CN1806195A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的液晶显示装置(100)具有设置在第1基板(100a)的液晶层(30)一侧的像素电极(14)和设置在第2基板(100b)上的对置电极(22)。像素电极(14)具有包含多个单位实心部(14b’)的实心部(14b)，液晶层(30)在无电压施加的状态下，采取垂直取向状态，在施加了电压的状态下，通过在单位实心部(14b’)的周边生成的倾斜电场，在与单位实心部(14b’)对应的区域中形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴。液晶显示装置(100)还具备与液晶电容并联地电连接的辅助电容(44)，辅助电容(44)的至少一部分位于第1基板(100a)的未设置实心部(14b)的区域内。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及具有宽视角特性并进行高品质的显示的液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为在个人计算机的显示器或便携式信息终端装置的显示部中使用的显示装置，利用了薄型轻量的液晶显示装置。但是，以前的扭曲向列型(TN型)、超扭曲向列型(STN型)液晶显示装置存在视角窄这样的缺点，为了解决这个缺点，进行了各种各样的技术开发。
作为改善TN型或STN型的液晶显示装置的视角特性用的代表性的技术，有附加光学补偿片的方式。作为其它的方式，有对于基板的表面对液晶层施加水平方向的电场的水平电场方式。该水平电场方式的液晶显示装置近年来已实现了批量生产，并越来越引人注目。此外，作为其它的技术，有使用具有负的介电常数各向异性的向列型液晶材料作为液晶材料并使用垂直取向膜作为取向膜的DAP(deformation of vertical aligned phase垂直排列相的变形)。这是电控双折射(ECB：electrically controlled birefringence)的一种，利用液晶分子的双折射来控制透射率。
但是，虽然水平电场方式作为宽视角化技术是有效的方式的一种，但由于在制造工艺中与通常的TN型相比，生产容限显著地窄，故存在难以进行稳定的生产这样的问题。这是由于基板间的间隙不匀或偏振片对于液晶分子的取向轴的透射轴(偏振轴)方向的偏移对显示亮度或对比度有很大的影响，为了高精度地控制这些因素以进行稳定的生产，必须进行进一步的技术开发。
此外，在DAP方式的液晶显示装置中，为了进行没有显示不匀的均匀的显示，必须进行取向限制。作为取向限制的方法，有通过研磨取向膜的表面来进行取向处理的方法。但是，如果对垂直取向膜进行研磨处理，则在显示图像中容易发生研磨纹，不适合于批量生产。
因此，本申请的发明者与其他人一起提出了在隔着液晶层对置的一对电极的一方中形成由开口部和实心部构成的预定的电极结构、通过在开口部的边缘部上生成的倾斜电场在这些开口部和实心部上形成采取放射状倾斜取向的多个液晶畴的方法(特开2003-043525号公报)。如果使用该方法，则由于稳定地、以具有高的连续性的方式形成具有放射状倾斜取向的液晶畴，故可提高视角特性和显示品质。
但是，伴随液晶显示装置的普及，对液晶显示装置要求的显示特性越来越高，希望实现进行更明亮的显示用的进一步的高开口率化。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供具有广视角特性、显示品质高且能进行明亮的显示的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置是下述的液晶显示装置：该液晶显示装置具备第1基板、第2基板以及在上述第1基板与上述第2基板之间被设置的液晶层，具有多个像素区域，上述第1基板具有在上述液晶层一侧分别按上述多个像素区域的每一个区域中设置的像素电极和与上述像素电极电连接的开关元件，上述第2基板具有隔着上述液晶层与上述像素电极对置的对置电极，在上述多个像素区域的各自区域中，上述像素电极具有包含多个单位实心部的实心部，上述液晶层在上述像素电极与上述对置电极之间未施加电压时采取垂直取向状态，而且，在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压时，通过在上述像素电极的上述多个单位实心部的各自的周边上生成的倾斜电场，在与上述多个单位实心部分别对应的区域中形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴，在上述多个像素区域的各自区域中还具备与由上述像素电极和上述对置电极与上述液晶层构成的液晶电容并联地电连接的辅助电容，上述第1基板在上述多个像素区域的各自区域中具有上述像素电极的未设置上述实心部的区域，上述辅助电容的至少一部分位于上述第1基板的未设置上述实心部的区域内，通过以上所述来达到上述目的。
在某个合适的实施方式中，上述开关元件是薄膜晶体管。
在某个合适的实施方式中，上述辅助电容具有辅助电容布线、与上述辅助电容布线对置并电连接到上述薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极和设置在上述辅助电容布线与上述辅助电容电极之间的第1绝缘层。
在某个合适的实施方式中，上述辅助电容布线的至少一部分、上述辅助电容电极的至少一部分和上述第1绝缘层的至少一部分位于上述区域内。
在某个合适的实施方式中，上述第1基板具有电连接到上述薄膜晶体管的栅电极上的扫描布线和电连接到上述薄膜晶体管的源电极上的信号布线。
在某个合适的实施方式中，上述辅助电容布线具有与上述扫描布线大致平行地延伸的至少1个布线主干部和从上述布线主干部延伸地设置的布线分支部，上述辅助电容电极具有隔着上述第1绝缘层与上述布线主干部对置的至少1个电极主干部和从上述电极主干部延伸地设置的电极分支部。
在某个合适的实施方式中，延伸地设置了上述布线分支部和上述电极分支部，使其与上述多个单位实心部中的1个的中央附近重叠。
在某个合适的实施方式中，上述至少1个布线主干部是多个布线主干部，上述至少1个电极主干部是多个电极主干部。
较为理想的是，上述第1基板还具有至少覆盖上述薄膜晶体管和上述辅助电容电极的第2绝缘层，在上述第2绝缘层上形成了上述像素电极。
较为理想的是，由树脂材料形成了上述第2绝缘层。
较为理想的是，上述多个单位实心部的各自的形状具有旋转对称性。
在某个合适的实施方式中，上述多个单位实心部的各自的形状大致是圆形。
在某个合适的实施方式中，上述多个单位实心部的各自的形状是角部为大致圆弧状的大致矩形。
在某个合适的实施方式中，上述多个单位实心部分别具有角部为锐角的形状。
较为理想的是，上述多个单位实心部实质上以相等的形状具有相等的大小，形成被配置成具有旋转对称性的至少1个单位格子。
在某个合适的实施方式中，上述像素电极还具有至少1个开口部，上述液晶层在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压时，通过上述倾斜电场形成在与上述至少1个开口部对应的区域内也采取放射状倾斜取向状态的液晶畴。
较为理想的是，上述至少1个开口部包含实质上以相等的形状具有相等的大小的多个开口部，上述多个开口部的至少一部分的开口部形成被配置成具有旋转对称性的至少1个单位格子。
较为理想的是，上述多个开口部的至少一部分的开口部的各自的形状具有旋转对称性。
在某个合适的实施方式中，上述多个开口部的至少一部分的开口部的各自的形状大致是圆形。
较为理想的是，在上述多个像素区域的各自区域中，上述像素电极的上述多个开口部的面积的合计比上述像素电极的上述实心部的面积小。
在某个合适的实施方式中，本发明的液晶显示装置在上述像素电极的上述多个开口部的各自的内侧还具备凸部，上述凸部的上述基板的面内方向的剖面形状与上述多个开口部的形状相同，上述凸部的侧面具有对上述液晶层的液晶分子与由上述倾斜电场产生的取向限制方向相同的方向的取向限制力。
在某个合适的实施方式中，上述第1基板具有在上述像素电极的与设置在上述液晶层相反一侧的电介质层和隔着上述电介质层与上述像素电极的上述至少1个开口部的至少一部分对置的另一个电极。
在某个合适的实施方式中，上述第2基板在分别与上述多个单位实心部对应的区域中具有至少在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压的状态下呈现使上述液晶层的液晶分子成为放射状倾斜取向的取向限制力的取向限制结构。
较为理想的是，在与上述多个单位实心部的各自的中央附近对应的区域中设置了上述取向限制结构。
较为理想的是，在分别与上述多个单位实心部对应地形成的上述液晶畴内，由上述取向限制结构产生的取向限制方向与由上述倾斜电场产生的放射状倾斜取向的方向吻合。
在某个合适的实施方式中，即使在上述像素电极与上述对置电极之间未施加电压的状态下，上述取向限制结构也呈现取向限制力。
在某个合适的实施方式中，上述取向限制结构是在上述对置电极的上述液晶层一侧突出的凸部。
在某个合适的实施方式中，上述辅助电容的一部分与上述取向限制结构重叠。
在某个合适的实施方式中，上述液晶畴采取涡旋状的放射状倾斜取向状态。
本发明的另一液晶显示装置具备第1基板、第2基板以及设置在上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层，具有多个像素区域，上述第1基板具有在上述液晶层一侧分别按上述多个像素区域的每一个区域中设置的像素电极和与上述像素电极电连接的开关元件，上述第2基板具有隔着上述液晶层与上述像素电极对置的对置电极，在上述多个像素区域的各自区域中，上述像素电极具有至少1个开口部或缝隙，上述液晶层在上述像素电极与上述对置电极之间未施加电压时采取垂直取向状态，而且，在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压时，通过在上述像素电极的上述至少1个开口部或缝隙的边缘部上生成的倾斜电场对上述液晶层进行取向限制，在上述多个像素区域的各自区域中还具备与由上述像素电极和上述对置电极与上述液晶层构成的液晶电容并联地电连接的辅助电容，上述辅助电容的至少一部分与上述像素电极的上述至少1个开口部或缝隙重叠，通过以上所述来达到上述目的。
在某个合适的实施方式中，上述开关元件是薄膜晶体管。
在某个合适的实施方式中，上述辅助电容具有辅助电容布线、与上述辅助电容布线对置并电连接到上述薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极和设置在上述辅助电容布线与上述辅助电容电极之间的第1绝缘层。
较为理想的是，上述第1基板还具有至少覆盖上述薄膜晶体管和上述辅助电容电极的第2绝缘层，在上述第2绝缘层上形成了上述像素电极。
较为理想的是，由树脂材料形成了上述第2绝缘层。
在某个合适的实施方式中，上述像素电极具有的至少1个开口部或缝隙是多个缝隙。
在某个合适的实施方式中，上述第2基板具有设置在对应于上述像素电极的上述多个缝隙间的区域中的多个棱。
或者，上述对置电极具有设置在对应于上述像素电极的上述多个缝隙间的区域中的多个另外的缝隙。
以下，说明本发明的作用。
在本发明的液晶显示装置中，按每个像素区域设置的像素电极具有包含多个单位实心部的实心部，液晶层在未施加电压的状态下采取垂直取向状态，而且，在施加了电压的状态下，通过在多个单位实心部的各自的周边上生成的倾斜电场，形成采取放射状倾斜取向状态的多个液晶畴。即，规定了像素电极的外形，以便在像素电极与对置电极之间施加了电压时，在单位实心部的周边上生成倾斜电场，形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴。在典型的情况下，液晶层由具有负的介电常数各向异性的液晶材料构成，通过设置在其两侧的垂直取向层(例如垂直取向膜)进行取向限制。
在与单位实心部对应的区域中形成由该倾斜电场形成的液晶畴，通过液晶畴的取向状态随电压变化来进行显示。由于各自的液晶畴采取放射状倾斜取向，采取高旋转对称性的取向状态，故显示品质的视角依存性小，实现了宽视角特性。
再有，将在像素电极内导电膜存在的部分称为实心部，将在实心部内发生形成1个液晶畴的电场的部分称为「单位实心部」。在典型的情况下，由连续的导电膜形成了实心部。
在本发明的液晶显示装置中，进而，由于辅助电容的至少一部分位于未设置像素电极的上述实心部的区域内，故可抑制在典型的情况下因包含遮光性的部件构成的辅助电容引起的有效开口率(透射率)的下降，可增大有助于显示的实心部的面积。因此，实现了明亮的显示。
从谋求开口率的充分的提高的观点来看，最好辅助电容的尽可能多的部分位于未设置实心部的区域内。具体地说，辅助电容的大于等于1/4位于未设置实心部的区域内是较为理想的，辅助电容的大于等于1/2位于未设置实心部的区域内更为理想，辅助电容的大致全部位于未设置实心部的区域内最为理想。
作为电连接到像素电极上的开关元件，例如，可使用薄膜晶体管。
在典型的情况下，辅助电容具有辅助电容布线，与辅助电容布线对置并电连接到薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极和设置在辅助电容布线与辅助电容电极之间的第1绝缘层，辅助电容布线的至少一部分、辅助电容电极的至少一部分和电介质层的至少一部分位于未设置实心部的区域内。
此外，隔着液晶层对置的一对基板中的具备薄膜晶体管的一方的基板在典型的情况下具有电连接到薄膜晶体管的栅电极上的扫描布线和电连接到薄膜晶体管的源电极上的信号布线。
辅助电容布线和辅助电容电极具有分支结构，由此关于辅助电容的像素区域内的配置可进行自由度高的设计，既可确保充分的电容值，又可得到充分的有效开口率。具体地说，采用辅助电容布线具有与扫描布线大致平行地延伸的至少1个布线主干部和从布线主干部延伸地设置的布线分支部、辅助电容电极具有隔着第1绝缘层与布线主干部对置的至少1个电极主干部和从电极主干部延伸地设置的电极分支部的结构，由此可得到这样的效果。延伸地设置布线分支部和电极分支部，例如使其与单位实心部中的中央附近重叠。
此外，通过辅助电容布线具有多个布线主干部、辅助电容电极具有多个电极主干部，由于可进一步提高设计的自由度，可使辅助电容的更多的部分位于未设置实心部的区域中，故可实现更高的开口率的设计。
具有像素电极的基板还具有至少覆盖薄膜晶体管和辅助电容电极的第2绝缘层，如果采用在该第2绝缘层上形成了像素电极的结构，则可将像素电极设置成与薄膜晶体管或布线部分地重叠，可谋求进一步的开口率的提高。
为了生成在得到放射状倾斜取向方面充分的强度的倾斜电场，最好将第2绝缘层作成厚膜。将构成辅助电容的辅助电容电极电连接到薄膜晶体管的漏电极上，使辅助电容电极的电位与像素电极的实心部的电位实质上相同。因此，如果辅助电容电极的一部分位于未设置实心部的区域中，则在施加电压时生成的等电位线在未设置实心部的区域中不充分地下落，有时在单位实心部的周边上未生成充分的强度的倾斜电场。如果将第2绝缘层作成厚膜，则由于可使第2绝缘层产生的电压降充分地大，可在未设置实心部的区域中使等电位线充分地下落，故可在单位实心部的周边上生成充分的强度的倾斜电场。此外，通过将第2绝缘层作成厚膜，由于可实质上使第2绝缘层的液晶层一侧的表面为平坦的，故可防止在其上形成的像素电极的实心部中发生等级差别。为了得到充分地稳定的放射状倾斜取向，第2绝缘层的厚度大于等于1μm是较为理想的，大于等于2.5μm则更为理想。
如果由树脂材料(例如具有感光性的透明树脂材料)形成第2绝缘层，则第2绝缘层的厚膜化变得容易。
通过单位实心部的形状(从基板法线方向看时的形状)具有旋转对称性，可提高在与单位实心部对应的区域中形成的液晶畴的放射状倾斜取向的稳定性。为了减少液晶畴的视角依存性，单位实心部的形状最好具有高的旋转对称性(大于等于2次旋转对称性是较为理想的，大于等于4次旋转对称性则更为理想。)。
如果单位实心部的形状是大致圆形或大致椭圆形，则由于放射状倾斜取向状态的液晶分子的取向的连续性提高，故取向稳定性提高了。
对此，如果单位实心部的形状是大致矩形，则由于像素区域内的单位实心部的面积比率(有效开口率)提高，故对于液晶层的电压的光学特性(例如透射率)提高了。
此外，如果单位实心部的形状是角部为大致圆弧状的大致矩形，则可提高取向稳定性和光学特性这两者。
再者，如果单位实心部具有角部为锐角化的形状(例如大致星形)，则由于更多地形成生成倾斜电场的电极的边，故可使倾斜电场作用于更多的液晶分子。因此，响应速度提高了。
多个单位实心部实质上以相等的形状具有相等的大小，作成形成以具有旋转对称性的方式被配置的至少1个单位格子的结构，由此，以单位格子作为单位，由于能以高的对称性配置多个液晶畴，故可提高显示品质的视角依存性。再者，通过将像素区域的整体分割为单位格子，可在整个像素区域中使液晶层的取向变得稳定。例如，这样来排列多个单位实心部，使得各自的单位实心部的中心形成正方格子。
像素电极进而也可具有至少1个开口部。通过在像素电极中设置开口部，形成多个单位实心部变得容易，可容易地在像素区域内形成多个液晶畴。
如果设置开口部，则利用在单位实心部的周边、即开口部的边缘部上生成的倾斜电场，在与开口部对应的区域中也可形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴。由于利用上述倾斜电场形成在单位实心部中形成的液晶畴和在开口部中形成的液晶畴，故互相邻接地交替地形成这些液晶畴，而且邻接的液晶畴间的液晶分子的取向在本质上是连续的。因而，在开口部中形成的液晶畴和在实心部中形成的液晶畴之间不生成向错线(disclination line)，没有因此引起的显示品质的下降，液晶分子的取向的稳定性也高。
如果不仅在与像素电极的实心部对应的区域中、而且在与开口部对应的区域中液晶分子也采取放射状倾斜取向，则液晶分子的取向的连续性高，实现了稳定的取向状态，可得到光滑的均匀的显示。特别是，为了实现良好的响应特性(快的响应速度)，最好使控制液晶分子的取向用的倾斜电场作用于多个液晶分子，为此，最好形成多个开口部(边缘部)。如果与开口部对应地形成具有稳定的放射状倾斜取向的液晶畴，则即使为了改善响应特性而形成多个开口部，也可抑制伴随于此的显示品质的下降(不光滑的发生)。
再有，如果与实心部(单位实心部)对应采取放射状倾斜取向的液晶畴，则即使与开口部对应地形成的液晶畴不采取放射状倾斜取向，由于可得到像素区域内的液晶分子的取向的连续性，故与实心部对应地形成的液晶畴的放射状倾斜取向是稳定的。特别是在开口部的面积小的情况下，由于对显示的贡献也少，故即使在与开口部对应的区域中不形成采取放射状倾斜取向的液晶畴，显示品质的下降也不成为问题。
多个开口部的至少一部分的开口部实质上以相等的形状具有相等的大小，作成形成以具有旋转对称性的方式被配置的至少1个单位格子的结构，由此，以单位格子作为单位，由于能以高的对称性配置多个液晶畴，故可提高显示品质的视角依存性。再者，通过将像素区域的整体分割为单位格子，可在整个像素区域中使液晶层的取向变得稳定。例如，这样来排列开口部，使得各自的开口部的中心形成正方格子。
通过多个开口部的至少一部分的开口部(在典型的情况下形成单位格子的开口部)的各自的形状(从基板法线方向看时的形状)具有旋转对称性，可提高在开口部形成的液晶畴的放射状倾斜取向的稳定性。为了减少液晶畴的视角依存性，开口部的形状最好具有高的旋转对称性(大于等于2次旋转对称性是较为理想的，大于等于4次旋转对称性则更为理想。)。
开口部的形状(从基板法线方向看时的形状)例如是大致圆形或大致正多角形(例如正方形)。
在像素区域的各自区域中，在电极中形成的开口部的面积的合计最好比实心部的面积小。由于实心部的面积越大，直接受到因电极生成的电场的影响的液晶层的面积(被规定在从基板法线方向看时的平面内)越大，故对于液晶层的电压的光学特性(例如透射率)提高了。
采用开口部为大致圆形的结构还是采用单位实心部为大致圆形的结构，在任一种结构中都可由是否能增大实心部的面积这一点来决定。哪一种结构较为理想，依赖于像素的间距适当地进行选择。在典型的情况下，在间距超过约25μm的情况下，为使实心部呈大致圆形，最好形成开口部，在小于等于约25μm的情况下，最好将开口部形成为大致圆形。
此外，为了提高对抗应力的性能，也可在电极的开口部的内侧设置具备具有针对液晶层的液晶分子与由上述的倾斜电场产生的取向限制方向相同的方向的取向限制力的侧面的凸部。该凸部的基板的面内方向的剖面形状与开口部的形状相同，与上述的开口部的形状同样，最好具有旋转对称性。但是，由于由凸部的侧面的取向限制力限制取向的液晶分子对电压难以响应(因电压产生的阻滞的变化小)，成为使显示的对比度下降的主要原因。因而，最好将凸部的大小、高度或数目设定成不使显示品质下降。
在上述的一对电极中的一方中设置了开口部的电极结构中，由于不能对与开口部对应的区域的液晶层施加充分的电压，不能得到充分的阻滞变化，故有时发生光的利用效率下降这样的问题。因此，通过在与设置了开口部的电极的液晶层相反一侧设置电介质层并隔着该电介质层设置与电极的开口部的至少一部分对置的另一个电极(2层结构电极)，可对与开口部对应的液晶层施加充分的电压，可提高光的利用效率和响应特性。
如果与具备像素电极的基板对置的基板(对置基板)在分别与多个单位实心部对应的区域中具有呈现至少在施加电压的状态下使液晶层的液晶分子成为放射状倾斜取向的取向限制力的取向限制结构，则由于至少在施加电压的状态下由具有单位实心部的像素电极和该取向限制结构产生的取向限制力作用于液晶分子，故液晶畴的放射状倾斜取向变得更稳定，抑制了因对液晶层的应力施加导致的显示品质的下降(例如残像减少的发生)。
通过在与单位实心部的中央附近对应的区域中设置取向限制结构，由于可固定放射状倾斜取向的中心轴的位置，故有效地提高了对放射状倾斜取向的应力的耐性。
在与单位实心部对应地形成的液晶畴内，如果设定因取向限制结构产生的取向限制方向使其与因倾斜电场产生的放射状倾斜取向的方向吻合，则增加了取向的连续性和稳定性，提高了显示品质和响应特性。
取向限制结构至少在施加电压的状态下可得到若发挥取向限制力则可稳定取向的效果，但如果采用即使在未施加电压的状态下也发挥取向限制力的结构，则与施加电压的大小无关地可得到能稳定取向的优点。由于即使取向限制结构的取向限制力比较弱也能起到效果，故即使是比像素的大小小的结构也能充分地稳定取向。因而，由于取向限制结构只要呈现比因具有单位实心部的像素电极产生的取向限制力弱的取向限制力即可，故可使用各种各样的结构来实现。
取向限制结构例如是在基板的液晶层一侧突出的凸部。凸部即使在未施加电压的状态下也能呈现取向限制力。此外，由于这样的凸部可用简单的工艺制造，故从生产效率的观点来看，也是较为理想的。
但是，由于使用在未施加电压的状态下液晶分子对基板面实质上垂直地取向的垂直取向型的液晶层，故如果使用即使在未施加电压的状态下也呈现取向限制力的取向限制结构，则就伴随有显示品质的下降。但是，由于即使取向限制结构的取向限制力比较弱也能起到效果，故即使是比像素的大小小的结构也能充分地稳定取向，故在未施加电压时的显示品质的下降实质上有时也不会成为问题。根据液晶显示装置的用途(例如，从外部施加的应力的大小)或电极的结构(因像素电极产生的取向限制力的强度)，有时设置呈现比较强的取向限制力的取向限制结构。在这样的情况下，为了抑制因取向限制结构导致的显示品质的下降，也可设置遮光层。此外，在该情况下，也可使辅助电容的一部分与取向限制结构重叠，起到遮光层的功能。通过作成这样的结构，在不伴随亮度的多余的下降的情况下，可确保充分地大的电容值。
此外，通过作成液晶畴采取涡旋状的放射状倾斜取向状态的结构，在取向更稳定的同时，实现了光滑的均匀的显示，响应速度提高了。例如通过使用在具有负的介电常数各向异性的向列液晶材料中添加了旋光性(chiral)试剂的材料来实现涡旋状的放射状倾斜取向状态。根据所使用的旋光性试剂的种类来决定成为右旋转的涡旋状还是成为左旋转的涡旋状。
在本发明的另一液晶显示装置中，按每个像素区域中被设置的像素电极具有开口部或缝隙，液晶层在未施加电压的状态下采取垂直取向状态，而且，在施加电压的状态下利用在开口部或缝隙的边缘部上生成的倾斜电场被取向限制，利用这一点来进行显示。在本发明的另一液晶显示装置中，由于辅助电容的至少一部分与像素电极的开口部或缝隙重叠，可抑制因在典型的情况下包含遮光性的部件而构成的辅助电容引起的有效开口率(透射率)的下降，可增大有助于显示的区域(像素电极中的存在导电膜的部分)的面积。因此，实现了明亮的显示。
从谋求开口率的充分的提高的观点来看，最好辅助电容的尽可能多的部分与开口部或缝隙重叠。具体地说，辅助电容的大于等于1/4的重叠是较为理想的，辅助电容的大于等于1/2的重叠更为理想，辅助电容的大致全部重叠最为理想。
作为电连接到像素电极上的开关元件，例如可使用薄膜晶体管。
在典型的情况下，辅助电容具有辅助电容布线、与辅助电容布线对置并电连接到薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极和设置在辅助电容布线与辅助电容电极之间的第1绝缘层。
具有像素电极的基板还具有至少覆盖薄膜晶体管和辅助电容电极的第2绝缘层，如果采用在该第2绝缘层上形成了像素电极的结构，则可将像素电极设置成与薄膜晶体管或布线部分地重叠，可谋求进一步的开口率的提高。
为了生成在进行取向限制方面充分的强度的倾斜电场，最好将第2绝缘层作成厚膜。将构成辅助电容的辅助电容电极电连接到薄膜晶体管的漏电极上，使辅助电容电极的电位与像素电极的导电膜的电位实质上相同。因此，如果辅助电容电极的一部分与开口部或缝隙重叠，则在施加电压时生成的等电位线在开口部或缝隙中不充分地下落，有时在开口部或缝隙的边缘部上未生成充分的强度的倾斜电场。如果将第2绝缘层作成厚膜，则由于充分增大第2绝缘膜产生的压降，在开口部或缝隙中可使等电位线充分的下落，故可在开口部或缝隙的边缘部上生成充分的强度的倾斜电场。此外，通过将第2绝缘层作成厚膜，由于可实质上使第2绝缘层的液晶层一侧的表面为平坦的，故可防止在其上形成的像素电极上发生等级差别。为了得到充分强的取向限制力，第2绝缘层的厚度大于等于1μm是较为理想的，大于等于2.5μm则更为理想。
如果由树脂材料(例如具有感光性的透明树脂材料)形成第2绝缘层，则第2绝缘层的厚膜化变得容易。
附图的简单的说明
图1(a)和(b)是示意性地示出本发明的液晶显示装置100的一个像素区域的结构的图，图1(a)是俯视图，图1(b)是沿图1(a)中的1B-1B’线的剖面图。
图2(a)和(b)是示出对液晶显示装置100的液晶层施加了电压的状态的图，图2(a)示意性地示出了取向开始变化的状态(ON初始状态)，图2(b)示意性地示出了稳定状态。
图3(a)～图3(d)是示意性地示出电力线与液晶分子的取向的关系的图。
图4(a)～图4(c)是示意性地示出本发明的液晶显示装置100中的从基板法线方向看到的液晶分子的取向状态的图。
图5(a)～图5(c)是示意性地示出液晶分子的放射状倾斜取向的例子的图。
图6(a)和图6(b)是示意性地示出本发明的液晶显示装置中使用的其它的像素电极的俯视图。
图7(a)和图7(b)是示意性地示出本发明的液晶显示装置中使用的其它的像素电极的俯视图。
图8(a)和图8(b)是示意性地示出本发明的液晶显示装置中使用的其它的像素电极的俯视图。
图9是示意性地示出本发明的液晶显示装置中使用的其它的像素电极的俯视图。
图10(a)和图10(b)是示意性地示出本发明的液晶显示装置中使用的其它的像素电极的俯视图。
图11(a)是示意性地示出图1(a)中示出的模式的单位格子的图，图11(b)是示意性地示出图9中示出的模式的单位格子的图，图11(c)是示出间距p与实心部面积比率的关系的曲线图。
图12(a)和图12(b)是示意性地示出本发明的液晶显示装置100的一个像素区域的结构的图，图12(a)是俯视图，图12(b)是沿图12(a)中的12B-12B’线的剖面图。
图13是示出本发明的液晶显示装置100的等效电路的图。
图14(a)和图14(b)是示意性地示出具备薄膜作为第2绝缘层的液晶显示装置的剖面图。
图15(a)和图15(b)是示意性地示出本发明的另一液晶显示装置200的一个像素区域的结构的图，图15(a)是俯视图，图15(b)是沿图15(a)中的15B-15B’线的剖面图。
图16是示意性地示出本发明的另一液晶显示装置300的一个像素区域的结构的图。
图17(a)～图17(d)是示意性地示出具有取向限制结构28的对置基板400b的图。
图18(a)、图18(b)和图18(c)是示意性地示出具有取向限制结构的液晶显示装置400的一个像素区域的剖面结构的图，图18(a)示出了未施加电压的状态，图18(b)示出了取向开始变化的状态(ON初始状态)，图18(c)示出了稳定状态。
图19(a)和图19(b)是示意性地示出本发明的另一液晶显示装置500的一个像素区域的结构的图，图19(a)是俯视图，图19(b)是沿图19(a)中的19B-19B’线的剖面图。
图20(a)～图20(d)是说明液晶分子30a的取向与具有垂直取向性的表面的形状的关系用的示意图。
图21(a)和图21(b)是示出对液晶显示装置500的液晶层30施加了电压的状态的图，图21(a)示意性地示出了取向开始变化的状态(ON初始状态)，图21(b)示意性地示出了稳定状态。
图22(a)、图22(b)和图22(c)是开口部和凸部的配置关系不同的液晶显示装置500A、500B和500C的示意性的剖面图。
图23是示意性地示出液晶显示装置500的剖面结构的图，是沿图19(a)中的23A-23A’线的剖面图。
图24(a)和图24(b)是示意性地示出本发明的另一液晶显示装置500D的一个像素区域的结构的图，图24(a)是俯视图，图24(b)是沿图24(a)中的24B-24B’线的剖面图。
图25(a)、图25(b)和图25(c)是示意性地示出具备2层结构电极的液晶显示装置600的一个像素区域的剖面结构的图，图25(a)示出了未施加电压的状态，图25(b)示出了取向开始变化的状态(ON初始状态)，图25(c)示出了稳定状态。
图26是示意性地示出具备2层结构电极的液晶显示装置600的一个像素区域的剖面结构的图。
图27(a)和图27(b)是示意性地示出本发明的另一液晶显示装置700的一个像素区域的结构的图，图27(a)是俯视图，图27(b)是沿图27(a)中的27B-27B’线的剖面图。
用于实施发明的最佳方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
首先，说明本发明的液晶显示装置具有的电极结构及其作用。在以下，关于使用了薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵型液晶显示装置说明本发明的实施方式。此外，在以下，以透视型液晶显示装置为例说明本发明的实施方式，但本发明不限于此，可应用于反射型液晶显示装置或透射反射两用型液晶显示装置。
再有，在本申请的说明书中，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，R、G、B的「像素」与1个「像素」相对应。在典型的情况下，像素区域由像素电极和与像素电极对置的对置电极来规定。在设置超黑矩阵的结构中，严格地说，根据应显示的状态施加电压的区域中与超黑矩阵的开口部对应的区域与像素区域相对应。
参照图1(a)和(b)，说明本发明的实施方式的液晶显示装置100的1个像素区域的结构。在以下，为了说明的简单起见，省略滤色器或超黑矩阵。此外，在以下的图中，用相同的参照符号示出具有与液晶显示装置100的构成要素实质上相同的功能的构成要素，省略其说明。图1(a)是从基板法线方向看的俯视图，图1(b)相当于沿图1(a)中的1B-1B’线的剖面图。图1(b)示出了未对液晶层施加电压的状态。
液晶显示装置100具有有源矩阵基板(以下称为「TFT基板」)100a、对置基板(也称为「滤色器基板」)100b和设置在TFT基板100a与对置基板100b之间的液晶层30。液晶层30的液晶分子30a具有负的介电常数各向异性，由于作为设置在TFT基板100a与对置基板100b的液晶层30一侧的表面上的垂直取向层的垂直取向膜(未图示)的缘故，在未对液晶层30施加电压时，如图1(b)中所示，相对垂直取向膜的表面垂直地取向。此时，称为液晶层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根据垂直取向膜的种类或液晶材料的种类有时自垂直取向膜的表面(基板的表面)的法线有一些倾斜。一般来说，将液晶分子轴(也称为「轴方位」)相对于垂直取向膜的表面以约大于等于85°的角度取向的状态称为垂直取向状态。
液晶显示装置100的TFT基板100a具有透明基板(例如玻璃基板)11和在其表面上形成的像素电极14。对置基板100b具有透明基板(例如玻璃基板)21和在其表面上形成的对置电极22。根据对被配置成隔着液晶层30互相对置的像素电极14和对置电极22施加的电压，每个像素区域中的液晶层30的取向状态变化。利用透过液晶层30的光的偏振状态或量伴随液晶层30的取向状态的变化而变化的现象来进行显示。
液晶显示装置100具有的像素电极14具有多个开口部14a和实心部14b。开口部14a指的是除去了由导电膜(例如ITO膜)形成的像素电极14内的导电膜的部分，实心部14b指的是导电膜存在的部分(开口部14a以外的部分)。在每1个像素电极中形成了多个开口部14a，但由基本上连续的单一的导电膜形成了实心部14b。
将多个开口部14a配置成其中心形成正方格子，由中心位于形成1个单位格子的4个格子点上的4个开口部14a实质上包围的实心部(称为「单位实心部」)14b’具有大致圆形的形状。各自的开口部14a具有4个4分之1的圆弧状的边(边缘)，而且，是在其中心具有4次旋转轴的大致星形。在此，为了在像素区域的整个区域中使取向稳定，到像素电极14的端部为止形成了单位格子。即，如图所示，像素电极14的端部被构图为相当于位于像素电极14的中央部的开口部14a的约2分之1(与边对应的区域)和约4分之1(与角对应的区域)的形状，在像素电极14的端部上也配置了开口部14a。
位于像素区域的中央部的开口部14a实质上以相同的形状具有相同的大小，位于由开口部14a形成的单位格子内的单位实心部14b’呈大致圆形，实质上以相同的形状具有相同的大小。互相邻接的单位实心部14b’互相连接，构成了实质上起到单一的导电膜的功能的实心部14b。
如果在具有上述那样的结构的像素电极14与对置电极22之间施加电压，则由于在开口部14a的边缘部上生成的倾斜电场的缘故，形成分别具有放射状倾斜取向的多个液晶畴。在与各自的开口部14a对应的区域和与单位格子内的单位实心部14b’对应的区域中分别逐一地形成液晶畴。
在此例示了正方形的像素电极14，但像素电极14的形状不限于此。由于像素电极14的一般的形状近似于矩形(包括正方形和长方形)，故可有规则地将开口部14a排列成正方格子状。即使像素电极14具有矩形以外的形状，如果有规则地(例如，如例示那样成为正方格子状)配置开口部14a以便在像素区域内的整个区域中形成液晶畴，则也能得到本发明的效果。
此外，在此例示了在1个像素区域中具有多个开口部14a的结构，但也可只设置1个开口部而在1个像素区域中形成多个液晶畴。例如，着眼于用由图1(a)中示出的虚线分割的4个单位构成的正方形的区域，如果将其看作1个像素电极，则该像素电极由1个开口部14a和在其周边配置的4个单位实心部14b’构成，但在施加电压时形成采取放射状倾斜取向的5个液晶畴。
再者，即使不形成开口部14a，也可在1个像素区域中形成多个液晶畴。例如，着眼于互相邻接的2个单位，如果将其考虑为1个像素电极，则该像素电极由2个单位实心部14b’构成，没有开口部14a，但在施加电压时形成采取放射状倾斜取向的2个液晶畴。这样，如果像素电极至少具有在施加电压时形成采取放射状倾斜取向的多个液晶畴那样的的单位实心部14b’(换言之，如果具有这样的外形)，则由于可得到像素区域内的液晶分子30a的取向的连续性，故与单位实心部14b’对应地形成的液晶畴的放射状倾斜取向是稳定的。
参照图2(a)和(b)说明利用上述的倾斜电场形成液晶畴的机理。图2(a)和(b)分别示出了对图1(b)中示出的液晶层30施加了电压的状态，图2(a)示意性地示出了根据对液晶层30施加的电压液晶分子30a开始变化的状态(ON初始状态)，图2(b)示意性地示出了根据被施加的电压变化的液晶分子30a的取向达到了稳定状态的状态。图2(a)和(b)中的曲线EQ表示等电位线EQ。
在像素电极14与对置电极22为相同的电位时(未对液晶层30施加电压的状态)，如图1(a)中所示，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。
如果对液晶层30施加电压，则形成用图2(a)中示出的等电位线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14b与对置电极22之间的液晶层30内相对于实心部14b和对置电极22的表面平行，在与像素电极14的开口部14a对应的区域中下落，在开口部14a的边缘部(包含开口部14a的边界(外延)的开口部14a的内侧周边)EG上的液晶层30内形成用倾斜的等电位线EQ表示的倾斜电场。
欲使液晶分子30a的轴方位取向为相对于等电位线EQ平行(与电力线垂直)的转矩作用于具有负的介电常数各向异性的液晶分子30a。因而，边缘部EG上的液晶分子30a如图2(a)中用箭头所示那样，在图中的右侧边缘部EG中在顺时针旋转方向上倾斜(旋转)，在图中的左侧边缘部EG中在逆时针旋转方向上倾斜(旋转)，与等电位线EQ平行地取向。
在此，参照图3详细地说明液晶分子30a的取向的变化。
如果在液晶层30中生成电场，则欲使液晶分子30a的轴方位取向为相对于等电位线EQ平行的转矩作用于具有负的介电常数各向异性的液晶分子30a。如图3(a)中所示，如果发生用相对于液晶分子30a的轴方位垂直的等电位线EQ表示的电场，则在顺时针旋转或逆时针旋转的方向上使之倾斜的转矩以相等的概率作用于液晶分子30a。因而，在处于互相对置的平行平板型配置的电极间的液晶层30内，混合地存在受到顺时针旋转方向的转矩的液晶分子30a和受到逆时针旋转方向的转矩的液晶分子30a。其结果，有时不是平稳地引起朝向与对液晶层30施加的电压对应的取向状态的变化。
如图2(a)中所示，如果本发明的液晶显示装置100的开口部14a的边缘部EG中发生用相对于液晶分子30a的轴方位倾斜的等电位线EQ表示的电场(倾斜电场)，则如图3(b)中所示，液晶分子30a在与等电位线EQ成为平行用的倾斜量少的方向(在图示的例子中是逆时针旋转方向)上倾斜。此外，位于发生用相对于液晶分子30a的轴方位为垂直方向的等电位线EQ表示的电场的区域中的液晶分子30a，如图3(c)中所示，在与位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a相同的方向上倾斜，以使与位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a的取向成为连续的(吻合)。如图3(d)中所示，如果施加形成等电位线EQ连续的凹凸形状的电场，则位于平坦的等电位线EQ上的液晶分子30a以与由位于各自的倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a限制的取向方向吻合的方式取向。再有，所谓「位于等电位线EQ上」，意味着「位于用等电位线EQ表示的电场内」。
如上所述，如果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而达到稳定状态，则成为在图2(b)中示意性地示出的取向状态。由于位于开口部14a的中央附近的液晶分子30a大致同等地受到开口部14a的互相对置的两侧的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响，故保持相对于等电位线EQ垂直的取向状态，离开了开口部14a的中央的区域的液晶分子30a分别受到接近的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响而倾斜，形成关于开口部14a的中心SA对称的倾斜取向。该取向状态如果从与液晶显示装置100的显示面垂直的方向(与基板11和21垂直的方向)来看，液晶分子30a的轴方位处于关于开口部14a的中心以放射状取向的状态(未图示)。因此，在本说明书中，将这样的取向状态称为「放射状倾斜取向」。此外，将关于1个中心采取放射状倾斜取向的液晶层的区域称为液晶畴。
即使在与利用开口部14a实质上包围的单位实心部14b’对应的区域中，也形成液晶分子30a采取放射状倾斜取向的液晶畴。与单位实心部14b’对应的区域的液晶分子30a受到开口部14a的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响，采取关于单位实心部14b’的中心SA(与开口部14a形成的单位格子的中心相对应)对称的放射状倾斜取向。
在单位实心部14b’中形成的液晶畴中的放射状倾斜取向与在开口部14a中形成的放射状倾斜取向是连续的，都这样来取向，使之与开口部14a的边缘部EG的液晶分子30a的取向吻合。在开口部14a中形成的液晶畴内的液晶分子30a以上侧(基板100b一侧)打开的圆锥状取向，在单位实心部14b’中形成的液晶畴内的液晶分子30a以下侧(基板100a一侧)打开的圆锥状取向。这样，由于在开口部14a中形成的液晶畴和在单位实心部14b’中形成的液晶畴中形成的放射状倾斜取向互相连续，故在这些部分的边界上不形成向错线(取向缺陷)，由此，不引起因向错线的发生导致的显示品质的下降。
为了在全方位中改善液晶显示装置的显示品质的视角依存性，在各自的像素区域内沿全部的方位角方向分别取向的液晶分子的存在概率最好具有旋转对称性，具有轴对称性则更为理想。即，最好配置成在整个像素区域中形成的液晶畴具有旋转对称性，进而具有轴对称性。但是，不一定需要在整个像素区域中具有旋转对称性，作为排列成具有旋转对称性(或轴对称性)的液晶畴(例如，以正方格子状排列的多个液晶畴)的集合体形成像素区域的液晶层即可。因而，在像素区域中形成的多个开口部14a的配置也不一定需要在整个像素区域中具有旋转对称性，作为排列成具有旋转对称性(或轴对称性)的开口部(例如，以正方格子状排列的多个开口部)的集合体来表示即可。当然，被多个开口部14a实质上包围的单位实心部14b’的配置也是同样的。此外，由于各自的液晶畴的形状也最好具有旋转对称性、进而具有轴对称性，故各自的开口部14a和单位实心部14b’的形状也最好具有旋转对称性、进而具有轴对称性。
再有，对开口部14a的中央附近的液晶层30未施加充分的电压，有时开口部14a的中央附近的液晶层30无助于显示。即，即使开口部14a的中央附近的液晶层30的放射状倾斜取向有一些紊乱(例如，即使中心轴偏离开口部14a的中心)，有时显示品质也不下降。因而，至少将与单位实心部14b’对应地形成的液晶畴配置成具有旋转对称性、进而具有轴对称性即可。
如参照图2(a)和(b)说明的那样，本发明的液晶显示装置100的像素电极14具有多个开口部14a，在像素区域内的液晶层30内形成用具有倾斜的区域的等电位线EQ表示的电场。在未施加电压时处于垂直取向状态的液晶层30内的具有负的介电常数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的取向变化为触发而改变取向方向，在开口部14a和实心部14b中形成具有稳定的放射状倾斜取向的液晶畴。通过该液晶畴的液晶分子的取向随对液晶层施加的电压而变化来进行显示。
说明本实施方式的液晶显示装置100具有的像素电极14所具有的开口部14a的形状(从基板法线方向看的形状)及其配置。
液晶显示装置的显示特性起因于液晶分子的取向状态(光学的各向异性)而显示出方位角依存性。为了减少显示特性的方位角依存性，液晶分子最好相对于全部的方位角以同等的概率取向。此外，各自的像素区域内的液晶分子相对于全部的方位角以同等的概率取向则更为理想。因而，开口部14a最好具有形成液晶畴那样的形状，以便各自的像素区域内的液晶分子30a相对于全部的方位角以同等的概率取向。具体地说，开口部14a的形状最好具有以各自的中心(法线方向)为对称轴的旋转对称性(最好是大于等于2次旋转轴的对称性)，此外，最好将多个开口部14a配置成具有旋转对称性。此外，被这些开口部实质上包围的单位实心部14b’的形状最好也具有旋转对称性，最好将单位实心部14b’也配置成具有旋转对称性。
但是，不一定需要在整个像素区域中将开口部14a或单位实心部14b’配置成具有旋转对称性，如图1(a)中所示，如果例如以正方格子(具有4次旋转轴的对称性)为最小单位，如果利用这些组合构成像素区域，则可在整个像素区域中相对于全部的方位角实质上以同等的概率使液晶分子取向。
参照图4(a)～图4(c)说明以正方格子状排列了具有旋转对称性的大致星形的开口部14a和大致圆形的单位实心部14b’的情况的液晶分子30a的取向状态。
图4(a)～图4(c)分别示意性地示出了从基板法线方向看的液晶分子30a的取向状态。在图4(b)和图4(c)等示出从基板法线方向看的液晶分子30a的取向状态的图中，示出了液晶分子30a以下述的方式倾斜了，即，以涂黑的方式示出了描绘成椭圆状的液晶分子30a的尖端的一端与另一端相比，接近于设置了具有开口部14a的像素电极14的基板一侧。在以下的图中，也是同样的。在此，说明图1(a)中示出的像素区域内的1个单位格子(由4个开口部14a形成)。图4(a)～图4(c)中的沿对角线的剖面分别与图1(b)、图2(a)和(b)相对应，一起参照这些图进行说明。
在像素电极14与对置电极22的电位相同时，即在未对液晶层30施加电压的状态下，由设置在TFT基板100a和对置基板100b的液晶层30一侧表面上的垂直取向层(未图示)限制了取向方向的液晶分子30a，如图4(a)中所示，采取垂直取向状态。
如果对液晶层30施加电场而发生用图2(a)中示出的等电位线EQ表示的电场，则在具有负的介电常数各向异性的液晶分子30a中发生轴方位与等电位线EQ变成平行的转矩。如参照图3(a)和(b)已说明的那样，用相对于液晶分子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来说，因为液晶分子30a倾斜(旋转)的方向未唯一确定(图3(a))，故不容易引起取向的变化(倾斜或旋转)，与此相对，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，因为倾斜(旋转)的方向唯一确定，故容易引起取向的变化。因而，如图4(b)中所示那样，从液晶分子30a的分子轴相对于等电位线EQ倾斜的开口部14a的边缘部起，液晶分子30a开始倾斜。然后，如参照图3(c)已说明的那样，周围的液晶分子30a也倾斜，以便取得与开口部14a的边缘部的倾斜的液晶分子30a的取向的吻合性，在图4(c)中示出的那样的状态下，液晶分子30a的轴方位是稳定的(放射状倾斜取向)。
这样，如果是开口部14a具有旋转对称性的形状，则由于像素区域内的液晶分子30a在施加电压时液晶分子30a从开口部14a的边缘部朝向开口部14a的中心倾斜，故来自边缘部的液晶分子30a的取向限制力得到平衡的开口部14a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，可得到其周围的液晶分子30a以开口部14a的中心附近的液晶分子30a为中心呈放射状地连续地倾斜的状态。
此外，与被排列成正方格子状的4个大致星形的开口部14a包围的大致圆形的单位实心部14b’对应的区域的液晶分子30a也倾斜，以便与因在开口部14a的边缘部上生成的倾斜电场而倾斜的液晶分子30a的取向吻合。来自边缘部的液晶分子30a的取向限制力得到平衡的单位实心部14b’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，可得到其周围的液晶分子30a以单位实心部14b’的中心附近的液晶分子30a为中心呈放射状地连续地倾斜的状态。
这样，如果在整个像素区域中将液晶分子30a采取放射状倾斜取向的液晶畴排列成正方格子状，则各自的轴方位的液晶分子30a的存在概率就具有旋转对称性，由此，可实现相对于所有的视角方向呈光滑的高品质的显示。为了减少具有放射状倾斜取向的液晶畴的视角依存性，液晶畴最好具有高的旋转对称性(大于等于2次旋转对称性是较为理想的，大于等于4次旋转对称性则更为理想。)。此外，为了减少像素区域整体的视角依存性，在像素区域中形成的多个液晶畴最好构成用具有高的旋转对称性(大于等于2次旋转对称性是较为理想的，大于等于4次旋转对称性则更为理想。)的单位(例如单位格子)的组合表示的排列。
再有，关于液晶分子30a的放射状倾斜取向，与图5(a)中示出的单纯的放射状倾斜取向相比，图5(b)和(c)中示出的那样的左旋转或右旋转的涡旋状的放射状倾斜取向是稳定的。该涡旋状取向不象通常的扭曲取向那样沿液晶层30的厚度方向液晶分子30a的取向方向以螺旋状变化，如果在微小区域中看，液晶分子30a的排列方向沿液晶层30的厚度方向几乎不变化。即，即使在液晶层30的厚度方向的任个位置的剖面(与层面平行的面内的剖面)中都处于与图5(b)和(c)相同的取向状态，几乎不产生沿液晶层30的厚度方向的扭曲变形。但是，如果看液晶畴的整体，则发生了某种程度的扭曲变形。
如果使用对具有负的介电常数各向异性的向列液晶材料添加了旋光性试剂的材料，则在施加电压时，液晶分子30a以开口部14a和单位实心部14b’为中心，采取图5(b)和(c)中示出的左旋转或右旋转的涡旋状放射状倾斜取向。根据所使用的旋光性试剂的种类来决定是右旋转还是左旋转。因而，通过在施加电压时使开口部14a内的液晶层30进行涡旋状放射状倾斜取向，由于可在全部的液晶畴内使围绕放射状倾斜的液晶分子30a的在基板面上垂直地竖立的液晶分子30a的周围的方向为恒定，故可实现光滑的均匀的显示。再者，由于确定了围绕在基板面上垂直地竖立的液晶分子30a的周围的方向，故对液晶层30施加了电压时的响应速度也提高了。
如果添加旋光性试剂，则进而如通常的扭曲取向那样，沿液晶层30的厚度方向液晶分子30a的取向以螺旋状变化。在沿液晶层30的厚度方向液晶分子30a的取向不以螺旋状变化的取向状态下，由于相对于偏振片的偏振轴在垂直方向或平行方向上取向的液晶分子30a不对入射光提供相位差，故通过这样的取向状态的区域的入射光无助于透射率。对此，在沿液晶层30的厚度方向液晶分子30a的取向以螺旋状变化的取向状态下，与偏振片的偏振轴在垂直方向或平行方向上取向的液晶分子30a也对入射光提供相位差，同时也可利用光的旋光性。因而，由于通过这样的取向状态的区域的入射光也有助于透射率，故可得到能进行明亮的显示的液晶显示装置。
在图1(a)中，示出了开口部14a具有大致星形、单位实心部14b’具有大致圆形、将这些部分排列成正方格子状的例子，但开口部14a和单位实心部14b’的形状以及其配置不限于上述的例子。
在图6(a)和图6(b)中分别示出具有不同的形状的开口部14a和单位实心部14b’的像素电极14A和14B的俯视图。
在图6(a)和图6(b)中分别示出的像素电极14A和14B的开口部14a和单位实心部14b’具有图1(a)中示出的像素电极的开口部14a和单位实心部14b’畸变的形状。像素电极14A和14B的开口部14a和单位实心部14b’具有2次旋转轴(没有4次旋转轴)，以形成长方形的单位格子的方式有规则地被排列。开口部14a都具有畸变的星形，单位实心部14b’都具有大致椭圆形(畸变的圆形)。即使使用像素电极14A和14B，也能得到显示品质高、在视角特性方面优良的液晶显示装置。
再者，也可使用图7(a)和图7(b)中分别示出的那样的像素电极14C和14D。
将像素电极14C和14D的大致十字的开口部14a配置成正方格子状，以使单位实心部14b’称为大致正方形。当然，也可使其变形，配置成形成长方形的单位格子。这样，即使有规则地排列大致矩形(假定矩形包含正方形和长方形)，也能得到显示品质高、在视角特性方面优良的液晶显示装置。
但是，从使放射状倾斜取向稳定的观点来看，开口部14a和/或单位实心部14b’的形状与大致矩形相比成为大致圆形或大致椭圆形是较为理想的。由于能使放射状倾斜取向稳定，故是较为理想的。这是因为，如果开口部14a和/或单位实心部14b’的形状是大致圆形或大致椭圆形，则由于开口部14a的边(单位实心部14b’的边)连续地(平滑地)变化，故液晶分子30a的取向方向也连续地(平滑地)变化。
另一方面，从实现明亮的显示的观点来看，单位实心部14b’的形状最好接近于大致矩形。这是因为，如果单位实心部14b’的形状是大致矩形，则可提高像素区域内的实心部14b的面积比率，由于可增大直接受到由电极生成的电场的影响的液晶层的面积，故可提高有效开口率。
从上述的液晶分子30a的取向方向的连续性的观点来看，可考虑图8(a)和(b)中示出的像素电极14E和14F。图8(a)中示出的像素电极14E是图1(a)中示出的像素电极14的变形例，具有只由4个圆弧构成的开口部14a。此外，图8(b)中示出的像素电极14F是图7(b)中示出的像素电极14D的变形例，用圆弧形成了开口部14a的单位实心部14b’一侧。像素电极14E和14F具有的开口部14a和单位实心部14b’都具有4次旋转轴，而且，被排列成正方格子状(具有4次旋转轴)，但也可如图6(a)和图6(b)中示出的那样，使开口部14a的单位实心部14b’的形状变形，作成具有2次旋转轴的形状，配置成形成长方形的格子(具有2次旋转轴)。
在上述的例子中，说明了形成大致星形或大致十字形的开口部14a、将单位实心部14b’的形状作成了大致圆形、大致椭圆形、大致正方形(矩形)和去掉了角的大致矩形的结构。对此，也可使开口部14a与单位实心部14b’的关系负-正反转。例如，在图9中示出具有对图1(a)中示出的像素电极14的开口部14a和单位实心部14b’进行了负-正反转的图形的像素电极14G。这样，具有进行了负-正反转的图形的像素电极14G也具有与图1中示出的像素电极14实质上同样的功能。再有，在如图10(a)和(b)中分别示出的像素电极14H和14I那样，开口部14a和单位实心部14b’都是大致正方形的情况下，即使进行负-正反转，有时也成为与原来的图形相同的图形。
在如图9中示出的图形那样使图1(a)中示出的图形负-正反转的情况下，也最好在像素电极14的边缘部上形成开口部14a的一部分(约2分之1或约4分之1)，以便形成具有旋转对称性的单位实心部14b’。通过作成这样的图形，即使在像素区域的边缘部上，也与像素区域的中央部同样，可得到因倾斜电场产生的效果，在整个像素区域中可实现稳定的放射状倾斜取向。
其次，以图1(a)的像素电极14和具有使像素电极14的开口部14a和单位实心部14b’的图形负-正反转的图形的图9中示出的像素电极14G为例，说明应采用负-正反转图形的哪一种。
即使采用负-正的任一个图形，开口部14a的边的长度在任一个图形中也是相同的。因而，在生成倾斜电场这样的功能中，没有因这些图形产生的差别。但是，单位实心部14b’的面积比率(对于像素电极14的整个面积的比率)在两者之间可以是不同的。即，生成在液晶层的液晶分子中采用的电场的实心部14b(实际上导电膜存在的部分)的面积可以是不同的。
由于对在开口部14a中形成的液晶畴施加的电压比对在实心部14b中形成的液晶畴施加的电压低，故例如如果进行常黑模式的显示，则在开口部14a中形成的液晶畴变暗。即，成为若开口部14a的面积比率高则显示亮度下降的趋势。因而，实心部14b的面积比率高是较为理想的。
在图1(a)的图形和图9的图形的任一个中，实心部14b的面积比率是否变高依赖于单位格子的间距(大小)。
图11(a)示出了图1(a)中所示的图形的单位格子，图11(b)示出了图9中所示的图形的单位格子(但是，将开口部14a定为中心)。再有，在图11(b)中省略了图9中的起到单位实心部14b’的相互连接的作用的部分(从圆形部延伸到四方的分支部)。将正方单位格子的一边的长度(间距)定为p，将开口部14a或单位实心部14b’与单位格子的间隙的长度(单侧的间隔)定为s。
形成间距p和单侧间隔s的值不同的各种像素电极14，研究了放射状倾斜取向的稳定性。其结果，首先，使用具有图11(a)中示出的图形(以下称为「正型图形」)的像素电极14，发现了为了生成得到放射状倾斜取向所必要的倾斜电场，单侧间隔s必须大于等于约2.75μm。另一方面，关于具有图11(b)中示出的图形(以下称为「负型图形」)的像素电极14，发现了为了生成得到放射状倾斜取向所必要的倾斜电场，单侧间隔s必须大于等于约2.25μm。分别将单侧间隔s作为其下限值，研究了使间距p变化了时的实心部14b的面积比率。在表1和图11(c)中示出结果。
                表1
  间距p(μm)   实心部面积比率(％)
  正型(a)   负型(b)
  202530354045   41.347.852.455.858.460.5   52.947.243.340.438.236.4
  50   62.2   35.0
从表1和图11(c)可知，在间距p大于等于约25μm时，正型(图11(a))图形的实心部14b的面积比率提高了，如果比约25μm短，则负型(图11(b))图形的实心部14b的面积比率增大。因而，从显示亮度和取向的稳定性的观点来看，以间距p约25μm为边界，改变应采用的图形。例如，在宽度75μm的像素电极14的宽度方向上设置了小于等于3个单位格子的情况下，图11(a)中示出的正型图形是较为理想的，在设置了大于等于4个单位格子的情况下，图11(b)中示出的负型图形是较为理想的。即使在例示的图形以外的情况下，也可选择正型或负型的某一个使得实心部14b的面积比率增大。
如以下那样来求出单位格子的数目。对于像素电极14的宽度(横或纵)计算单位格子的尺寸，以便配置大于等于1个或2个的整数个单位格子，对于各自的单位格子尺寸计算实心部面积比率，选择实心部面积比率为最大的单位格子尺寸。但是，如果在正型图形的情况下单位实心部14b’的直径不到15μm、在负型图形的情况下开口部14a的直径不到15μm，则因倾斜电场产生的取向限制力下降，难以得到稳定的放射状倾斜取向。再有，这些直径的下限值是液晶层30的厚度为约3μm的情况，如果液晶层30的厚度比其薄，则即使单位实心部14b’和开口部14a的直径比上述的下限值更小，也能得到稳定的放射状倾斜取向，在液晶层30的厚度比其厚的情况下，为了得到稳定的放射状倾斜取向所必要的单位实心部14b’和开口部14a的下限值比上述的下限值大。
再有，如后述那样，通过在开口部14a的内侧形成凸部或在对置基板100b上形成凸部，可提高放射状倾斜取向的稳定性。上述的条件都是在未形成凸部的情况下的条件。
其次，参照图12(a)和(b)更详细地说明本发明的液晶显示装置100的结构。再有，在图12(a)中示出了没有开口部、其外形被规定为具有3个单位实心部14b’的像素电极14。
如图12(a)和(b)中所示，TFT基板100a具有设置在每个像素区域中的像素电极14、电连接到像素电极14上的薄膜晶体管(在此未图示)、电连接到薄膜晶体管上的扫描布线2和信号布线4。TFT基板100a还具有辅助电容布线6和与辅助电容布线6对置并电连接到薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极8。
在辅助电容布线6与辅助电容电极8之间，如图12(b)中所示，设置了第1绝缘层(第1层间绝缘膜)3。此外，设置了第2绝缘层(第2层间绝缘膜)7，使其覆盖上述的布线或薄膜晶体管，在该第2绝缘层7上形成了像素电极14。
利用像素电极14和对置电极22与液晶层30构成「液晶电容」，对于该「液晶电容」来说，利用辅助电容布线6和辅助电容电极8与第1绝缘层3构成「辅助电容」(也称为「蓄积电容」)。即，液晶显示装置100，如图13中示出等效电路那样，具有分别电连接到多个薄膜晶体管50上的像素电容40，该像素电容40具有液晶电容42、并联电连接在液晶电容42上的辅助电容44。如果只用液晶电容42来构成像素电容40，则由于因液晶电容42的漏泄电流的缘故电压下降，故为了抑制、防止这一点，设置了辅助电容44。
在典型的情况下，构成辅助电容44的辅助电容布线6和辅助电容电极8由具有遮光性的材料构成。在本实施方式中，通过对与薄膜晶体管50的栅电极G和扫描布线2相同的金属层(例如Al、Ta、W、ITO的单体或由这些金属的化合物构成的单层或叠层)进行构图来形成辅助电容布线6。此外，通过对与薄膜晶体管50的源电极S、漏电极D和信号布线4相同的金属层(例如Al、Ta、W、ITO的单体或由这些金属的化合物构成的单层或叠层)进行构图来形成辅助电容电极8。
在典型的情况下，第1绝缘层3是在TFT基板100a的大致整个面上形成使其覆盖薄膜晶体管50的栅电极G或扫描布线2的栅绝缘膜(例如SiN层、SiO2层)的一部分。此外，在本实施方式中，第2绝缘层7是由树脂材料形成使其覆盖薄膜晶体管50的源电极S、漏电极D、信号布线4和辅助电容电极8的膜(例如厚度为2.5μm～3.5μm的树脂膜)。
如图12(a)和(b)中所示那样，将辅助电容布线6、辅助电容电极8和第1绝缘层3设置成其大部分都位于2个单位实心部14b’之间。即，在本发明的液晶显示装置100中，辅助电容44的大部分位于像素区域中的未设置实心部14b的区域(在TFT基板100a未形成像素电极14的导电膜的区域)。因而，可抑制因在典型的情况下包含遮光性的部件而构成的辅助电容44引起的有效开口率(透射率)的下降，可增大有助于显示的实心部14b的面积。因此，实现了明亮的显示。
利用上述的结构来提高有效开口率这样的效果是在具备实现放射状倾斜取向用的电极结构的液晶显示装置中特异性地可得到的效果。这是因为，在实现放射状倾斜取向用的电极结构中，如参照图1～图11说明的那样，在像素电极14中形成了开口部14a或规定了像素电极14的外形以使其具有多个单位实心部14b’，在像素区域内以积极的方式形成不存在像素电极14的实心部14b(导电膜)的区域。对此，在一般的液晶显示装置(例如TN型的液晶显示装置)中，像素电极的形状与像素区域的形状大致相同(在典型的情况下是大致矩形)，即使在像素区域内使辅助电容的位置变化，也不能得到提高开口率的效果。在这样的液晶显示装置中，宁愿通过隔着绝缘膜将辅助电容布线与像素电极的一部分重叠来构成辅助电容。
此外，在本实施方式中，由于采用了TFT基板100a具有覆盖薄膜晶体管50或辅助电容电极8的第2绝缘层7、在该第2绝缘层7上形成了像素电极14的结构，可将像素电极14设置成部分地与薄膜晶体管50或扫描布线2、信号布线4等重叠，可谋求进一步的开口率的提高。
为了生成在得到放射状倾斜取向方面充分的强度的倾斜电场，最好将第2绝缘层7作成厚膜。构成辅助电容44的辅助电容电极8电连接到薄膜晶体管50的漏电极G上，其电位与像素电极14的实心部14b的电位实质上相同。因此，如果辅助电容电极8的一部分位于未设置实心部14b的区域中，则在施加电压时生成的等电位线EQ在未设置实心部14b的区域中未充分地下落，在单位实心部14b’的周边有时未生成充分的强度的倾斜电场。
如果将第2绝缘层7作成厚膜，则由于充分地增大因第2绝缘层7产生的电压降，在未设置实心部14b的区域中可使等电位线EQ充分地下落，故在单位实心部14b’的周边可生成充分的强度的倾斜电场。此外，通过将第2绝缘层7作成厚膜，由于可使第2绝缘层7的液晶层30一侧的表面实质上成为平坦的表面，故可防止在其上形成的像素电极14的实心部14b上发生等级差别。
对此，如果如图14(a)中所示那样，第2绝缘层7是薄膜(例如，由无机材料构成的薄膜)，则在实心部14b的周边上有时未生成充分的强度的倾斜电场。此外，在该情况下，在第2绝缘层7的液晶层30一侧的表面上发生反映辅助电容44的厚度的等级差别，在像素电极14的实心部14b上有时也发生了等级差别。再有，即使通过如图14(b)中所示那样以辅助电容44与实心部14b实质上不重叠的程度扩展单位实心部14b’的间隔，也能形成充分的强度的倾斜电场，但如果作成这样的结构，则结果由于实心部14b的面积比率下降了，故不能充分地得到提高有效开口率这样的效果。
为了得到充分地稳定的放射状倾斜取向，具体地说，第2绝缘层7的厚度大于等于1μm是较为理想的，大于等于2.5μm则更为理想。此外，如果由树脂材料(例如丙烯酸树脂等的具有感光性的透明树脂材料)形成第2绝缘层7，则容易实现第2绝缘层7的厚膜化。
再有，在图12(a)和(b)中例示了辅助电容44的大部分位于未设置实心部14b的区域内的情况，但本发明不限于此，通过辅助电容44的至少一部分位于未设置实心部14b的区域内，可得到提高开口率的效果。但是，从谋求开口率的充分的提高的观点来看，最好辅助电容44的尽可能多的部分位于未设置实心部14b的区域内。具体地说，辅助电容44的大于等于1/4位于未设置实心部14b的区域内是较为理想的，辅助电容44的大于等于1/2位于未设置实心部14b的区域内更为理想，辅助电容44的大致全部位于未设置实心部14b的区域内最为理想。
由于对辅助电容44要求的电容值随液晶显示装置的规格而不同，但使辅助电容44的全部的部分位于未设置实心部14b的区域内有时在设计上是困难的。在该情况下，也可根据需要适当地将辅助电容44与实心部14b重叠。为了得到所希望的电容值，可单纯地扩展辅助电容布线6或辅助电容电极8的宽度，但通过在辅助电容布线6或辅助电容电极8上形成分支结构，关于像素区域内的辅助电容44的配置可自由度高的设计，既可确保充分的电容值，又可得到充分的有效开口率。
在图15(a)和(b)中示意性地示出在辅助电容布线6或辅助电容电极8上形成了分支结构的液晶显示装置200。
如图15(a)和(b)中所示，辅助电容布线6具有与扫描布线2大致平行地延伸的布线主干部6a和从布线主干部6a延伸地设置的布线分支部6b。此外，辅助电容电极8具有隔着第1绝缘层与布线主干部6a对置的电极主干部8a和从电极主干部8a延伸地设置的电极分支部8b。
条状的布线主干部6a和长方形的电极主干部8a隔着第1绝缘层3互相对置，构成了辅助电容44的一部分。此外，布线分支部6b和电极分支部8b也隔着第1绝缘层3互相对置，构成了辅助电容44的一部分。在本实施方式中，延伸地设置了布线分支部6b和电极分支部8b，使其在单位实心部14b’的中央附近重叠。
在典型的情况下，在电极分支部8b上的第2绝缘层7中形成接触孔，在该接触孔内连接了像素电极14与电极分支部8b。即，像素电极14经电极分支部8b(辅助电容电极8)电连接到薄膜晶体管的漏电极上。
在液晶显示装置200中，如图15(a)和(b)中所示，辅助电容44的一部分，更具体地说，利用布线主干部6a以及电极主干部8a和位于这些之间的第1绝缘层3构成的电容的大部分位于未设置实心部14b的区域中。因此，与液晶显示装置100同样地可得到通过开口率的效果。
此外，在液晶显示装置200中，通过在辅助电容电极8上形成分支结构，在像素电极14的实心部14b中形成接触部，同时通过在辅助电容布线6上也形成分支结构，形成了与实心部14b重叠的电容(由布线分支部6b以及电极分支部8b和这些之间的第1绝缘层3构成的)。这样，也可根据需要形成与实心部14b重叠的电容。
接着，参照图16说明本发明的另一液晶显示装置300。再有，液晶显示装置300在像素电极14具有多个开口部14a这一点上与液晶显示装置100和200不同，但在呈现放射状倾斜取向用的取向限制力的方面没有不同。
液晶显示装置300的辅助电容布线6，如图16中所示，具有2个布线主干部6a。辅助电容布线6还具有从第1绝缘层3延伸地设置的、连接布线主干部6a相互间的布线分支部6b，辅助电容布线6的整体形状是梯子状。
此外，液晶显示装置300的辅助电容电极8，如图16中所示，具有分别与布线主干部6a对置的2个电极主干部8a。辅助电容电极8还具有从电极主干部8a延伸地设置的、连接电极主干部8a相互间的电极分支部8b，辅助电容电极8的整体形状是工的字状(H字状)。
即使在液晶显示装置300中，辅助电容的一部分也位于未设置实心部14b的区域中，由于辅助电容布线6和辅助电容电极8分别具有布线分支部6b和电极分支部8b，故可得到与液晶显示装置100或液晶显示装置200同样的效果。
再者，由于辅助电容布线6具有多个布线主干部6a，辅助电容电极8具有多个电极主干部8a，故可使布线主干部6a的各自的宽度和电极主干部8a的各自的宽度变窄，因此，可使由布线主干部6a和电极主干部8a(进而与位于这些之间的第1绝缘层)构成的辅助电容的大部分位于未设置实心部14b的区域中。这样，通过在辅助电容布线6上形成多个布线主干部6a、在辅助电容电极8上形成多个电极主干部8a，由于可进一步提高设计的自由度，使辅助电容44的更多的部分位于未设置实心部14b的区域内，故可实现更高的开口率的设计。
其次，参照图17(a)～(d)说明在对置基板上设置的取向限制结构。图17(a)～(d)是示意性地示出具有取向限制结构28的对置基板400b的图。图17(a)～(d)中示出的取向限制结构28起到以下作用，至少在像素电极14与对置电极22之间施加了电压的状态下，对液晶层30的液晶分子呈现取向限制力，使液晶层30的液晶分子30a呈放射状倾斜取向。由取向限制结构28产生的取向限制方向与在单位实心部14b’的周边生成的倾斜电场产生的取向限制方向吻合。
图17(a)中示出的取向限制结构28由对置电极22的开口部22a构成。再有，在对置基板300b的液晶层30的一侧的表面上设置了垂直取向膜(未图示)。
该取向限制结构28只在施加电压时呈现取向限制力。由于取向限制结构28对由像素电极14的实心部14b形成的液晶畴内的液晶分子作用取向限制力即可，故开口部22a的大小可比在像素电极14上设置的开口部14a小，此外，比单位实心部14b’(例如参照图1(a))小。例如，在小于等于开口部14a或单位实心部14b’的面积的一半的情况下，可得到充分的效果。在与像素电极14的单位实心部14b’的中央部对置的位置上设置对置电极22的开口部22a，由此，液晶分子的取向的连续性提高了，而且，可固定放射状倾斜取向的中心轴的位置。
这样，如果采用只在施加电压时呈现取向限制力的结构作为取向限制结构，则由于在未施加电压的状态下液晶层30的几乎全部的液晶分子30a采取垂直取向状态，故在采用了常黑模式的情况下，在黑显示的状态下，几乎不发生光漏泄，可实现良好的对比度。
但是，由于在未施加电压的状态下不发生取向限制力，故不形成放射状倾斜取向，此外，由于在施加电压低时取向限制力小，故如果对液晶面板施加过大的应力，则有时辨认到残像。
由于图17(b)～(d)中示出的取向限制结构28与电压的施加与否无关都呈现取向限制力，故可得到在全部的显示灰度中稳定的放射状倾斜取向，在抗应力的性能方面也优良。
首先，图17(b)中示出的取向限制结构28在对置电极22上具有由液晶层30一侧突出的凸部22b。在形成凸部22b的材料方面不作特别限制，但可使用树脂等的电介质材料容易地形成。再有，在对置基板400b的液晶层30一侧的表面上设置了垂直取向膜(未图示)。凹部22b利用其表面(具有垂直取向性)的形状效果，使液晶分子30a以放射状进行倾斜取向。图15(a)或图16中示出的凸部22b也具有同样的功能。此外，如果使用因热而变形的树脂材料，通过构图后的热处理，由于可容易地形成具有图17(b)中示出的那样的平缓的丘陵的剖面形状的凹部22b，故是较为理想的。如图示那样，具有带有顶点的平缓的剖面形状(例如球的一部分)的凹部22b或具有圆锥状的形状的凸部在固定放射状倾斜取向的中心位置的效果方面是良好的。
图17(c)中示出的取向限制结构28是利用在对置电极22下(基板21一侧)被形成的电介质层23中被设置的开口部(也可以是凹部)23a内的液晶层30一侧的水平取向性表面构成的。在此，通过只是不在开口部23a内形成在对置基板400b的液晶层30一侧形成的垂直取向膜24，使开口部23a内的表面成为水平取向性表面。也可代之以如图17(d)中所示那样只在开口部23a内形成水平取向膜25。
图17(d)中示出的水平取向膜例如也可如下述那样来形成，即，一度在对置基板200b的整个面上形成垂直取向膜24，通过有选择地对在开口部23a内存在的垂直取向膜24照射紫外线等，使垂直取向性下降。为了构成取向限制结构28所必要的水平取向性，没有必要如在TN型液晶显示装置中使用的取向膜那样预倾角(pretiltangle)角小，例如预倾角只要小于等于45°即可。
如图17(c)和(d)中所示，由于在开口部23a内的水平取向性表面上液晶分子30a要相对于基板面水平地取向，故形成与周围的垂直取向膜24上的垂直取向的液晶分子30a的取向保持连续性那样的取向，可得到图示的那样的放射状倾斜取向。
在对置电极22的表面上不设置凹部(利用电介质层的开口部形成的)的情况下，即使只通过有选择地在对置电极22的平坦面上设置水平取向性表面(电极的表面或水平取向膜等)也能得到放射状倾斜取向，但利用凹部的形状效果，可进一步使放射状倾斜取向变得稳定。
为了在对置基板400b的液晶层30一侧的表面上形成凹部，例如，如果使用滤色层或滤色层的覆盖涂层作为电介质层23，则由于不增加工艺，故是较为理想的。此外，由于图17(c)和(d)中示出的结构，如图17(a)中示出的结构那样，不存在经凹部22b对液晶层30施加电压的区域，故光的利用效率的下降少。
在图18(a)中示出具备上述的取向限制结构28的液晶显示装置400的剖面结构。再有，在图18(a)中，省略了TFT基板100a的辅助电容来示出。
液晶显示装置400具有：具有包含实心部14b的像素电极14的TFT基板100a；以及具有取向限制结构28的对置基板400b。在此，作为取向限制结构28，例示即使在未施加电压时也呈现取向限制力的结构(图17(b)～(d))，但也可使用图17(a)中示出的结构。此外，图18(a)中示出的TFT基板100a也可以是图15中示出的TFT基板200a。
将设置在对置基板400b上的取向限制结构28配置在与像素电极14的单位实心部14b’对应的区域，更具体地说，配置在对应于单位实心部14b’的中央附近。通过这样来配置，在对液晶层30施加了电压的状态、即在像素电极14与对置电极22之间施加了电压的状态下，由在实心部14b的周边生成的倾斜电场产生的取向限制方向与由取向限制结构28呈现的取向限制力产生的取向限制方向吻合，放射状倾斜取向变得稳定。在图18(a)～(c)中示意性地示出了该状况。图18(a)示出未施加电压时的状态，图18(b)示出在施加电压后取向开始变化的状态(ON初始状态)，图18(c)示意性地示出了电压施加中的稳定状态。
由取向限制结构(图17(b)～(d))产生的取向限制力，如图18(a)中所示那样，即使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。
如果开始施加电压，则发生用图18(b)中示出的那样的等电位线EQ表示的电场(由实心部14b产生的)，在与开口部14a和实心部14b对应的区域中形成液晶分子30a呈放射状倾斜取向的液晶畴，达到图18(c)中示出的那样的稳定状态。此时，各自的液晶畴内的液晶分子30a的倾斜方向与设置在对应的区域中的取向限制结构28的取向限制力产生的液晶分子30a的倾斜方向一致。
这样，通过在对置基板400b上设置取向限制结构28，可使由像素电极14形成的放射状倾斜取向状态变得更加稳定，可一致因对液晶单元的应力的施加等引起的显示品质的下降。
如果对处于稳定状态的液晶显示装置400施加应力，则液晶层30的放射状倾斜取向一度散开，但如果去掉应力，则由于由像素电极14和取向限制结构28产生的取向限制力作用于液晶分子30a，故恢复到放射状倾斜取向状态。因而，抑制了因应力产生的残像的发生。如果由取向限制结构28产生的取向限制力过强，则即使在未施加电压时也发生因放射状倾斜取向产生的阻滞，存在降低显示的对比度的危险，但由于由取向限制结构28产生的取向限制力具有使因像素电极14形成的放射状倾斜取向变得稳定和固定中心轴位置的效果即可，故强的取向限制力是没有必要的，用不发生使显示品质下降那样的阻滞的程度的取向限制力就是充分的。
例如，在采用图17(b)中示出的凹部22b的情况下，如果对于直径约30μm～约35μm的单位实心部14b’分别形成直径约15μm、高度(厚度)约1μm的凸部22，则可得到充分的取向限制力，而且，也可将因阻滞引起的对比度的下降抑制为在实用上没有问题的水平。
迄今为止说明了在对置基板上设置的取向限制结构，但也可代替上述的取向限制结构或与上述的取向限制结构一起在TFT基板上设置凸部，通过这样做使放射状倾斜取向变得稳定。
一边参照图19(a)和(b)，一边说明在TFT基板500a上具有凸部60的液晶显示装置500的结构。图19(a)是从基板法线方向看的俯视图，图19(b)相当于沿图19(a)中的19B-19B’线的剖面图。图19(b)示出了未对液晶层施加电压的状态。再有，在图19(a)和(b)中，未图示辅助电容，但即使在液晶显示装置500中，也与液晶显示装置100、200和300同样，将辅助电容设置成其至少一部分位于未设置实心部14b的区域内。
如图19(a)和(b)中所示那样，在液晶显示装置500的TFT基板500a在像素电极14的开口部14a的内侧具有凸部60这一点上与上述的液晶显示装置不同。在凸部60的表面上设置了垂直取向膜(未图示)。
凸部60的基板11的面内方向的剖面形状，如图19(a)中所示，与开口部14a的形状相同，在此，是大致星形。但是，邻接的凸部60互相连结了，被形成为以大致圆形完全地包围单位实心部14b’。该凸部60的与基板垂直的面内方向的剖面形状，如图19(b)中所示，是梯形。即，具有与基板面平行的顶面60t和相对于基板面以锥形角θ(＜90°)倾斜的侧面60s。由于将垂直取向膜(未图示)形成为覆盖凸部60，故凸部60的侧面60s对于液晶层30的液晶分子30a就具有与由倾斜电场产生的取向限制方向相同的方向的取向限制力，以使放射状倾斜取向变得稳定的方式起作用。
参照图20(a)～(d)和图21(a)和(b)，说明该凸部60的作用。
首先，参照图20(a)～(d)说明液晶分子30a的取向与具有垂直取向性的表面的形状的关系。
如图20(a)中所示，水平的表面上的液晶分子30a利用具有垂直取向性的表面(在典型的情况下，是垂直取向膜的表面)的取向限制力相对于表面垂直地取向。如果对处于这样地垂直取向状态的液晶分子30a施加用相对于液晶分子30a的轴方位垂直的等电位线EQ表示的电场，则在顺时针旋转或逆时针旋转方向上使之倾斜的转矩以相等的概率作用于液晶分子30a。因而，在处于互相对置的平行平板型配置的电极间的液晶层30内，混合地存在受到顺时针旋转方向的转矩的液晶分子30a和受到逆时针旋转方向的转矩的液晶分子30a。其结果，有时不是平稳地引起朝向与对液晶层30施加的电压对应的取向状态的变化。
如图20(b)中所示，如果对于与倾斜的表面垂直地取向的液晶分子30a施加用水平的等电位线EQ表示的电场，则液晶分子30a向与等电位线EQ成为平行用的倾斜量少的方向(在图示的例子中是顺时针旋转方向)倾斜。此外，相对于水平的表面垂直地取向的液晶分子30a，如图20(c)中所示，向与位于倾斜的表面上的液晶分子30a相同的方向(顺时针旋转)倾斜，以使相对于倾斜的表面垂直地取向的液晶分子30a与取向成为连续的(吻合)。
如图20(d)中所示，顶面和底面上的液晶分子30a这样来取向，使之与对于剖面为梯形的连续的凸状的表面由各自的倾斜的表面上的液晶分子30a限制的取向方向吻合。
本实施方式的液晶显示装置通过使由这样的表面的形状(凸部)产生的取向限制力与由倾斜电场产生的取向限制方向一致，来使放射状倾斜取向变得稳定。
图21(a)和(b)分别示出了对图19(b)示出的液晶层30施加了电压的状态，图21(a)示意性地示出了根据对液晶层30施加的电压液晶分子30a开始变化的状态(ON初始状态)，图21(b)示意性地示出了根据被施加的电压变化的液晶分子30a的取向达到了稳定状态的状态。图21(a)和(b)中的曲线EQ表示等电位线EQ。
在像素电极14的电位与对置电极22的电位相同时(未对液晶层30施加电压的状态)，如图19b所示，像素区域内的液晶分子30a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)相接的液晶分子30a相对于侧面60s垂直地取向，侧面60s的附近的液晶分子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)，如图示那样，采取倾斜的取向。
如果对液晶层30施加电压，则形成用图21(a)中示出的等电位线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14b与对置电极22之间的液晶层30内相对于实心部14b和对置电极22的表面平行，在与像素电极14的开口部14a对应的区域中下落，在开口部14a的边缘部(包含开口部14a的边界(外延)的开口部14a的内侧周边)EG上的液晶层30内形成用倾斜的等电位线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如图21(a)中用箭头所示那样，在图中的右侧边缘部EG中向顺时针旋转方向倾斜(旋转)，在图中的左侧边缘部EG中向逆时针旋转方向倾斜(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自的边缘部EG的侧面60s产生的取向限制方向是相同的。
如果如上所述那样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而达到稳定状态，则成为在图21(b)中示意性地示出的取向状态。由于位于开口部14a的中央附近、即凸部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14a的互相对置的两侧的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响，故保持相对于等电位线EQ垂直的取向状态，离开了开口部14a(凸部60的顶面60t)的中央的区域的液晶分子30a分别受到接近的边缘部EG的液晶分子30a的取向的影响而倾斜，形成关于开口部14a(凸部60的顶面60t)的中心SA对称的倾斜取向。此外，即使在与开口部14a和凸部60实质上所包围的单位实心部14b’对应的区域中，也形成关于单位实心部14b’的中心SA对称的倾斜取向。
这样，即使在液晶显示装置500中，与液晶显示装置100同样，与开口部14a和单位实心部14b’对应地形成具有放射状倾斜取向的液晶畴。由于将凸部60形成为以大致圆形完全地包围单位实心部14b’，故与被凸部60包围的大致圆形的区域对应地形成液晶畴。再者，由于在开口部14a的内侧被设置的凸部60的侧面作用于开口部14a的边缘部EG附近的液晶分子30a，使其向与由倾斜电场产生的取向方向相同的方向倾斜，故使放射状倾斜取向变得稳定。
由倾斜电场产生的取向限制力当然只在施加电压时起作用，其强度依赖于电场的强度(施加电压的大小)。因而，如果电场强度弱(即，施加电压低)，则由倾斜电场产生的取向限制力弱，如果对液晶面板施加外力，则因液晶材料的流动使放射状倾斜取向散开。如果放射状倾斜取向一度散开，则如果不施加生成充分地强的取向限制力的倾斜电场的电压，则放射状倾斜取向不恢复。对此，由凸部60的侧面60s产生的取向限制力与施加电压无关地起作用，如作为取向膜的连结(Anchor Link)所知道的那样，是非常强的。因而，即使产生液晶材料的流动，放射状倾斜取向一度散开，凸部60的侧面60s附近的液晶分子30a也维持了与放射状倾斜取向时相同的取向方向。因而，只要液晶材料的流动停止，就容易地恢复放射状倾斜取向。
这样，液晶显示装置500除了具有液晶显示装置100具有的特征外，还具有抗外力的性能强的特征。因而，液晶显示装置500适合使用于容易被施加外力、携带使用的机会多的PC或PDA。
再有，如果使用透明性高的电介质形成凸部60，则可得到提高了对与开口部14a对应地形成的液晶畴的显示的贡献率这样的优点。另一方面，如果使用不透明的电介质形成凸部60，则可得到能防止因由于凸部60的侧面60s的缘故而倾斜取向的液晶分子30a的阻滞引起的光漏泄这样的优点。可根据液晶显示装置的用途来决定采用哪一种方式。即使在任一种情况下，如果使用感光性树脂，则具有可简化与开口部14a对应地进行构图的工序的优点。为了得到充分的取向限制力，凸部60的高度在液晶层30的厚度为约3μm的情况下最好处于约0.5μm～约2μm的范围内。一般来说，凸部60的高度最好处于液晶层30的厚度的约1/6～约2/3的范围内。
如上所述，液晶显示装置500在像素电极14的开口部14a的内侧具有凸部60，凸部60的侧面60s对于液晶层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的方向的取向限制力。参照图22(a)～(c)说明侧面60s具有与由倾斜电场产生的取向限制方向相同的方向的取向限制力用的较为理想的条件。
图22(a)～(c)分别示意性地示出液晶显示装置500A、500B和500C的剖面图，与图21(a)相对应。液晶显示装置500A、500B和500C都在开口部14a的内侧具有凸部，但作为1个结构体的凸部60整体与开口部14a的配置关系与液晶显示装置500不同。
在上述的液晶显示装置500中，如图21(a)中所示那样，在开口部14a的内侧形成了作为结构体的凸部60的整体，而且，凸部60的底面与开口部14a小。在图22(a)中示出的液晶显示装置500A中，凸部60A的底面与开口部14a是一致的，在图22(b)中示出的液晶显示装置500B中，凸部60B具有比开口部14a大的底面，被形成为覆盖开口部14a的周边的实心部(导电膜)14b。在这些凸部60、60A和60B的任一个的侧面60s上都未形成实心部14b。其结果，如在各自的图中所示那样，等电位线EQ在实心部14b上大致是平坦的，按原样在开口部14a中下落。因而，液晶显示装置500A和500B的凸部60A和60B的侧面60s与上述的液晶显示装置500的凸部60同样地发挥与由倾斜电场产生的取向限制力相同的方向的取向限制力，使放射状倾斜取向变得稳定。
对此，图22(c)中示出的液晶显示装置500C的凸部60C的底面比开口部14a大，在凸部60C的侧面60s上形成了开口部14a的周边的实心部14b。因在该侧面60s上形成的实心部14b的影响，在等电位线EQ中形成了“峰”。等电位线EQ的“峰”具有与在开口部14a中下落等的等电位线EQ相反的斜率，这示出了生成与使液晶分子30a呈放射状倾斜取向的倾斜电场相反的方向的倾斜电场的情况，因而，为了侧面60s具有与由倾斜电场产生的取向限制力相同的方向的取向限制力，在侧面60s上最好未形成实心部(导电膜)14b。
其次，参照图23说明沿图19(a)中示出的凸部60的23A-23A’线的剖面结构。
如上所述，图19(a)中示出的凸部60被形成为以大致圆形完全地包围单位实心部14b’，故如图23中所示那样在凸部60上形成起到邻接的单位实心部14b’的互相连接的作用的部分(从圆形部到四方的分支部)。因而，在堆积形成像素电极14的实心部14b的导电膜的工序中，在凸部60产生了断线或在制造工序的后工序中产生了剥离的可能性高。
因此，如果象图24(a)和(b)中示出的液晶显示装置500D那样在开口部14a内形成为完全包含分别独立的凸部60D，则由于在基板11的平坦的表面上形成形成实心部14b的导电膜，故没有引起断线或剥离的危险性。再有，凸部60D未被形成为以大致圆形完全地包围单位实心部14b’，但形成与单位实心部14b’对应的大致圆形的液晶畴，与前面的例子同样，使该放射状倾斜取向变得稳定。
通过在开口部14a内形成凸部60使放射状倾斜取向变得稳定的效果不限于例示的图形的开口部14a，对于在实施方式1中已说明的全部的图形的开口部14a，都同样地适用，可得到同样的效果。再有，为了充分地发挥因凸部60产生的对于外力的取向稳定效果，凸部60的图形(从基板法线方向看时的图形)最好是包围尽可能宽的区域的液晶层30的形状。因而，例如与具有圆形的开口部14a的负型图形相比，具有圆形的单位实心部14b’的正型图形的由凸部60产生的取向稳定的效果好。
再有，在本发明的液晶显示装置中，由于在像素电极中设置开口部，故由于不能对与开口部对应的区域的液晶层施加充分的电压，不能得到充分的阻滞变化，故有时发生光的利用效率下降这样的问题。因此，在与设置了开口部的电极(上层电极)的液晶层相反一侧设置电介质层、隔着该电介质层设置与电极的开口部的至少一部分对置的另一个电极(下层电极)(即作成2层结构电极)，由此，可对与开口部对应的液晶层施加充分的电压，可提高光的利用效率及响应特性。
在图25(a)～(c)中示意性地示出具备液晶显示装置600的一个像素区域的剖面结构，该液晶显示装置600具有下层电极12、上层电极14和设置在其间的电介质层13的像素电极(2层结构电极)。像素电极16的上层电极14实质上与上述的像素电极14的等价的，具有上述的各种各样的形状、配置的开口部和实心部。以下说明具有2层结构的像素电极16的功能。
液晶显示装置600的像素电极16具有多个开口部14a(包含14a1和14a2)。图25(a)示意性地示出了未被施加电压的液晶层30内的液晶分子30a的取向状态(OFF状态)。图25(b)示意性地示出了根据对液晶层30施加的电压液晶分子30a开始变化的状态(ON初始状态)。图25(c)示意性地示出了根据被施加的电压变化的液晶分子30a的取向达到了稳定状态的状态。再有，在图25中，示出了如下例子，被设置成隔着电介质层13与开口部14a1和14a2对置的下层电极12分别与开口部14a1和14a2重叠，且被形成为在开口部14a1和14a2之间的区域(上层电极14存在的区域)中也存在。但下层电极12的配置不限于此，也可分别对于开口部14a1和14a2，使下层电极12的面积＝开口部14a的面积或下层电极12的面积<开口部14a的面积。即，将下层电极12设置成隔着电介质层13与开口部14a的至少一部分对置即可。但是，在开口部14a内形成了下层电极12的结构中，在从基板11的法线方向看的平面内，存在下层电极12和上层电极14都不存在的区域(间隙区域)，由于不能对与该间隙区域对置的区域的液晶层30施加充分的电压，故最好使该间隙区域的宽度充分地窄，以使液晶层30的取向变得稳定，在典型的情况下，该间隙区域最好不超过约4μm。此外，在隔着电介质层13与上层电极14的导电层存在的区域对置的位置上形成的下层电极12实质上不影响对液晶层30施加的电场，故没有必要特别进行构图，但也可进行构图。
如图25(a)中所示，在像素电极16的电位与对置电极22的电位相同时(未对液晶层30施加电压的状态)，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。在此，为了简单起见，假定像素电极16的上层电极14的电位与下层电极12的电位互相相等。
如果对液晶层30施加电压，则形成用图25(b)中示出的等电位线EQ表示的电位梯度。在位于像素电极16的上层电极14与对置电极22之间的液晶层30内，形成用相对于上层电极14与对置电极22的表面平行的等电位线EQ表示的、均匀的电位梯度。在位于上层电极14的开口部14a1和14a 2上的液晶层30中形成与下层电极12和对置电极22的电位差对应的电位梯度。此时，由于在液晶层30内形成的电位梯度受到因电介质层13产生的电压降的影响，故在液晶层30内形成的等电位线EQ在与开口部14a1和14a2对应的区域中下落(在等电位线EQ中形成多个「谷」)。由于隔着电介质层13在与开口部14a1和14a2对置的区域中形成了下层电极12，故在位于开口部14a1和14a2的各自的中央附近的液晶层30内，也形成用相对于上层电极14和对置电极22的面平行的等电位线EQ表示的电位梯度(等电位线EQ的「谷的底」)。在开口部14a1和14a2的边缘部(包含开口部的边界(外延)的开口部的内侧周边)EG上的液晶层30内形成用倾斜的等电位线EQ表示的倾斜电场。
从图25(b)与图2(a)的比较可明白，由于液晶显示装置600具有下层电极12，故也可使充分的大小的电场作用于在与开口部14a对应的区域中形成的液晶畴的液晶分子。
欲使液晶分子30a的轴方位取向为相对于等电位线EQ平行的转矩作用于具有负的介电常数各向异性的液晶分子30a。因而，边缘部EG上的液晶分子30a，如在图25(b)中用箭头示出的那样，在图中的右侧边缘部EG中向顺时针旋转方向倾斜(旋转)，在图中的左侧边缘部EG中向逆时针旋转方向倾斜(旋转)，与等电位线EQ平行地取向。
如图25(b)中所示那样，如果在液晶显示装置600的开口部14a1和14a2的边缘部EG中发生用相对于液晶分子30a的轴方位倾斜的等电位线EQ表示的电场(倾斜电场)，则如图3(b)中所示，液晶分子30a向与等电位线EQ成为平行用的倾斜量少的方向(在图示的例子中是逆时针旋转方向)倾斜。此外，位于发生用相对于液晶分子30a的轴方位为垂直方向的等电位线EQ表示的电场的区域中的液晶分子30a，如图3(c)中所示，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，以使位于倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a与取向成为连续的(吻合)。
如上所述，如果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而达到稳定状态，则如在图25(c)中示意性地示出的那样，形成关于开口部14a1和14a2的各自的中心SA对称的倾斜取向(放射状倾斜取向)。此外，位于邻接的2个开口部14a1和14a2之间的上层电极14的区域上的液晶分子30a也进行倾斜取向，以使开口部14a1和14a2的边缘部的液晶分子30a与取向成为连续的(吻合)。由于位于开口部14a1和14a2的边缘的中央的部分上的液晶分子30a以相同的程度受到各自的边缘部的液晶分子30a的影响，故与位于开口部14a1和14a2的中央的液晶分子30a同样，维持垂直取向状态。其结果，邻接的2个开口部14a1和14a2之间的上层电极14上的液晶层也成为放射状倾斜取向状态。但是，在开口部14a1与14a2内的液晶层的放射状倾斜取向、和开口部14a1与14a2之间的液晶层的放射状倾斜取向中，液晶分子的倾斜方向不同。如果着眼于图25(c)中示出的位于各自的放射状倾斜取向的区域的中央的液晶分子30a附近的取向，则在开口部14a1和b14a2内，液晶分子30a倾斜成形成朝向对置电极扩展的圆锥形，而在开口部间，液晶分子30a倾斜成形成朝向上层电极14扩展的圆锥形。再有，由于任一种放射状倾斜取向都被形成为与边缘部的液晶分子30a的倾斜取向吻合，故2种放射状倾斜取向互相连续。
如上所述，如果对液晶层30施加电压，则从设置在上层电极14中的开口部14a1和14a2各自的边缘部EG上的液晶分子30a起开始倾斜，其后通过周边区域的液晶分子30a倾斜成与边缘部EG上的液晶分子30a的倾斜取向吻合，形成放射状倾斜取向。因而，由于在1个像素区域内形成的开口部14a的数目越多，响应于电场最初开始倾斜的液晶分子30a的数目就越多，故在整个像素区域中形成放射状倾斜取向所需要的时间缩短了。即，通过增加在每个像素区域中在像素电极16中形成的开口部14a的数目，可改善液晶显示装置的响应速度。此外，通过将像素电极16作成具有上层电极14和下层电极12的2层结构电极，由于可使充分的电场也作用于与开口部14a对应的区域的液晶分子，故液晶显示装置的响应特性提高了。
在采用上述那样的2层结构电极16的情况下，例如如图26中所示，可使辅助电容电极8起到下层电极12的一部分的功能，使第2绝缘层7起到电介质层13的功能。
具有2层结构的像素电极16的液晶显示装置不仅可构成透射型或反射型的液晶显示装置，也可构成透射反射两用型的液晶显示装置(例如，参照特开平11-101992号公报)。
透射反射两用型的液晶显示装置(以下，简单地称为「两用型液晶显示装置」)指的是在像素区域内具有以透射模式进行显示的透射区域T和以反射模式进行显示的反射区域R的液晶显示装置(参照图25(a))。在典型的情况下，利用透明电极和反射电极来规定透射区域T和反射区域R。也可利用组合了反射层和透明电极的结构代替反射电极来规定反射区域。
该两用型液晶显示装置可转换反射模式和透射模式来显示，或同时用两者的显示模式来显示。因而，例如在周围光明亮的环境下可实现反射模式的显示，在暗的环境下可实现透射模式的显示。此外，如果同时进行两者的模式的显示，则可抑制在周围光明亮的环境下(荧光灯的光或太阳光以特定的角度直接入射到显示面上的状态)使用了透射模式的液晶显示装置时能看到的对比度的下降。这样，可弥补透射型液晶显示装置的缺点。再有，可根据液晶显示装置的用途适当地设定透射区域T和反射区域R的面积的比率。此外，在专门作为透射型使用的液晶显示装置中，即使将反射区域的面积比率减小到不能进行反射模式下的显示的程度，也能弥补上述的透射型液晶显示装置的缺点。
如图25(a)中所示，例如通过将液晶显示装置600的上层电极14作成反射电极，将下层电极12作成透明电极，可得到两用型液晶显示装置。但是，为了使反射模式和透射模式的显示的电压-透射率特性互相吻合，最好调整反射区域R的液晶层30的厚度和透射区域T的液晶层30的厚度或调整对上层电极14施加的电压和对下层电极12施加的电压。
(偏振片、相位差片的配置)
具备具有负的介电常数各向异性的液晶分子在未施加电压时垂直取向的液晶层的所谓的垂直取向型的液晶显示装置中，可用各种各样的显示模式进行显示。例如，除了利用电场控制液晶层的复折射率来显示的复折射模式外，可在旋光模式或组合了旋光模式和复折射模式的显示模式中被应用。通过在上述的全部的液晶显示装置的一对基板(例如TFT基板和对置基板)的外侧(与液晶层30相反的一侧)设置一对偏振片，可得到复折射模式的显示。此外，根据需要，也可设置相位差补偿元件(在典型的情况下，是相位差片)。再者，可得到即使使用大致圆偏振光也能进行明亮的显示的液晶显示装置。
(其它的实施方式)
到此，说明了本发明的控制液晶显示装置，该液晶显示装置具备形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴用的取向限制结构(具有单位实心部和开口部的电极结构)，但本发明不限定于此，可广泛地用于具备在未施加电压时采取垂直取向状态的垂直取向型的液晶层、并利用具有开口部或缝隙的电极结构来进行取向限制的全部的液晶显示装置，可提高这样的液晶显示装置的有效开口率。
参照图27(a)和(b)说明本发明的另一液晶显示装置700。液晶显示装置700是所谓的MVA(Multi-down Vertically Aligned，多畴垂直取向)型的液晶显示装置。图27(a)是从基板法线方向看的俯视图，图27(b)相当于沿图27(a)中的27B-27B’线的剖面图。图27(b)示出了对液晶层施加了电压的状态。
液晶显示装置700具有有源矩阵基板(TFT基板)700a、对置基板(滤色基板)700b和设置在TFT基板700a与对置基板700b之间的垂直取向型的液晶层30。
在液晶层30中包含的液晶分子30a具有负的介电常数各向异性，利用作为在TFT基板700a和对置基板700b的液晶层30一侧的表面上被设置的垂直取向层的垂直取向膜(未图示)，在未对液晶层30施加电压时，相对于垂直取向膜的表面垂直地取向。
液晶显示装置700的TFT基板700a具有透明基板(例如玻璃基板)11和在其表面上被形成的像素电极19。对置基板700b具有透明基板(例如玻璃基板)21和在其表面上被形成的对置电极22。根据对被配置成隔着液晶层30互相对置的像素电极19和对置电极22施加的电压，每个像素区域的液晶层30的取向状态变化。利用透过液晶层30的光的偏振状态或量伴随液晶层30的取向状态的变化而变化的现象来进行显示。
TFT基板700a具有的像素电极19，如图27(a)中所示，具有多个缝隙19a。在像素的上半部分中，多个缝隙19a被配置成分别从左上朝向右下延伸，以预定的间隔互相平行。此外，在像素的下半部分中，多个缝隙19a被配置成分别从左下朝向右上延伸，以预定的间隔互相平行。
如果在像素电极19与对置电极22之间施加电压，则在像素电极19的缝隙19a的边缘部(包含缝隙19a的边界(外延)的缝隙19a的内侧周边)上的液晶层30内形成用倾斜的等电位线EQ表示的倾斜电场。因而，在未施加电压时处于垂直取向状态的具有负的介电常数各向异性的液晶分子30a，向施加电压时沿在缝隙19a的边缘部上生成的倾斜电场的倾斜方向倾斜。即，在像素电极19与对置电极22之间施加了电压时，利用在像素电极19的多个缝隙19a的边缘部上生成的倾斜电场对液晶层30进行取向限制。
在液晶显示装置700中，利用在缝隙19a的边缘部上生成的倾斜电场对液晶层30进行取向限制的结果，在施加电压时，像素区域内的液晶分子30a在与缝隙19a的端边正交的4个方位(图27(a)的右上方向、右下方向、左上方向、左下方向)上取向。换言之，在液晶显示装置700中，对像素区域进行了取向分割。因此，液晶显示装置700具有良好的视角特性。
此外，液晶显示装置700的对置基板700b在液晶层30一侧的表面上具有多个肋29。肋29延伸的方向与缝隙19a延伸的方向一致，将肋29设置在位于2个邻接的缝隙19a之间。
肋29的表面具有垂直取向型(在典型的情况下，形成了垂直取向膜(未图示)使其覆盖肋29)，利用肋29具有的倾斜侧面29s的连结效应，液晶分子30a相对于倾斜侧面29s大致垂直地取向。如果对这样的状态的液晶层30施加电压，则肋29附近的其它的液晶分子30a倾斜以与由肋29s的倾斜侧面29s的连结效应产生的倾斜侧面29s上的倾斜取向吻合。
由于因在像素电极19的缝隙19a的边缘部上生成的倾斜电场产生的取向限制方向与肋29产生的取向限制方向吻合，故利用肋29使施加电压时由倾斜电场进行取向分割的液晶层的取向变得更加稳定。再有，在本实施方式中，示出了对置基板700b具有在与像素电极19的多个缝隙19a之间对应的区域中被设置的多个肋29的结构，但代替该结构，也可作成对置电极22具有设置在与像素电极19的多个缝隙19a之间对应的区域中的多个缝隙的结构。
在液晶显示装置700的TFT基板700a中形成了辅助电容44。辅助电容44，具体地说，由下述部分构成：辅助电容布线6；与该辅助电容布线6对置并电连接到薄膜晶体管(未图示)的漏电极上的辅助电容电极8；以及设置在其间的第1绝缘层(第1层间绝缘膜)3。
辅助电容布线6具有与扫描布线(在此未图示)大致平行地延伸的布线主干部6a和从布线主干部6a延伸地设置的、沿缝隙19a延伸的4个布线分支部6b。此外，辅助电容电极8具有隔着第1绝缘层3与布线主干部6a对置的电极主干部8a和从电极主干部8a延伸地设置的、隔着第1绝缘层3与布线分支部6b对置的电极分支部8b。
设置了第2绝缘层(第2层间绝缘膜)使其覆盖上述的布线或薄膜晶体管，在该第2绝缘层7上形成了像素电极19。在本实施方式中，第2绝缘层7是由树脂材料构成的厚膜。
在液晶显示装置700中，如图27(a)和(b)中所示，辅助电容44的一部分与像素电极19的缝隙19a重叠。具体地说，被配置成布线主干部6a和电极主干部8a的一部分、布线分支部6b和电极分支部8b与缝隙19a重叠，通过这样做，辅助电容44的一部分与像素电极19的缝隙19a重叠。
因而，可抑制因在典型的情况下包含遮光性的部件而构成的辅助电容44引起的有效开口率(透射率)的下降，可增大有助于显示的区域(像素电极19中的存在导电膜的部分)的面积。因此，实现了明亮的显示。
此外，在本实施方式中，由于采用了TFT基板700a具有覆盖薄膜晶体管或辅助电容电极8的第2绝缘层7、在该第2绝缘层7上形成了像素电极19的结构，故可将像素电极19设置成与薄膜晶体管或扫描布线、信号布线等部分地重叠，可谋求进一步的开口率的提高。
再有，为了在缝隙19a的边缘部上生成在进行取向限制方面充分的强度的倾斜电场，最好如本实施方式那样将第2绝缘层7作成厚膜。将构成辅助电容44的辅助电容电极8电连接到薄膜晶体管的漏电极上，使辅助电容电极8的电位与像素电极19的导电膜的电位实质上相同。因此，如果辅助电容电极8的一部分与缝隙19a重叠，则在施加电压时生成的等电位线EQ在缝隙19a中不充分地下落，有时在缝隙19a的周边上未生成充分的强度的倾斜电场。
如果将第2绝缘层7作成厚膜，则由于充分地增大因第2绝缘层7产生的电压降，在缝隙19a中可使等电位线EQ充分地下落，故在缝隙19a的边缘部上可生成充分的强度的倾斜电场。此外，通过将第2绝缘层7作成厚膜，由于可使第2绝缘层7的液晶层30一侧的表面实质上成为平坦的表面，故可防止在其上形成的像素电极19上发生等级差别。
为了得到充分地稳定的取向限制力，具体地说，第2绝缘层7的厚度大于等于1μm是较为理想的，大于等于2.5μm则更为理想。此外，如果由树脂材料(例如丙烯酸树脂等的具有感光性的透明树脂材料)形成第2绝缘层7，则容易实现第2绝缘层7的厚膜化。
从谋求开口率的充分的提高的观点来看，最好辅助电容44的尽可能多的部分与像素电极19的缝隙19a重叠。具体地说，辅助电容44的大于等于1/4的部分与缝隙19a重叠是较为理想的，辅助电容44的大于等于1/2的部分与缝隙19a重叠更为理想，辅助电容44的大致全部的部分与缝隙19a重叠最为理想。在本实施方式中，辅助电容布线6和辅助电容电极8具有沿缝隙19a延伸的布线分支部6b和电极分支部8b。这样，如果辅助电容布线6和辅助电容电极8具有分支结构，则可使辅助电容44的更多的部分与缝隙19a(或开口部)重叠，可容易地实现开口率高的设计。
产业上利用的可能性
按照本发明，可提供具有宽的视角特性、显示品质高且能进行明亮的显示的液晶显示装置。
按照本发明，由于稳定地、以具有高的连续性的方式形成具有放射状倾斜取向的液晶畴，故可进一步提高具有现有的宽视角特性的液晶显示装置的显示品质。
再者，由于辅助电容的至少一部分位于未设置像素电极的实心部的区域内，故可抑制因在典型的情况下包含遮光性的部件而构成的辅助电容引起的有效开口率(透射率)的下降，可增大有助于显示的实心部的面积。因此，实现了明亮的显示。
或者，按照本发明，由于辅助电容的至少一部分与像素电极的开口部或缝隙重叠，故可抑制因辅助电容引起的有效开口率(透射率)的下降，可实现明亮的显示。

Claims (33)

1.一种液晶显示装置，
具备第1基板、第2基板以及设置在上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层，具有多个像素区域，
上述第1基板具有在上述液晶层一侧分别按上述多个像素区域的每一个设置的像素电极和与上述像素电极电连接的开关元件，
上述第2基板具有隔着上述液晶层与上述像素电极对置的对置电极，
在上述多个像素区域的各自区域中，上述像素电极具有包含多个单位实心部的实心部，上述液晶层在上述像素电极与上述对置电极之间未施加电压时采取垂直取向状态，而且，在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压时，利用在上述像素电极的上述多个单位实心部的各自的周边上生成的倾斜电场，在与上述多个单位实心部分别对应的区域中形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴，其中，
在上述多个像素区域的各自区域中，还具备与由上述像素电极以及上述对置电极和上述液晶层构成的液晶电容并联地电连接的辅助电容，
上述第1基板在上述多个像素区域的各自区域中具有上述像素电极的未设置上述实心部的区域，
上述辅助电容的至少一部分位于上述第1基板的未设置上述实心部的区域内。
2.如权利要求1中所述的液晶显示装置，其中，
上述开关元件是薄膜晶体管。
3.如权利要求2中所述的液晶显示装置，其中，
上述辅助电容具有辅助电容布线、与上述辅助电容布线对置并电连接到上述薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极和设置在上述辅助电容布线与上述辅助电容电极之间的第1绝缘层。
4.如权利要求3中所述的液晶显示装置，其中，
上述辅助电容布线的至少一部分、上述辅助电容电极的至少一部分和上述第1绝缘层的至少一部分位于上述区域内。
5.如权利要求3或4中所述的液晶显示装置，其中，
上述第1基板具有电连接到上述薄膜晶体管的栅电极上的扫描布线和电连接到上述薄膜晶体管的源电极上的信号布线。
6.如权利要求5中所述的液晶显示装置，其中，
上述辅助电容布线具有与上述扫描布线大致平行地延伸的至少1个布线主干部和从上述布线主干部延伸地设置的布线分支部，
上述辅助电容电极具有隔着上述第1绝缘层与上述布线主干部对置的至少1个电极主干部和从上述电极主干部延伸地设置的电极分支部。
7.如权利要求6中所述的液晶显示装置，其中，
延伸地设置了上述布线分支部和上述电极分支部，使其在上述多个单位实心部中的1个的中央附近重叠。
8.如权利要求6或7中所述的液晶显示装置，其中，
上述至少1个布线主干部是多个布线主干部，上述至少1个电极主干部是多个电极主干部。
9.如权利要求3至8的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述第1基板还具有至少覆盖上述薄膜晶体管和上述辅助电容电极的第2绝缘层，
在上述第2绝缘层上形成了上述像素电极。
10.如权利要求9中所述的液晶显示装置，其中，
由树脂材料形成了上述第2绝缘层。
11.如权利要求1至10的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个单位实心部的各自的形状具有旋转对称性。
12.如权利要求1至11的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个单位实心部的各自的形状大致是圆形。
13.如权利要求1至11的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个单位实心部的各自的形状是角部为大致圆弧状的大致矩形。
14.如权利要求1至11的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个单位实心部分别具有角部被锐角化的形状。
15.如权利要求1至14的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个单位实心部实质上以相等的形状具有相等的大小，形成被配置成具有旋转对称性的至少1个单位格子。
16.如权利要求1至15的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述像素电极还具有至少1个开口部，上述液晶层在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压时，利用上述倾斜电场在与上述至少1个开口部对应的区域内也形成采取放射状倾斜取向状态的液晶畴。
17.如权利要求16中所述的液晶显示装置，其中，
上述至少1个开口部包含实质上以相等的形状具有相等的大小的多个开口部，上述多个开口部的至少一部分的开口部形成被配置成具有旋转对称性的至少1个单位格子。
18.如权利要求17中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个开口部的至少一部分的开口部的各自的形状具有旋转对称性。
19.如权利要求17或18中所述的液晶显示装置，其中，
上述多个开口部的至少一部分的开口部的各自的形状大致是圆形。
20.如权利要求17至19的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
在上述多个像素区域的各自区域中，上述像素电极的上述多个开口部的面积的合计比上述像素电极的上述实心部的面积小。
21.如权利要求17至20的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
在上述像素电极的上述多个开口部的各自的内侧还具备凸部，上述凸部的上述基板的面内方向的剖面形状与上述多个开口部的形状相同，上述凸部的侧面具有对上述液晶层的液晶分子与由上述倾斜电场产生的取向限制方向相同的方向的取向限制力。
22.如权利要求1至21的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述第2基板在分别与上述多个单位实心部对应的区域中具有取向限制结构，该取向限制结构至少在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压的状态下呈现使上述液晶层的液晶分子成为放射状倾斜取向的取向限制力。
23.如权利要求22中所述的液晶显示装置，其中，
在与上述多个单位实心部的各自的中央附近对应的区域中设置了上述取向限制结构。
24.如权利要求22或23中所述的液晶显示装置，其中，
在分别与上述多个单位实心部对应形成的上述液晶畴内，由上述取向限制结构产生的取向限制方向与由上述倾斜电场产生的放射状倾斜取向的方向吻合。
25.如权利要求22至24的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
即使在上述像素电极与上述对置电极之间未施加电压的状态下，上述取向限制结构也呈现取向限制力。
26.如权利要求22至25的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述取向限制结构是在上述对置基板的上述液晶层一侧突出的凸部。
27.如权利要求25或26中所述的液晶显示装置，其中，
上述辅助电容的一部分与上述取向限制结构重叠。
28.如权利要求1至27的任一项中所述的液晶显示装置，其中，
上述液晶畴采取涡旋状的放射状倾斜取向状态。
29.一种液晶显示装置，具备第1基板、第2基板以及设置在上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层，具有多个像素区域，
上述第1基板具有在上述液晶层一侧分别按上述多个像素区域的每一个区域设置的像素电极和与上述像素电极电连接的开关元件，
上述第2基板具有隔着上述液晶层与上述像素电极对置的对置电极，
在上述多个像素区域的各自区域中，上述像素电极具有至少1个开口部或缝隙，上述液晶层在上述像素电极与上述对置电极之间未施加电压时采取垂直取向状态，而且，在上述像素电极与上述对置电极之间施加了电压时，通过在上述像素电极的上述至少1个开口部或缝隙的边缘部上生成的倾斜电场进行取向限制，其中，
在上述多个像素区域的各自区域中还具备与由上述像素电极以及上述对置电极和上述液晶层构成的液晶电容并联地电连接的辅助电容，
上述辅助电容的至少一部分与上述像素电极的上述至少1个开口部或缝隙重叠。
30.如权利要求29中所述的液晶显示装置，其中，
上述开关元件是薄膜晶体管。
31.如权利要求30中所述的液晶显示装置，其中，
上述辅助电容具有辅助电容布线、与上述辅助电容布线对置并电连接到上述薄膜晶体管的漏电极上的辅助电容电极和设置在上述辅助电容布线与上述辅助电容电极之间的第1绝缘层。
32.如权利要求31中所述的液晶显示装置，其中，
上述第1基板还具有至少覆盖上述薄膜晶体管和上述辅助电容电极的第2绝缘层，
在上述第2绝缘层上形成了上述像素电极。
33.如权利要求32中所述的液晶显示装置，其中，
由树脂材料形成了上述第2绝缘层。
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