方位倾斜，左侧的液晶区域R的液晶分子30a以倒向观察者一侧的方式倾斜，而右侧的液晶区域R的液晶分子30a以倒向与观察者相反一侧的方式倾斜。
图6表示从倾斜方向观察图4表示的2个液晶区域R时的电压-透过率特性。图6是表示液晶分子30a以倒向观察者一侧的方式倾斜的液晶区域R(图4中左侧表示的液晶区域R)中的电压-透过率特性L3、和液晶分子30a以倒向与观察者相反一侧的方式倾斜的液晶区域R(图4中右侧表示的液晶区域R)中的电压-透过率曲线L4的图表。
如图6所示，在液晶分子30a倒向观察者一侧的液晶区域R中，透过率随着电压的上升暂时下降，然后上升(曲线L3)。与其不同，在液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R中，透过率随着电压的上升几乎单调上升(曲线L4)。这是因为液晶层30的对于倾斜地(即，从相对于显示面法线方向倾斜的方向)入射到液晶层30的光的延迟的值在液晶分子30a倒向观察者一侧的液晶区域R中随着电压的上升暂时减少后再增加，而在液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R中，随着电压的上升单调增加。
图5表示的从倾斜方向观察时的电压-透过率特性是将图6表示的各个液晶区域R的电压-透过率特性加在一起的特性。因此，从倾斜方向观察时的透过率在中间灰度等级电压下变高可以认为起因于倒向与观察者相反一侧的液晶分子30a。
在本实施方式的液晶显示装置100中，预先在多个液晶区域R的边界配置有遮光部17，该遮光部17设置于至少一个基板(这里是TFT基板100a)，使得边界附近的液晶分子30a在施加电压时，以使设置有遮光部17的基板一侧的端部远离边界的方式倾斜。
这样设置的遮光部17当从倾斜方向(相对于显示面法线方向倾斜的方向)观察时，有选择地对以下的液晶区域进行遮光，该液晶区域为相互相邻的2个液晶区域R中的液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R，即，对于倾斜方向的光的延迟的值随着电压的上升几乎单调增加的液晶区域R。
图7和图8中示意性地表示当从正面方向V1和倾斜方向V2、V3观察液晶显示装置100时由遮光部17遮光的区域。
如图7所示，在从正面方向V1观察时，遮光部17对其正上方的液晶层30进行遮光。因此，对于2个液晶区域R的各个显示所做的贡献的比例没有变化。
与此相对，如图8(a)所示，在从倾斜方向V2观察时，由于发生视差，因此遮光部17有选择地对液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R(即右侧的液晶区域R)进行遮光。另外，如图8(b)所示，在从相反一侧的倾斜方向V3观察时，遮光部17有选择地对液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R(即左侧的液晶区域R)进行遮光。因此，液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R的一部分对从倾斜方向观察时的显示没有贡献。因此，抑制中间灰度等级电压的透过率的增大，能够使从倾斜方向观察时的电压-透过率特性接近从正面方向观察时的电压-透过率特性。其结果能够使从倾斜方向观察时的显示特性与从正面方向观察时的显示特性接近，实现没有失调感的显示。
另外，本实施方式中的液晶显示装置100的遮光部17包括：第一遮光层17a；和在第一遮光层17a上隔着规定的间隙G重叠的第二遮光层17b。通过设置这种多层结构的遮光部17，与设置在专利文献2中公开的那种单层结构的遮光部的情况相比较，能够抑制正面方向的光透过率的降低。
图9表示设置有单层结构的遮光部的液晶显示装置的一个例子。图9中表示的液晶显示装置600除去遮光部17’由单一的遮光层17c构成这一点以外，具有与图2表示的液晶显示装置100实质上相同的结构。液晶显示装置600的遮光部17’由于在从倾斜方向V2(或者倾斜方向V3)观察时，也能够有选择地对液晶分子30a向与观察者相反一侧倾斜的液晶区域R进行遮光，因此能够实现没有失调感的显示。但是，在对相同大小的区域进行遮光的情况下，如从图8(a)与图9的比较可知的那样，在单层结构的遮光部17’中，与多层结构的遮光部17相比较，需要增大遮光层17c的宽度Wc。
相反而言，在本实施方式的液晶显示装置100中，能够减小为了充分得到防止发生失调感的效果所需要的第一遮光层17a和第二遮光层17b的宽度(图2(a)中的宽度Wa和Wb)。沿着斜面法线方向隔着规定的间隙G设置的第一遮光层17a和第二遮光层17b在从倾斜方向观察时，能够对相互不同的区域(当然有时一部分也重叠)进行遮光。因此，能够抑制正面方向的光透过率的降低，能够实现明亮的显示。以下，更具体地说明由多层结构的遮光部17抑制光透过率降低的效果。
图10和图11中，对于没有设置遮光部的液晶显示装置500、设置有单层结构的遮光部17’的液晶显示装置600和设置有多层(2层)结构的遮光部17的液晶显示装置100，表示白显示状态的像素中的透过率分布的模拟结果。图10(a)、(b)和(c)表示正面观察时的透过率分布，而图11(a)、(b)和(c)表示倾斜观察时(具体来讲，方位角0°即沿着3点方向使视角倾倒时)的透过率分布。
在模拟中使用的像素是像素间距为25.5μm×76.5μm的像素，相当于2～3型VGA级。关于像素电极12的鱼骨形图案，将主干部12a的粗度(沿着水平方向延伸的直线部分12a1和沿着垂直方向延伸的直线部分12a2的宽度)取为2.5μm，将与4个液晶畴对应的各区域中的分支部12b的根数取为4根，将分支部12b的宽度L和间隔S分别取为2.5μm。另外，遮光层17a、17b和17c的宽度均取为1.5μm。
在没有设置遮光部的液晶显示装置500中，在正面观察时，如图10(a)所示，4个液晶畴成为几乎均匀的白显示状态，这些液晶畴之间的边界作为正交尼科尔配置的与偏光板的吸收轴平行的十字形的暗线，被清楚地观察到。因此，明确地形成4D构造，各液晶畴内的液晶分子30a的几乎全部分别向规定的指向矢的方位(对于偏光板的偏光轴45°方位)取向。另外，在液晶显示装置500中，由于在液晶畴之间的边界没有设置遮光部，因此倾斜观察时，没有特定的液晶畴没有被遮光，如图11(a)所示，各液晶畴对于显示做出贡献的区域的面积相同。
与此相对，在设置有单层结构的遮光部17’的液晶显示装置600和设置有多层结构的遮光部17的液晶显示装置100中，在正面观察时，如分别在图10(b)和图10(c)中表示的那样，由遮光部17’和17对液晶畴之间的边界进行遮光。另一方面，在倾斜观察时，如分别在图11(b)和图11(c)中表示的那样，遮光部17’和17有选择地对4个液晶畴中位于右侧的2个液晶畴进行遮光。但是，如将图11(b)与图11(c)相比可知的那样，多层结构的遮光部17对比单层结构的遮光部17’大的区域进行遮光。
这样，如果遮光层的宽度相同，则多层结构的遮光部17能够对比单层结构的遮光部17’大的区域进行遮光。因此，在从倾斜方向观看对相同大小的区域进行遮光的情况下，构成多层结构的遮光部17的遮光层17a和17b的宽度Wa和Wb比构成单层结构的遮光部17’的遮光层17c的宽度Wc小。因此，在本实施方式中的液晶显示装置100中，能够在抑制光透过率降低的同时，实现没有失调感的显示。
图12中，对于(1)没有设置遮光部的情况，(2)设置有具有宽度1.5μm的遮光层17c的单层结构的遮光部17’的情况，(3)设置有具有宽度3.0μm的遮光层17c的单层结构的遮光部17’的情况和(4)设置有具有宽度1.5μm的遮光层17a和17b的多层(2层)结构的遮光层遮光部17的情况，表示正面方向中的光透过率。另外，图13(a)～(d)中，对于上述(1)～(4)的每一种情况，表示白显示状态的像素的光透过率分布(正面观察时)。
如从图13(a)可知的那样，多个液晶区域R的边界原本是作为暗线被视认的区域，是对显示几乎没有贡献的区域。因此，如从图12、图13(b)和(d)可知的那样，在遮光层的宽度狭窄的(2)和(4)的情况下，光透过率几乎没有降低。与此相对，如从图12和图13(c)可知的那样，在遮光层的宽度宽的(3)的情况下，光透过率大幅度降低。
图14表示正面方向和45°视角方向(来自显示面法线的倾斜角度是45°，方位角是0°)，表示标准化亮度的灰度等级依赖性。这里，标准化亮度是以施加有各方向的白电压(最高灰度等级电压)时的亮度为1，将各方向的亮度标准化后的值。如从图14可知的那样，表示正面方向的标准化亮度的曲线与表示45°视角方向的标准化亮度的曲线不同。这表示在正面方向和倾斜方向，显示的γ特性不同。其中，已知与没有设置遮光部的(1)的情况相比较，设置有遮光部的(2)和(4)的情况抑制中间灰度等级中的亮度的增加。另外，已知尽管遮光层的宽度相同，但是与设置有单层结构的遮光部17’的(2)的情况相比较，设置有多层结构的遮光部17的(4)的情况进一步抑制亮度的增加。另外，虽然在图14中没有示出，但是如果像(3)的情况那样增大遮光层的宽度，则能够得到与(4)的情况同样的视野角特性。然而，这种情况下，正面方向的光透过率大幅度降低。
如上所述，在本实施方式中的液晶显示装置100中，通过在多个液晶区域R的边界设置有多层结构的遮光部17，能够在抑制光透过率降低的同时，实现没有失调感的显示。另外，构成遮光部17的第一遮光层17a和第二遮光层17b的配置或者宽度、形状等不限于在本实施方式中例示的情况，只要根据液晶显示装置的方法或者所希望的光透过率、显示特性等适当设定即可。
例如，图2中表示形成在透明基板11上的第一遮光层17a和形成在像素电极12上的第二遮光层17b，而第一遮光层17a和第二遮光层17b只要配置成隔着规定的间隙G并且从显示面法线方向观看相互重叠即可，也可以设置在TFT基板100a的叠层构造中的任意层中。例如，也可以不是在像素电极12上，而是在像素电极12下设置第二遮光层17b。
第一遮光层17a和第二遮光层17b使用铝等金属或者包括颜料的树脂等遮光性的材料形成。第一遮光层17a和第二遮光层17b只要在制造TFT基板100a的工序的任意阶段形成即可。当用与TFT基板100a原本包含的不透明的构成要素(例如扫描配线或者信号配线)相同的膜形成第一遮光层17a或者第二遮光层17b时，不需要设置用于形成第一遮光层17a或者第二遮光层17b的新的工序。
另外，遮光部17不一定必须是2层构造。例如，遮光部17也可以是除去第一遮光层17a和第二遮光层17b以外还包括第三遮光层的3层构造。
第一遮光层17a和第二遮光层17b的宽度Wa和Wb或者它们的间隙G只要根据液晶层30的厚度或者液晶区域R的大小等，设定成能够有效地对液晶区域R进行遮光即可。第一遮光层17a和第二遮光层17b的宽度Wa和Wb从抑制正面方向的透过率降低的观点出发，优选没有过多地超过液晶畴之间的边界(在白显示状态下，作为暗线被观察到的区域)的宽度。具体地讲，宽度Wa和Wb优选设定成在与没有设置遮光部17的情况相比较时，正面方向的光透过率的降低成为10％以下，更具体地讲，优选是3μm以下。
在本实施方式中，例示了根据鱼骨形的像素电极12形成4D构造的结构，但本发明不限于此。作为进行取向分割的方法，能够使用众所周知的各种方法。例如，也可以根据在一般的MVA模式中使用的各种取向限制构造(如专利文献1中公开的那种狭缝或凸部)进行取向分割。
另外，也可以通过光取向处理(光取向法)进行取向分割。光取向处理例如在特开平2-277025号公报或者特开平4-303827号公报中被公开。光取向处理是通过在由具有光反射性官能团的化合物形成的取向膜上照射偏振光紫外光，使取向膜中的分子发生各向异性的化学反应，由此发现取向限制力的技术。最近，还正在开发不是照射偏振光紫外光而是照射非偏振光的紫外光的方法。通过光取向处理被赋予了取向限制力的取向膜也称为“光取向膜”。或者，也可以根据纳米构造图案进行取向分割。纳米构造图案例如根据使用了AFM(原子间力显微镜)的所谓的纳米摩擦法形成。
如上所述，作为取向分割的方法由于能够使用各种方法，因此施加电压时所形成的液晶畴之间的边界的形状不限于图13(a)表示的十字形状。因此，遮光层17的形状(从显示面法线方向观看的第一遮光层17a和第二遮光层17b的形状)也不限于图1中例示的十字形状。例如，在使用专利文献1中公开的那种锯齿形状的凸部和/或狭缝的情况下，只要将遮光部17做成锯齿形状即可。
另外，在到此为止的说明中，对于仅在TFT基板100a上设置有遮光部17的结构进行了说明，而根据所使用的取向分割的方法，可以仅在对置基板100b上设置遮光部，也可以在TFT基板100a和对置基板100b的两者设置遮光部。
图15(a)和(b)中表示本实施方式的其它液晶显示装置100A。液晶显示装置100A在具有设置在对置基板100b的遮光部27这一点与图2等所示的液晶显示装置100不同。
设置在对置基板100b的遮光部27配置在多个液晶区域R的边界。液晶区域R的边界附近的液晶分子30a当在液晶层30上施加有电压时，如从图15(b)可知的那样，以使设置有遮光部27的基板(即对置基板100b)一侧的端部远离边界的方式倾斜。另外，遮光部27包括：第一遮光层27a；和在第一遮光层27a上隔着规定间隙重叠的第二遮光层27b。即，遮光部27由从显示面法线方向观看时相互重叠的多个遮光层27a和27b构成。
如上述那样设置的遮光部27当从倾斜方向(相对于显示面法线方向倾斜的方向)观察时，有选择地对以下液晶区域进行遮光，该液晶区域为相互相邻的2个液晶区域R中液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R，即，对于倾斜方向的光的延迟的值随着电压的上升几乎单调增加的液晶区域R。
图16示意性地表示当从倾斜方向V2和V3观察液晶显示装置100A时，由遮光部27遮光的区域。如图16(a)所示，在从倾斜方向V2观察时，遮光部27有选择地对液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R(即左侧的液晶区域R)进行遮光。另外，如图16(b)所示，在来自相反一侧的倾斜方向V3的观察时遮光部27有选择地对液晶分子30a倒向与观察者相反一侧的液晶区域R(即右侧的液晶区域R)进行遮光。因此，能够使从倾斜方向观察时的显示特性与从正面方向观察时的显示特性接近，能够实现没有失调感地显示。
另外，液晶显示装置100A的遮光部27包括：第一遮光层27a；和在第一遮光层27a上隔着规定的间隙重叠的第二遮光层27b。因此，能够抑制正面方向的光透过率降低。
如上所述，在液晶显示装置100中，在TFT基板100a上设置有遮光部17，而在液晶显示装置100A中，在对置基板100b设置有遮光部27，关于液晶显示装置100和100A的每一个，都能够有选择地对液晶分子30a向与观察者相反一侧倾斜的液晶区域R进行遮光。
与多个液晶区域R之间的某个边界对应，在任一基板上设置遮光部，只要着眼于其边界附近的液晶分子30a以使任一基板一侧的端部远离其边界的方式倾斜来决定即可。即，只要设置遮光部使得位于边界附近的液晶分子30a在施加电压时以使设置有遮光部的基板一侧的端部远离其边界的方式倾斜即可。
具体地讲，在边界附近的液晶分子30a以使TFT基板100a一侧的端部远离边界的方式倾斜的情况下，只要在TFT基板100a上设置遮光部即可，在边界附近的液晶分子30a以使对置基板100b一侧的端部远离边界的方式倾斜的情况下，只要在对置基板100b上设置遮光部即可。因此，在像素内混合存在上述2种边界的情况下，也可以在TFT基板100a和对置基板100b的两者设置遮光部。
图17中表示本实施方式中的另一个液晶显示装置100B。液晶显示装置100B除去设置在TFT基板100a的遮光部17以外，还具有设置在对置基板100b的遮光部27。
如从图17所知，当向液晶层30施加了电压时，在TFT基板100a上设置有遮光部17的边界(图17中的左侧的边界)附近的液晶分子30a以使TFT基板100a一侧的端部远离边界的方式倾斜，在对置基板100b设置有遮光部27的边界(图17中的右侧的边界)附近的液晶分子30a以使对置基板100b一侧的端部远离边界的方式倾斜。因此，遮光部17和27都能够有选择地对在从倾斜方向观察时液晶分子30a向与观察者相反一侧倾斜的液晶区域R进行遮光。因此，能够使从倾斜方向观察时的显示特性与从正面方向观察时的显示特性接近，能够实现没有失调感的显示。另外，液晶显示装置100B的遮光部17和27由于都是多层结构，因此还能够抑制正面方向的光透过率降低。
产业上的可利用性
本发明能够适宜地在所有具备垂直取向型液晶层的取向分割型液晶显示装置中使用。本发明的液晶显示装置能够适宜地作为便携式电话、PDA、笔记本PC、监视器和电视接收机等各种电子设备的显示部使用。

Claims (9)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
具备第一基板；第二基板；和设置在所述第一基板与所述第二基板之间的垂直取向型的液晶层，并具有多个像素，
该多个像素分别包括：设置在所述第一基板的所述液晶层一侧的第一电极；设置在所述第二基板的所述液晶层一侧的第二电极；和位于所述第一电极与所述第二电极之间的所述液晶层，
所述多个像素的每一个内的所述液晶层具有多个液晶区域，该多个液晶区域当在所述第一电极与所述第二电极之间施加有电压时液晶分子倾斜的方位相互不同，
所述多个像素的每一个具有配置在所述多个液晶区域的边界的遮光部，
所述遮光部设置于所述第一基板和所述第二基板中的至少一个，使得当在所述第一电极与所述第二电极之间施加有电压时，所述边界附近的液晶分子以使设置有所述遮光部的基板一侧的端部远离所述边界的方式倾斜，
所述遮光部包括：第一遮光层；和与所述第一遮光层隔着规定的间隙重叠的第二遮光层。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
还具备正交尼科尔配置的一对偏光板，
在所述多个液晶区域的每一个中液晶分子倾斜的方位与所述一对偏光板的偏光轴成大致45°的角。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述多个液晶区域包括液晶分子向第一方位、第二方位、第三方位和第四方位倾斜的4个液晶区域，所述第一方位、第二方位、第三方位和第四方位中的任意2个方位的差大致等于90°的整数倍，在所述4个液晶区域中的相互相邻的任意2个液晶区域中，液晶分子倾斜的方位大致相差90°。
4.一种液晶显示装置，其特征在于：
具备第一基板；第二基板；和设置在所述第一基板与所述第二基板之间的垂直取向型的液晶层，并具有多个像素，
该多个像素分别包括：设置在所述第一基板的所述液晶层一侧的第一电极；设置在所述第二基板的所述液晶层一侧的第二电极；和位于所述第一电极与所述第二电极之间的所述液晶层，
所述多个像素的每一个内的所述液晶层具有多个液晶区域，该多个液晶区域当在所述第一电极与所述第二电极之间施加有电压时液晶分子倾斜的方位相互不同，
所述多个液晶区域包括：对于从相对于显示面法线方向倾斜的方向射入所述液晶层的光的延迟的值随着施加电压的增加而增加的第一液晶区域；和该延迟的值随着施加电压的增加而暂时减少后再增加的第二液晶区域，
所述多个像素的每一个具有遮光部，该遮光部设置于所述第一基板和所述第二基板中的至少一个，并且当从相对于显示面法线方向倾斜的方向观察时有选择地对所述第一液晶区域进行遮光，
所述遮光部包括：第一遮光层；和与所述第一遮光层隔着规定的间隙重叠的第二遮光层。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：
还具备正交尼科尔配置的一对偏光板，
在所述多个液晶区域的每一个中液晶分子倾斜的方位与所述一对偏光板的偏光轴成大致45°的角。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述多个液晶区域包括液晶分子向第一方位、第二方位、第三方位和第四方位倾斜的4个液晶区域，所述第一方位、第二方位、第三方位和第四方位中的任意2个方位的差大致等于90°的整数倍，在所述4个液晶区域中的相互相邻的任意2个液晶区域中，液晶分子倾斜的方位大致相差90°。
7.如权利要求2、3、5、6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一电极具有：以与所述一对偏光板的偏光轴重叠的方式配置的十字形状的主干部；和从所述主干部沿着大致45°的方向延伸的多个分支部，
所述遮光部设置于所述第一基板。
8.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，还具备：
一对垂直取向膜，该一对垂直取向膜设置在所述第一电极与所述液晶层之间以及所述第二电极与所述液晶层之间；和
取向维持层，该取向维持层由在所述一对垂直取向膜的所述液晶层一侧的各个表面上形成的光聚合物构成，并且，当没有向所述液晶层施加电压时，规定所述液晶层的液晶分子的预倾方位。
9.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，还具备：
一对垂直取向膜，该一对垂直取向膜设置在所述第一电极与所述液晶层之间以及所述第二电极与所述液晶层之间；和
取向维持层，该取向维持层由在所述一对垂直取向膜的所述液晶层一侧的各个表面上形成的光聚合物构成，并且，当没有向所述液晶层施加电压时，规定所述液晶层的液晶分子的预倾方位。
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