JP2004301878A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】白茶け現象を低減して視野角特性を改善したＭＶＡ方式液晶パネルの実現。
【解決手段】２枚の基板５３，５６と、２枚の基板の対向する間に液晶１０が封入された液晶層１１とを備える液晶表示装置において、液晶層を区切るように設けられ、各表示画素内に少なくとも１つの囲まれた領域を形成する構造物５０を備え、電圧印加時に液晶分子の配向は、基板に平行で液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称であるようにする。
【選択図】 図１９
【解決手段】２枚の基板５３，５６と、２枚の基板の対向する間に液晶１０が封入された液晶層１１とを備える液晶表示装置において、液晶層を区切るように設けられ、各表示画素内に少なくとも１つの囲まれた領域を形成する構造物５０を備え、電圧印加時に液晶分子の配向は、基板に平行で液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称であるようにする。
【選択図】 図１９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に電圧無印加時に液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向する液晶表示装置における視野角特性を改善するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は薄型・軽量、低電圧駆動、低消費電力といった特徴をいかして、様々な用途に広く用いられるようになってきた。
【０００３】
しかし、液晶パネルを斜めから見たときの表示特性、すなわち視野角特性はＣＲＴに比べて劣るのが現状である。したがって、視野角特性の優れた液晶パネルが要望されている。
【０００４】
視野角特性の優れた液晶パネルとして、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）方式液晶パネルが実用化されており、特開平１１−２４２２２５号公報はその構成を開示している。
【０００５】
ＭＶＡ方式液晶パネルによる視角特性の改善原理を図１を参照して説明する。図１の（Ａ）から（Ｃ）は垂直配向（ＶＡ）方式液晶パネルにおける液晶の動作を、図１の（Ｄ）から（Ｆ）はＭＶＡ方式液晶パネルにおける液晶の動作を示す。ＶＡ方式では、基板の対向する表面に設けられた透明電極１２、１３に垂直配向膜を形成し、その間に誘電率異方性が負のネマティック液晶層を設ける。図１の（Ａ）に示すように、電圧を印加しない時（電圧無印加時）には液晶分子１０は基板に対してほぼ垂直に配向し、黒表示になる。図１の（Ｂ）に示すように、中間の電圧を印加すると、液晶分子１０は傾斜して中間調表示になる。図１の（Ｃ）に示すように、更に高い電圧を印加すると、液晶分子１０は水平に配向して白表示になる。図１の（Ｂ）に示すように、中間調表示の時、光線の入射方向に対して液晶分子の傾きが異なり、視角により表示の明るさが異なることになる。すなわち、視角特性が悪くなる。
【０００６】
そこで、ＭＶＡ方式液晶パネルでは、図１の（Ｄ）から（Ｆ）に示すように、電極１２、１３表面に電圧印加時の液晶分子の傾斜方位を規制するドメイン規制手段を設け、その上に垂直配置向膜を形成する。図１では、電極１２のドメイン規制手段として電極のスリット２１が、電極１３のドメイン規制手段として電極１３上に設けられた誘電体の突起が設けられている。図１の（Ｅ）に示すように、中間の電圧を印加すると、スリット２１と突起２０により液晶分子の傾斜する方向が異なる領域が形成される。そのため、斜めに入射する光線は、光線に対して液晶の傾きが大きい領域と小さい領域を通過することになり、実際の明るさは平均化されて垂直方向の入射光線と同じ明るさになる。なお、図１の（Ｄ）及び（Ｆ）に示すように、ＭＶＡ方式の電圧無印加時と高い電圧を印加する時は、ＶＡ方式と同じである。
【０００７】
図２は、特開平１１−２４２２２５号公報に開示された画素レイアウトの例を示す図であり、基板を垂直方向から見た時の電極及び突起のみを示す。図２において、参照番号１３はＴＦＴ基板に設けられる画素電極である。図では補助容量を構成する補助電極３５により上下２つの部分に分かれているが、横対縦の長さの比が約１：３の長方形である。画素電極の間には、横方向にゲートバスライン３１が、縦方向にデータバスライン３２が伸びており、その交点付近にＴＦＴ３３が設けられている。画素電極１３、ゲートバスライン３１及びデータバスライン３２の上には、ジグザグに伸びる誘電体の突起２０Ｂが設けられている。また、対向する基板（ＣＦ基板）にはジグザグに伸び、突起２０Ｂの間に対向するように配置された誘電体の突起２０Ａが設けられている。すなわち、ＣＦ基板、ＴＦＴ基板上にジグザグ状の突起２０Ａと２０Ｂを形成し、それらが互い違いになるように対向している。
【０００８】
図３は、従来のＭＶＡ用突起による液晶分子の配向を示す図である。図２の参照番号Ａで示す部分とＢで示す部分は、図３に示す領域Ａと領域Ｂに対応する。なお、図２の参照番号Ｃで示す部分とＤで示す部分では、液晶分子の配向する方位が、領域Ａと領域Ｂでの液晶分子の配向方位に対して９０°異なる。上記の特開平１１−２４２２２５号公報は、ＭＶＡ方式の液晶パネルについての詳しい説明を記載しており、ここではこれ以上の説明を省略する。
【０００９】
図３の（Ａ）に示すように、電圧無印加時は、液晶分子１０は基板面に対して垂直に配向する。突起上では突起面に対して垂直に配向するため、突起の斜面上では基板面に対してチルトして配向することになる。図３の（Ｂ）に示すように、電圧印加時には、突起斜面上の液晶分子の影響により、突起と突起とに挟まれた領域においては液晶分子の傾斜する方位が一様に規制される。図３の場合、液晶分子の傾斜する方位が互いに逆向きとなる領域Ａと領域Ｂとからなる２ドメインの配向が実現される。従って、図２の領域ＣとＤには、液晶分子の傾斜する方位が領域Ａ及びＢでの方位と９０°異なる２ドメインの配向が実現されるので、１画素内に液晶分子の傾斜方位がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとなる４ドメインの配向が実現される。
【００１０】
図４は、図２の画素レイアウトにおける４領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにおける液晶分子の傾斜方位を示す図である。いま、液晶パネルの両側に配置する偏光素子を、吸収軸が図４の０°と９０°の方位となるように配置した時の視野角特性を図５及び図６に示す。図５及び図６の（Ａ）から（Ｈ）４は、液晶パネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性である。各方位の０°はパネル面に垂直な方向であり、方位にかかわらず同じ特性である。図示のように、４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位において、液晶パネルを斜めから見たときに、黒（電圧無印加時）の透過率が上昇しコントラストが低下することが分かる。
【００１１】
この問題は、液晶パネルに位相差フィルムを積層させることにより改善できる。位相差フィルムのフィルム面内方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、フィルム法線方向の屈折率をｎｚとすると、通常ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を満たす位相差フィルムのいずれか、もしくはそれらを組み合わせたものが用いられる。図２に示した画素レイアウトのＭＶＡ方式液晶パネルに、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚのタイプの位相差フィルムを用いた場合の視野角特性を図７及び図８に示す。位相差フィルムを用いることにより、図５及び図６において見られた４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位における黒透過率の上昇は抑えられる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２５号公報（全体）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図７の（Ｂ）及び（Ｃ）の点線で囲んだ部分に示されるように、しきい値電圧よりやや大きな電圧を印加したときに、液晶パネルを斜めからみたときに正面に比べて透過率が上昇する現象は全方位で見られる。この現象は、前述のいずれのタイプの位相差フィルムを用いても改善することができない。しきい値電圧より若干大きな電圧が印加された付近は、透過率の低い状態であるため、視野角による透過率の変動が非常に目立つ。実際に、低階調〜中階調からなる画像を表示させた場合、液晶パネルを斜めから見ると表示が白茶けたように見える。この現象（以降、白茶けと呼ぶ）は、ＭＶＡ方式液晶パネルの表示品質を低下させる大きな要因であり、改善が望まれている。
【００１４】
本発明の目的は、ＭＶＡ方式液晶パネルの視野角特性を改善することにより、視野角特性の優れた液晶表示装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、斜めに入射した光線が、液晶分子の配向方位の異なる２つの領域（ドメイン）を通過するようにする。
【００１６】
図９は、従来のＭＶＡ方式液晶パネルにおける液晶層の厚さと突起の大きさの関係を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。図９を参照して前述の白茶け現象の生じる原因を説明する。図９に示されるように、従来のパネルでは、製造上の問題や配向安定性などを考慮して、配向方位を規制するための突起やスリットの幅は１０μｍ程度であり、突起やスリットの配列ピッチも大きくしていた。なお、液晶層の幅（セルギャップ又はセル厚は）、例えば４μｍ程度である。そのため、領域の幅や領域ＡとＢの間の境界領域の幅が液晶層の幅（セルギャップ）に比べてかなり大きいために、液晶パネルを斜めに通過する光線の経路をたどった時、その光線が液晶パネルに入射してから出射するまでの間に、領域ＡとＢの両方を通過することはなかった。そのため、図９で領域Ｂに斜めに入射する光線１は、傾斜した液晶分子を垂直に近い角度で通過することになり、比較的透過率が高くなる。もちろん領域Ａを通過する光線１に平行な光線は透過率は小さいが、しきい値電圧より若干大きな電圧が印加された透過率の低い状態では、このような少しの透過率の上昇も影響が大きく、白茶け現象が生じることになる。この現象は、上記のように、斜めに入射した光線が、２つの領域（ドメイン）を通過するようにすることで解消できる。
【００１７】
図１０と図１１は、本発明の原理を説明する図である。斜めに入射した光線が、２つの領域（ドメイン）を通過するようにするには、３つの態様が考えられ、図１０の（Ａ）は本発明の第１の態様を、図１０の（Ｂ）は本発明の第２の態様を示し、図１１の（Ｃ）は本発明の第３の態様を示す。
【００１８】
第１の態様では、図１０の（Ａ）に示すように、液晶パネルの上下で異なる２つの領域を形成し、斜めに入射した光線２が２つの領域を通過するようにする。
【００１９】
図１２と図１３は、従来のＭＶＡ方式液晶パネルと本発明の第１の態様における電圧印加による液晶分子の動作の違いを説明する図である。従来のＭＶＡ方式液晶パネルでは、図１２の（Ａ）に示すように、電圧無印加時には液晶分子１０は液晶層（セルギャップ）に渡ってほぼ垂直に配向している。すなわち、液晶分子１０は、垂直配向膜を形成された電極１２と１３に対して垂直である。中間の電圧を印加すると、図１２の（Ｂ）に示すように、液晶分子１０は傾斜し、傾斜方位は各領域内では液晶層の厚さ方向にわたって一様であり、傾斜方位が互いに異なる領域（ドメイン）がパネル面内で混在していた。更に大きな電圧を印加すると、図１２の（Ｃ）に示すように、液晶分子１０は更に傾いて水平に近くなるが、傾斜方位は図１２の（Ｂ）の方位が維持される。
【００２０】
これに対して、本発明の第１の態様では、図１３の（Ａ）に示すように、電圧無印加時には従来例と同じように液晶分子１０は液晶層の厚さ（セルギャップ）に渡ってほぼ垂直に配向している。中間の電圧を印加すると、図１３の（Ｂ）に示すように、上側の液晶分子１０はある傾斜方位で傾斜し、下側の液晶分子１０は傾斜方位が上側と逆の方向に傾斜する。この時、液晶層の厚さの中間部分の液晶は傾斜せず、垂直のままである。更に大きな電圧を印加すると、図１３の（Ｃ）に示すように、液晶分子１０は更に傾いて水平に近くなるが、傾斜方位は図１３の（Ｂ）の方位が維持される。すなわち、本発明の第１の態様では、電圧印加時に液晶分子の配向は、基板に平行で前記液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称であることを特徴とする。いいかえれば、上下で２つの液晶層が形成され、２つの液晶層の配向方位が逆である。
【００２１】
図１４は、第１の態様でパネルを垂直方向から見た時の液晶分子の傾斜方位を示す図である。０°と９０°の方向が偏光素子の吸収軸の方向であり、液晶分子の傾斜方位を４５°及び２２５°とすると、同じ位置に逆方向に傾斜した液晶分子１０が存在することになる。従って、垂直及び斜めに入射した光線は、すべて液晶分子が逆方向に傾斜した２つの領域（ドメイン）を通過することになる。
【００２２】
本発明の第１の態様による液晶パネルの視野角特性を図１５と１６に示す。図１５及び図１６の（Ａ）から（Ｈ）は、第１の態様の液晶パネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性であり、図５及び図６に対応する図である。また、図１７及び図１８の（Ａ）から（Ｈ）は、位相差フィルムを適用した第１の態様の液晶パネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性であり、図７及び図８に対応する図である。図７及び図８と図１７及び図１８を比較して明らかなように、第１の態様のパネルでは、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）の点線で囲んだ部分のような、しきい値電圧よりやや高い電圧を印加した時に見られる斜め方向から見た時の透過率の上昇が抑制されていることが分かる。すなわち、白茶け現象が抑制される。また、４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位における黒透過率の上昇は、従来のＭＶＡ方式液晶パネルと同様に、位相差フィルムにより改善することができる。
【００２３】
第１の態様のような液晶の配向は、液晶層を挟む電極上に誘電体の構造物を設けることにより実現するか、同じ特性の液晶パネルを２枚配向が対称になるように貼り合せて実現する。
【００２４】
本発明の第２の態様では、図１０の（Ｂ）に示すように、従来と同様に領域（ドメイン）ＡとＢを横方向に隣接させるが、領域ＡとＢの幅及びそれらの間の境界の幅を狭くして、斜めに入射した光線３が２つの領域ＡとＢを通過するようにする。図９で説明したように、従来のＭＶＡ方式液晶パネルでも液晶の傾斜方向が異なるドメインが隣接していたが、領域の幅及び領域の境界部分の幅がセルギャップに比べてかなり広いため、斜めに入射した光線は一方の領域のみを通過するだけで、２つの領域を通過する光線はほとんどなかった。これに対して、第２の態様では、領域の幅及びそれらの間の境界の幅が狭いので、斜めに入射した光線は２つの領域を通過する。なお、斜めに入射した光線の一部が２つの領域を通過するようにしても白茶け現象は低減される。すなわち、白茶け現象が低減される程度は、斜めに入射した光線のうちの２つの領域を通過する割合に関係する。
【００２５】
第３の態様では、従来と同様に領域ＡとＢを横方向に隣接させるが、図１１の（Ｃ）に示すように、領域ＡとＢをパネルの厚さ方向にずらして、斜めに入射した光線４が２つの領域ＡとＢを通過するようにする。領域ＡとＢをパネルの厚さ方向にずらすには、例えば、図１１に示すように、電極１２及び１３上に誘電体の構造物７０Ａ及び７０Ｂを形成し、領域毎に層の位置を厚さ方向にずらす。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１９は、本発明の第１実施例のＭＶＡ方式液晶表示装置のパネル構造を示す図であり、（Ａ）は液晶層中に設ける構造物の平面図であり、（Ｂ）はパネルの断面図である。
【００２７】
図１９の（Ｂ）に示すように、パネルは、ガラス基板５３と５６を貼り合せて形成する。ガラス基板の表面が表示面である。ガラス基板５３の一方の表面には、位相差フィルム５２が配置され、その上に偏光素子（偏光フィルム）５１が配置される。ガラス基板５３の他方の表面には、カラーフィルタ５４と透明な共通電極１２が形成される。ガラス基板５６の一方の表面には、位相差フィルム５７が配置され、その上に偏光素子（偏光フィルム）５８が配置される。なお、位相差フィルム５２及び５７は一方のみが設けられる場合もある。ガラス基板５６の他方の表面には、バスラインやＴＦＴなどを有する層５５と透明な画素電極１３が形成される。電極１２及び１３の上には垂直配向膜が形成されるが、ここでは図示を省略している。偏光素子５１と５８は、吸収軸が互いに直交するように配置される。位相差フィルム５２及び５７は、屈折率がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ（ｎｘ，ｎｙはフィルム面内の屈折率、ｎｚはフィルムに垂直な方向の屈折率）のいずれかの関係を満たす。
【００２８】
電極１２と１３の間には、図１９の（Ａ）に示すような格子状の構造物５０が配置される。この構造物は、レジストなどで作られ、液晶層の厚さ（セルギャップ）（例えば４μｍ）に等しい厚さを有し、各格子で囲われる正方形の領域は、一辺がおおよそセルギャップの３倍以下であることが望ましい。一方の基板に構造物５０を配置した後、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶を滴下注入法など注入した後、他方の基板を貼り合せる。
【００２９】
図２０は、このような構造物５０で区切られる領域の内部での液晶分子１０の配向を示し、（Ａ）は電圧無印加時の配向を、（Ｂ）は電圧印加時の配向を示す。また、図２１の（Ａ）は構造物５０で区切られる各領域での電圧印加時の配向の平面図であり、図２１の（Ｂ）は構造物５０で区切られる各領域での電圧印加時の配向の断面図である。電圧無印加時には液晶分子１０が電極１２，１３に対して垂直に配向し、電圧印加時には、液晶分子１０が領域の中心を通りパネル面（電極）に対して垂直な平面に関してほぼ面対称であるような少なくとも１つの面が存在するように配向し、かつセルギャップのほぼ中間を通り基板面に平行な平面に関してほぼ面対称であるように配向する。
【００３０】
図２２は、第１実施例における液晶分子の動作を示す図である。図１３と比較して明らかなように、液晶層の上下で、それぞれ液晶分子の傾斜方位が複数でき、電極１２と１３の間に電圧を印加しない時（電圧無印加時）には図２２の（Ａ）に示すように、液晶分子１０は電極１２と１３の間で垂直に配向し、中間の電圧を印加した時には図２２の（Ｂ）に示すように、上側の部分と下側の部分でそれぞれ傾斜方位が２方向になるように液晶分子１０が傾斜し、更に大きな電圧を印加すると、図２２の（Ｃ）に示すように、液晶分子は水平に近くなるように更に傾斜するが、傾斜方位は図２２の（Ｂ）の方位が維持される。
【００３１】
図２３は、第１実施例の液晶パネルを垂直方向から見た時の液晶分子の傾斜方位を示す図である。この場合も０°と９０°の方向が偏光素子の吸収軸の方向である。各領域内で、液晶分子は４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の傾斜方位で傾斜し、しかも上下で逆の方向に傾斜する。これにより、視角特性は、図１３及び図１４の場合に比べて一層改善される。
【００３２】
第１実施例の液晶表示装置の視野角特性を図２４と２５に示す。図２４及び図２５の（Ａ）から（Ｈ）は、第１実施例の液晶表示装置のパネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性であり、図１７及び図１８に対応する図である。図１７及び図１８を比較して明らかなように、第１実施例のパネルでは、視角特性が一層改善され、白茶け現象も抑制されることが分かる。
【００３３】
第１実施例では、構造物の各領域の形状を上面と下面が正方形の直方体としたが、円筒状などにすることも可能である。
【００３４】
図２６は、本発明の第２実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。図示のように、第２実施例の液晶表示装置は、２枚の液晶パネル６１と６２を貼り合せ、一方の側に位相差フィルム５２と偏光素子５１を設け、他方の側に偏光素子５８を設ける。位相差フィルム５２は第１実施例と同様である。液晶パネル６１と６２はＶＡ方式液晶パネルであり、液晶層に電圧を印加すると液晶分子はそれぞれ所定の方向に傾斜する。ここで、液晶パネル６１においては液晶分子１０が図１３の上側のように傾斜し、液晶パネル６２においては液晶分子１０が図１３の下側のように傾斜するようにする。このような２枚のパネルを貼り合せることにより、図１０の（Ａ）及び図１３のような、電圧印加時に、基板に平行で液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称である液晶分子の配向が実現される。
【００３５】
液晶パネル６１と６２が図１２に示すような液晶分子が複数の異なる傾斜方位に配向するＭＶＡ方式液晶表示パネルである場合には、２つのパネル６１と６２の領域の位置を合わせて、上下のパネルで液晶の傾斜が面対称になるようにする。この場合には、図２４及び図２５に示した視角特性と同じ特性が得られる。
【００３６】
本発明の第３実施例の液晶表示装置は、従来のＭＶＡ方式液晶表示装置とほぼ同様の構成を有し、例えばパネルは液晶層を挟む電極上に図２に示したようなジグザグ状の誘電体の突起を有する。また、第１実施例と同様に、偏光素子や位相差フィルムも設けられており、対向する電極の表面には垂直配向膜が形成され、その間には負の誘電率異方性を有するネマティック液晶が封入されている。
【００３７】
図２７は、本発明の第３実施例の液晶表示装置のパネルのジグザグ状の誘電体の突起の形状を示す図であり、例えば、セルギャップが４μｍであるのに対して、突起は幅２μｍで、対向する突起間の間隔が５μｍであり、従来例に比べて大幅に小さくなっている。
【００３８】
また、突起はジグザグ状であるので、図２８に示すように、液晶分子の傾斜方位が互いにほぼ１８０°異なる領域Ａ（傾斜方位：４５°）と領域Ｂ（傾斜方位：２２５°）とからなる領域と、液晶分子の傾斜方位が互いにほぼ１８０°異なり、領域Ａ及びＢの傾斜方位とは９０°異なる領域Ｃ（傾斜方位：１３５°）と領域Ｄ（傾斜方位：３１５°）とからなる領域とが形成されるので、視角特性は良好である。
【００３９】
第３実施例の液晶表示装置は、本発明の第２の態様の発明を実現したものであり、突起の幅は２つの隣接する領域の境界領域に相当し、対向する突起間の間隔は領域の幅に対応する。十分な視角特性改善の効果を得るには、突起の幅（すなわち境界領域の幅）はセルギャップ以下であり、対向する突起間の間隔（すなわち領域の幅）はセルギャップの１０倍以下であることが望ましい。
【００４０】
また、傾斜方位が互いに異なる領域を形成するためには、従来のＭＶＡ方式液晶パネルと同様に、突起、窪み、又は電極に設けたスリットのいずれか又はそれらの組合せよりなるドメイン規制手段を使用できる。
【００４１】
更に、第３実施例の領域の幅及び隣接する境界領域の幅を小さくする構成は、水平配向膜を用いる場合や、正の誘電率異方性を有する液晶を用いる場合についても有効である。
【００４２】
第３実施例では、従来と同様に領域（ドメイン）ＡとＢを横方向に隣接させるが、領域ＡとＢの幅及びそれらの間の境界の幅を狭くして、斜めに入射した光線３が２つの領域ＡとＢを通過するようにする。斜めに入射した光線の一部が２つの領域を通過するようにしても白茶け現象は低減される。すなわち、白茶け現象が低減される程度は、斜めに入射した光線のうちの２つの領域を通過する割合に関係する。
【００４３】
本発明の第４実施例の液晶表示装置は、本発明の第３の対応を実現する実施例であり、図２９は第４実施例の液晶表示装置のパネル構造を示す図である。本発明の第４実施例の液晶表示装置は、従来のＭＶＡ方式液晶表示装置及び第３実施例と類似の構成を有し、パネルが図２９に示すような構造を有する点のみが異なる。従って、図示していないが、第１実施例と同様の偏光素子や位相差フィルムも設けられており、対向する電極の表面には垂直配向膜が形成され、その間には負の誘電率異方性を有するネマティック液晶が封入されている。セルギャップは４μｍで、この径のスペーサを介して２つのガラス基板が貼り合わされる。また、図２に示したようなジグザグ状の突起が液晶層を挟む電極上に設けられている。なお、突起の替わりに窪み、又は電極に設けたスリットのいずれか、又はそれらの組合せよりなるドメイン規制手段を使用できる。
【００４４】
図２９に示すように、第４実施例では、電極２０Ａ及び２０Ｂの上に、突起２０Ａ、２０Ｂに隣接して同じ側に透明樹脂などの透明な誘電体で作った段７０Ａ、７０Ｂを形成し、その上に垂直配向膜を形成する。これにより、突起２０Ａと２０Ｂを境界として液晶分子の傾斜方向が互いに１８０°異なる２つの領域が形成され、２つの領域の液晶層は基板に垂直な方向にずれることになる。これにより、図１１に示した構成が実現できる。
【００４５】
図３０の（Ａ）は、段７０Ａ、７０Ｂの変形例を示す図であり、段７０Ａと７０Ｂの厚さを大きくして液晶層を１１Ａと１１Ｂに分離した状態で隣り合わせたものである。図３０の（Ｂ）は、段７０Ａと７０Ｂの厚さを電極１２と１３の間隔の半分にし、段７０Ａと７０Ｂの幅を広くして互いの先端が重なるようにする。これにより、段７０Ａと７０Ｂをセルギャップを規制する柱スペーサとして使用することができる。
【００４６】
図３１は、突起２０Ａと２０Ｂの両側の２つの領域を、一緒に上下方向（基板に垂直な方向）にずらすように段差７０Ａと７０Ｂを設けた変形例を示す図である。これでも同様の効果が得られる。
【００４７】
第４実施例では、突起２０Ａと２０Ｂは図２に示したようなジグザグ状の形状を有し、段７０Ａと７０Ｂは突起に沿って設けるとしたが、突起２０Ａと２０Ｂを点上の時とし、段７０Ａと７０Ｂをそれぞれ図３２に示すようなチェックパターン状の形状としてもよい。
【００４８】
また、段７０Ａと７０Ｂは、光透過性の高い樹脂を使用して形成することが好ましいが、図１９に示したカラーフィルタ（ＣＦ）層の一部として実現することも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＶＡ方式液晶表示装置を斜め方向から観察した場合にも表示画面が白茶けることなく、表示品質を一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＶＡ方式による視角特性の改善原理を説明する図である。
【図２】基板上に形成されたＭＶＡ用突起の従来例を示す図である。
【図３】従来のＭＶＡ用突起による配向を説明する図である。
【図４】視角を表す座標とＭＶＡ方式での液晶分子の傾斜方位を示す図である。
【図５】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置の視角特性を示す図である。
【図６】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置の視角特性を示す図である。
【図７】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置に位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図８】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置に位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図９】従来のＭＶＡ方式液晶パネルにおける液晶層の厚さと突起の大きさの関係を示す図である。
【図１０】本発明の原理を説明する図である。
【図１１】本発明の原理を説明する図である。
【図１２】従来のＭＶＡ方式のパネルでの液晶分子の傾斜動作を示す図である。
【図１３】本発明の第１の態様での液晶分子の傾斜動作を示す図である。
【図１４】第１の態様での液晶分子の傾斜方位を示す図である。
【図１５】第１の態様による視角特性を示す図である。
【図１６】第１の態様による視角特性を示す図である。
【図１７】第１の態様で位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図１８】第１の態様で位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図１９】本発明の第１実施例のパネル構造を示す図である。
【図２０】第１実施例での液晶分子の動作を示す図である。
【図２１】第１実施例での電圧印加時の液晶分子の配向を示す図である。
【図２２】第１実施例での液晶分子の動作を示す図である。
【図２３】第１実施例での電圧印加時の液晶分子の傾斜方位を示す図である。
【図２４】第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２５】
第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２６】
本発明の第２実施例のパネル構造を示す図である。
【図２７】
本発明の第３実施例の突起形状を示す図である。
【図２８】
第３実施例における領域分布を示す図である。
【図２９】
本発明の第４実施例のパネル構造を示す図である。
【図３０】
第４実施例のパネル構造の変形例を示す図である。
【図３１】
第４実施例のパネル構造の変形例を示す図である。
【図３２】
第４実施例のパネル構造の平面形状の例を示す図である。
【符号の説明】
１０…液晶分子
１１…液晶層
１２，１３…透明電極
５３，５６…ガラス基板
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に電圧無印加時に液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向する液晶表示装置における視野角特性を改善するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は薄型・軽量、低電圧駆動、低消費電力といった特徴をいかして、様々な用途に広く用いられるようになってきた。
【０００３】
しかし、液晶パネルを斜めから見たときの表示特性、すなわち視野角特性はＣＲＴに比べて劣るのが現状である。したがって、視野角特性の優れた液晶パネルが要望されている。
【０００４】
視野角特性の優れた液晶パネルとして、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）方式液晶パネルが実用化されており、特開平１１−２４２２２５号公報はその構成を開示している。
【０００５】
ＭＶＡ方式液晶パネルによる視角特性の改善原理を図１を参照して説明する。図１の（Ａ）から（Ｃ）は垂直配向（ＶＡ）方式液晶パネルにおける液晶の動作を、図１の（Ｄ）から（Ｆ）はＭＶＡ方式液晶パネルにおける液晶の動作を示す。ＶＡ方式では、基板の対向する表面に設けられた透明電極１２、１３に垂直配向膜を形成し、その間に誘電率異方性が負のネマティック液晶層を設ける。図１の（Ａ）に示すように、電圧を印加しない時（電圧無印加時）には液晶分子１０は基板に対してほぼ垂直に配向し、黒表示になる。図１の（Ｂ）に示すように、中間の電圧を印加すると、液晶分子１０は傾斜して中間調表示になる。図１の（Ｃ）に示すように、更に高い電圧を印加すると、液晶分子１０は水平に配向して白表示になる。図１の（Ｂ）に示すように、中間調表示の時、光線の入射方向に対して液晶分子の傾きが異なり、視角により表示の明るさが異なることになる。すなわち、視角特性が悪くなる。
【０００６】
そこで、ＭＶＡ方式液晶パネルでは、図１の（Ｄ）から（Ｆ）に示すように、電極１２、１３表面に電圧印加時の液晶分子の傾斜方位を規制するドメイン規制手段を設け、その上に垂直配置向膜を形成する。図１では、電極１２のドメイン規制手段として電極のスリット２１が、電極１３のドメイン規制手段として電極１３上に設けられた誘電体の突起が設けられている。図１の（Ｅ）に示すように、中間の電圧を印加すると、スリット２１と突起２０により液晶分子の傾斜する方向が異なる領域が形成される。そのため、斜めに入射する光線は、光線に対して液晶の傾きが大きい領域と小さい領域を通過することになり、実際の明るさは平均化されて垂直方向の入射光線と同じ明るさになる。なお、図１の（Ｄ）及び（Ｆ）に示すように、ＭＶＡ方式の電圧無印加時と高い電圧を印加する時は、ＶＡ方式と同じである。
【０００７】
図２は、特開平１１−２４２２２５号公報に開示された画素レイアウトの例を示す図であり、基板を垂直方向から見た時の電極及び突起のみを示す。図２において、参照番号１３はＴＦＴ基板に設けられる画素電極である。図では補助容量を構成する補助電極３５により上下２つの部分に分かれているが、横対縦の長さの比が約１：３の長方形である。画素電極の間には、横方向にゲートバスライン３１が、縦方向にデータバスライン３２が伸びており、その交点付近にＴＦＴ３３が設けられている。画素電極１３、ゲートバスライン３１及びデータバスライン３２の上には、ジグザグに伸びる誘電体の突起２０Ｂが設けられている。また、対向する基板（ＣＦ基板）にはジグザグに伸び、突起２０Ｂの間に対向するように配置された誘電体の突起２０Ａが設けられている。すなわち、ＣＦ基板、ＴＦＴ基板上にジグザグ状の突起２０Ａと２０Ｂを形成し、それらが互い違いになるように対向している。
【０００８】
図３は、従来のＭＶＡ用突起による液晶分子の配向を示す図である。図２の参照番号Ａで示す部分とＢで示す部分は、図３に示す領域Ａと領域Ｂに対応する。なお、図２の参照番号Ｃで示す部分とＤで示す部分では、液晶分子の配向する方位が、領域Ａと領域Ｂでの液晶分子の配向方位に対して９０°異なる。上記の特開平１１−２４２２２５号公報は、ＭＶＡ方式の液晶パネルについての詳しい説明を記載しており、ここではこれ以上の説明を省略する。
【０００９】
図３の（Ａ）に示すように、電圧無印加時は、液晶分子１０は基板面に対して垂直に配向する。突起上では突起面に対して垂直に配向するため、突起の斜面上では基板面に対してチルトして配向することになる。図３の（Ｂ）に示すように、電圧印加時には、突起斜面上の液晶分子の影響により、突起と突起とに挟まれた領域においては液晶分子の傾斜する方位が一様に規制される。図３の場合、液晶分子の傾斜する方位が互いに逆向きとなる領域Ａと領域Ｂとからなる２ドメインの配向が実現される。従って、図２の領域ＣとＤには、液晶分子の傾斜する方位が領域Ａ及びＢでの方位と９０°異なる２ドメインの配向が実現されるので、１画素内に液晶分子の傾斜方位がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとなる４ドメインの配向が実現される。
【００１０】
図４は、図２の画素レイアウトにおける４領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにおける液晶分子の傾斜方位を示す図である。いま、液晶パネルの両側に配置する偏光素子を、吸収軸が図４の０°と９０°の方位となるように配置した時の視野角特性を図５及び図６に示す。図５及び図６の（Ａ）から（Ｈ）４は、液晶パネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性である。各方位の０°はパネル面に垂直な方向であり、方位にかかわらず同じ特性である。図示のように、４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位において、液晶パネルを斜めから見たときに、黒（電圧無印加時）の透過率が上昇しコントラストが低下することが分かる。
【００１１】
この問題は、液晶パネルに位相差フィルムを積層させることにより改善できる。位相差フィルムのフィルム面内方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、フィルム法線方向の屈折率をｎｚとすると、通常ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を満たす位相差フィルムのいずれか、もしくはそれらを組み合わせたものが用いられる。図２に示した画素レイアウトのＭＶＡ方式液晶パネルに、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚのタイプの位相差フィルムを用いた場合の視野角特性を図７及び図８に示す。位相差フィルムを用いることにより、図５及び図６において見られた４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位における黒透過率の上昇は抑えられる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２５号公報（全体）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図７の（Ｂ）及び（Ｃ）の点線で囲んだ部分に示されるように、しきい値電圧よりやや大きな電圧を印加したときに、液晶パネルを斜めからみたときに正面に比べて透過率が上昇する現象は全方位で見られる。この現象は、前述のいずれのタイプの位相差フィルムを用いても改善することができない。しきい値電圧より若干大きな電圧が印加された付近は、透過率の低い状態であるため、視野角による透過率の変動が非常に目立つ。実際に、低階調〜中階調からなる画像を表示させた場合、液晶パネルを斜めから見ると表示が白茶けたように見える。この現象（以降、白茶けと呼ぶ）は、ＭＶＡ方式液晶パネルの表示品質を低下させる大きな要因であり、改善が望まれている。
【００１４】
本発明の目的は、ＭＶＡ方式液晶パネルの視野角特性を改善することにより、視野角特性の優れた液晶表示装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、斜めに入射した光線が、液晶分子の配向方位の異なる２つの領域（ドメイン）を通過するようにする。
【００１６】
図９は、従来のＭＶＡ方式液晶パネルにおける液晶層の厚さと突起の大きさの関係を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。図９を参照して前述の白茶け現象の生じる原因を説明する。図９に示されるように、従来のパネルでは、製造上の問題や配向安定性などを考慮して、配向方位を規制するための突起やスリットの幅は１０μｍ程度であり、突起やスリットの配列ピッチも大きくしていた。なお、液晶層の幅（セルギャップ又はセル厚は）、例えば４μｍ程度である。そのため、領域の幅や領域ＡとＢの間の境界領域の幅が液晶層の幅（セルギャップ）に比べてかなり大きいために、液晶パネルを斜めに通過する光線の経路をたどった時、その光線が液晶パネルに入射してから出射するまでの間に、領域ＡとＢの両方を通過することはなかった。そのため、図９で領域Ｂに斜めに入射する光線１は、傾斜した液晶分子を垂直に近い角度で通過することになり、比較的透過率が高くなる。もちろん領域Ａを通過する光線１に平行な光線は透過率は小さいが、しきい値電圧より若干大きな電圧が印加された透過率の低い状態では、このような少しの透過率の上昇も影響が大きく、白茶け現象が生じることになる。この現象は、上記のように、斜めに入射した光線が、２つの領域（ドメイン）を通過するようにすることで解消できる。
【００１７】
図１０と図１１は、本発明の原理を説明する図である。斜めに入射した光線が、２つの領域（ドメイン）を通過するようにするには、３つの態様が考えられ、図１０の（Ａ）は本発明の第１の態様を、図１０の（Ｂ）は本発明の第２の態様を示し、図１１の（Ｃ）は本発明の第３の態様を示す。
【００１８】
第１の態様では、図１０の（Ａ）に示すように、液晶パネルの上下で異なる２つの領域を形成し、斜めに入射した光線２が２つの領域を通過するようにする。
【００１９】
図１２と図１３は、従来のＭＶＡ方式液晶パネルと本発明の第１の態様における電圧印加による液晶分子の動作の違いを説明する図である。従来のＭＶＡ方式液晶パネルでは、図１２の（Ａ）に示すように、電圧無印加時には液晶分子１０は液晶層（セルギャップ）に渡ってほぼ垂直に配向している。すなわち、液晶分子１０は、垂直配向膜を形成された電極１２と１３に対して垂直である。中間の電圧を印加すると、図１２の（Ｂ）に示すように、液晶分子１０は傾斜し、傾斜方位は各領域内では液晶層の厚さ方向にわたって一様であり、傾斜方位が互いに異なる領域（ドメイン）がパネル面内で混在していた。更に大きな電圧を印加すると、図１２の（Ｃ）に示すように、液晶分子１０は更に傾いて水平に近くなるが、傾斜方位は図１２の（Ｂ）の方位が維持される。
【００２０】
これに対して、本発明の第１の態様では、図１３の（Ａ）に示すように、電圧無印加時には従来例と同じように液晶分子１０は液晶層の厚さ（セルギャップ）に渡ってほぼ垂直に配向している。中間の電圧を印加すると、図１３の（Ｂ）に示すように、上側の液晶分子１０はある傾斜方位で傾斜し、下側の液晶分子１０は傾斜方位が上側と逆の方向に傾斜する。この時、液晶層の厚さの中間部分の液晶は傾斜せず、垂直のままである。更に大きな電圧を印加すると、図１３の（Ｃ）に示すように、液晶分子１０は更に傾いて水平に近くなるが、傾斜方位は図１３の（Ｂ）の方位が維持される。すなわち、本発明の第１の態様では、電圧印加時に液晶分子の配向は、基板に平行で前記液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称であることを特徴とする。いいかえれば、上下で２つの液晶層が形成され、２つの液晶層の配向方位が逆である。
【００２１】
図１４は、第１の態様でパネルを垂直方向から見た時の液晶分子の傾斜方位を示す図である。０°と９０°の方向が偏光素子の吸収軸の方向であり、液晶分子の傾斜方位を４５°及び２２５°とすると、同じ位置に逆方向に傾斜した液晶分子１０が存在することになる。従って、垂直及び斜めに入射した光線は、すべて液晶分子が逆方向に傾斜した２つの領域（ドメイン）を通過することになる。
【００２２】
本発明の第１の態様による液晶パネルの視野角特性を図１５と１６に示す。図１５及び図１６の（Ａ）から（Ｈ）は、第１の態様の液晶パネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性であり、図５及び図６に対応する図である。また、図１７及び図１８の（Ａ）から（Ｈ）は、位相差フィルムを適用した第１の態様の液晶パネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性であり、図７及び図８に対応する図である。図７及び図８と図１７及び図１８を比較して明らかなように、第１の態様のパネルでは、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）の点線で囲んだ部分のような、しきい値電圧よりやや高い電圧を印加した時に見られる斜め方向から見た時の透過率の上昇が抑制されていることが分かる。すなわち、白茶け現象が抑制される。また、４５°、１３５°、２２５°、３１５°方位における黒透過率の上昇は、従来のＭＶＡ方式液晶パネルと同様に、位相差フィルムにより改善することができる。
【００２３】
第１の態様のような液晶の配向は、液晶層を挟む電極上に誘電体の構造物を設けることにより実現するか、同じ特性の液晶パネルを２枚配向が対称になるように貼り合せて実現する。
【００２４】
本発明の第２の態様では、図１０の（Ｂ）に示すように、従来と同様に領域（ドメイン）ＡとＢを横方向に隣接させるが、領域ＡとＢの幅及びそれらの間の境界の幅を狭くして、斜めに入射した光線３が２つの領域ＡとＢを通過するようにする。図９で説明したように、従来のＭＶＡ方式液晶パネルでも液晶の傾斜方向が異なるドメインが隣接していたが、領域の幅及び領域の境界部分の幅がセルギャップに比べてかなり広いため、斜めに入射した光線は一方の領域のみを通過するだけで、２つの領域を通過する光線はほとんどなかった。これに対して、第２の態様では、領域の幅及びそれらの間の境界の幅が狭いので、斜めに入射した光線は２つの領域を通過する。なお、斜めに入射した光線の一部が２つの領域を通過するようにしても白茶け現象は低減される。すなわち、白茶け現象が低減される程度は、斜めに入射した光線のうちの２つの領域を通過する割合に関係する。
【００２５】
第３の態様では、従来と同様に領域ＡとＢを横方向に隣接させるが、図１１の（Ｃ）に示すように、領域ＡとＢをパネルの厚さ方向にずらして、斜めに入射した光線４が２つの領域ＡとＢを通過するようにする。領域ＡとＢをパネルの厚さ方向にずらすには、例えば、図１１に示すように、電極１２及び１３上に誘電体の構造物７０Ａ及び７０Ｂを形成し、領域毎に層の位置を厚さ方向にずらす。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１９は、本発明の第１実施例のＭＶＡ方式液晶表示装置のパネル構造を示す図であり、（Ａ）は液晶層中に設ける構造物の平面図であり、（Ｂ）はパネルの断面図である。
【００２７】
図１９の（Ｂ）に示すように、パネルは、ガラス基板５３と５６を貼り合せて形成する。ガラス基板の表面が表示面である。ガラス基板５３の一方の表面には、位相差フィルム５２が配置され、その上に偏光素子（偏光フィルム）５１が配置される。ガラス基板５３の他方の表面には、カラーフィルタ５４と透明な共通電極１２が形成される。ガラス基板５６の一方の表面には、位相差フィルム５７が配置され、その上に偏光素子（偏光フィルム）５８が配置される。なお、位相差フィルム５２及び５７は一方のみが設けられる場合もある。ガラス基板５６の他方の表面には、バスラインやＴＦＴなどを有する層５５と透明な画素電極１３が形成される。電極１２及び１３の上には垂直配向膜が形成されるが、ここでは図示を省略している。偏光素子５１と５８は、吸収軸が互いに直交するように配置される。位相差フィルム５２及び５７は、屈折率がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ（ｎｘ，ｎｙはフィルム面内の屈折率、ｎｚはフィルムに垂直な方向の屈折率）のいずれかの関係を満たす。
【００２８】
電極１２と１３の間には、図１９の（Ａ）に示すような格子状の構造物５０が配置される。この構造物は、レジストなどで作られ、液晶層の厚さ（セルギャップ）（例えば４μｍ）に等しい厚さを有し、各格子で囲われる正方形の領域は、一辺がおおよそセルギャップの３倍以下であることが望ましい。一方の基板に構造物５０を配置した後、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶を滴下注入法など注入した後、他方の基板を貼り合せる。
【００２９】
図２０は、このような構造物５０で区切られる領域の内部での液晶分子１０の配向を示し、（Ａ）は電圧無印加時の配向を、（Ｂ）は電圧印加時の配向を示す。また、図２１の（Ａ）は構造物５０で区切られる各領域での電圧印加時の配向の平面図であり、図２１の（Ｂ）は構造物５０で区切られる各領域での電圧印加時の配向の断面図である。電圧無印加時には液晶分子１０が電極１２，１３に対して垂直に配向し、電圧印加時には、液晶分子１０が領域の中心を通りパネル面（電極）に対して垂直な平面に関してほぼ面対称であるような少なくとも１つの面が存在するように配向し、かつセルギャップのほぼ中間を通り基板面に平行な平面に関してほぼ面対称であるように配向する。
【００３０】
図２２は、第１実施例における液晶分子の動作を示す図である。図１３と比較して明らかなように、液晶層の上下で、それぞれ液晶分子の傾斜方位が複数でき、電極１２と１３の間に電圧を印加しない時（電圧無印加時）には図２２の（Ａ）に示すように、液晶分子１０は電極１２と１３の間で垂直に配向し、中間の電圧を印加した時には図２２の（Ｂ）に示すように、上側の部分と下側の部分でそれぞれ傾斜方位が２方向になるように液晶分子１０が傾斜し、更に大きな電圧を印加すると、図２２の（Ｃ）に示すように、液晶分子は水平に近くなるように更に傾斜するが、傾斜方位は図２２の（Ｂ）の方位が維持される。
【００３１】
図２３は、第１実施例の液晶パネルを垂直方向から見た時の液晶分子の傾斜方位を示す図である。この場合も０°と９０°の方向が偏光素子の吸収軸の方向である。各領域内で、液晶分子は４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の傾斜方位で傾斜し、しかも上下で逆の方向に傾斜する。これにより、視角特性は、図１３及び図１４の場合に比べて一層改善される。
【００３２】
第１実施例の液晶表示装置の視野角特性を図２４と２５に示す。図２４及び図２５の（Ａ）から（Ｈ）は、第１実施例の液晶表示装置のパネルを０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°方位の正面（０°）から斜め７０°まで１０°きざみで見たときの透過率−電圧特性であり、図１７及び図１８に対応する図である。図１７及び図１８を比較して明らかなように、第１実施例のパネルでは、視角特性が一層改善され、白茶け現象も抑制されることが分かる。
【００３３】
第１実施例では、構造物の各領域の形状を上面と下面が正方形の直方体としたが、円筒状などにすることも可能である。
【００３４】
図２６は、本発明の第２実施例の液晶表示装置の構成を示す図である。図示のように、第２実施例の液晶表示装置は、２枚の液晶パネル６１と６２を貼り合せ、一方の側に位相差フィルム５２と偏光素子５１を設け、他方の側に偏光素子５８を設ける。位相差フィルム５２は第１実施例と同様である。液晶パネル６１と６２はＶＡ方式液晶パネルであり、液晶層に電圧を印加すると液晶分子はそれぞれ所定の方向に傾斜する。ここで、液晶パネル６１においては液晶分子１０が図１３の上側のように傾斜し、液晶パネル６２においては液晶分子１０が図１３の下側のように傾斜するようにする。このような２枚のパネルを貼り合せることにより、図１０の（Ａ）及び図１３のような、電圧印加時に、基板に平行で液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称である液晶分子の配向が実現される。
【００３５】
液晶パネル６１と６２が図１２に示すような液晶分子が複数の異なる傾斜方位に配向するＭＶＡ方式液晶表示パネルである場合には、２つのパネル６１と６２の領域の位置を合わせて、上下のパネルで液晶の傾斜が面対称になるようにする。この場合には、図２４及び図２５に示した視角特性と同じ特性が得られる。
【００３６】
本発明の第３実施例の液晶表示装置は、従来のＭＶＡ方式液晶表示装置とほぼ同様の構成を有し、例えばパネルは液晶層を挟む電極上に図２に示したようなジグザグ状の誘電体の突起を有する。また、第１実施例と同様に、偏光素子や位相差フィルムも設けられており、対向する電極の表面には垂直配向膜が形成され、その間には負の誘電率異方性を有するネマティック液晶が封入されている。
【００３７】
図２７は、本発明の第３実施例の液晶表示装置のパネルのジグザグ状の誘電体の突起の形状を示す図であり、例えば、セルギャップが４μｍであるのに対して、突起は幅２μｍで、対向する突起間の間隔が５μｍであり、従来例に比べて大幅に小さくなっている。
【００３８】
また、突起はジグザグ状であるので、図２８に示すように、液晶分子の傾斜方位が互いにほぼ１８０°異なる領域Ａ（傾斜方位：４５°）と領域Ｂ（傾斜方位：２２５°）とからなる領域と、液晶分子の傾斜方位が互いにほぼ１８０°異なり、領域Ａ及びＢの傾斜方位とは９０°異なる領域Ｃ（傾斜方位：１３５°）と領域Ｄ（傾斜方位：３１５°）とからなる領域とが形成されるので、視角特性は良好である。
【００３９】
第３実施例の液晶表示装置は、本発明の第２の態様の発明を実現したものであり、突起の幅は２つの隣接する領域の境界領域に相当し、対向する突起間の間隔は領域の幅に対応する。十分な視角特性改善の効果を得るには、突起の幅（すなわち境界領域の幅）はセルギャップ以下であり、対向する突起間の間隔（すなわち領域の幅）はセルギャップの１０倍以下であることが望ましい。
【００４０】
また、傾斜方位が互いに異なる領域を形成するためには、従来のＭＶＡ方式液晶パネルと同様に、突起、窪み、又は電極に設けたスリットのいずれか又はそれらの組合せよりなるドメイン規制手段を使用できる。
【００４１】
更に、第３実施例の領域の幅及び隣接する境界領域の幅を小さくする構成は、水平配向膜を用いる場合や、正の誘電率異方性を有する液晶を用いる場合についても有効である。
【００４２】
第３実施例では、従来と同様に領域（ドメイン）ＡとＢを横方向に隣接させるが、領域ＡとＢの幅及びそれらの間の境界の幅を狭くして、斜めに入射した光線３が２つの領域ＡとＢを通過するようにする。斜めに入射した光線の一部が２つの領域を通過するようにしても白茶け現象は低減される。すなわち、白茶け現象が低減される程度は、斜めに入射した光線のうちの２つの領域を通過する割合に関係する。
【００４３】
本発明の第４実施例の液晶表示装置は、本発明の第３の対応を実現する実施例であり、図２９は第４実施例の液晶表示装置のパネル構造を示す図である。本発明の第４実施例の液晶表示装置は、従来のＭＶＡ方式液晶表示装置及び第３実施例と類似の構成を有し、パネルが図２９に示すような構造を有する点のみが異なる。従って、図示していないが、第１実施例と同様の偏光素子や位相差フィルムも設けられており、対向する電極の表面には垂直配向膜が形成され、その間には負の誘電率異方性を有するネマティック液晶が封入されている。セルギャップは４μｍで、この径のスペーサを介して２つのガラス基板が貼り合わされる。また、図２に示したようなジグザグ状の突起が液晶層を挟む電極上に設けられている。なお、突起の替わりに窪み、又は電極に設けたスリットのいずれか、又はそれらの組合せよりなるドメイン規制手段を使用できる。
【００４４】
図２９に示すように、第４実施例では、電極２０Ａ及び２０Ｂの上に、突起２０Ａ、２０Ｂに隣接して同じ側に透明樹脂などの透明な誘電体で作った段７０Ａ、７０Ｂを形成し、その上に垂直配向膜を形成する。これにより、突起２０Ａと２０Ｂを境界として液晶分子の傾斜方向が互いに１８０°異なる２つの領域が形成され、２つの領域の液晶層は基板に垂直な方向にずれることになる。これにより、図１１に示した構成が実現できる。
【００４５】
図３０の（Ａ）は、段７０Ａ、７０Ｂの変形例を示す図であり、段７０Ａと７０Ｂの厚さを大きくして液晶層を１１Ａと１１Ｂに分離した状態で隣り合わせたものである。図３０の（Ｂ）は、段７０Ａと７０Ｂの厚さを電極１２と１３の間隔の半分にし、段７０Ａと７０Ｂの幅を広くして互いの先端が重なるようにする。これにより、段７０Ａと７０Ｂをセルギャップを規制する柱スペーサとして使用することができる。
【００４６】
図３１は、突起２０Ａと２０Ｂの両側の２つの領域を、一緒に上下方向（基板に垂直な方向）にずらすように段差７０Ａと７０Ｂを設けた変形例を示す図である。これでも同様の効果が得られる。
【００４７】
第４実施例では、突起２０Ａと２０Ｂは図２に示したようなジグザグ状の形状を有し、段７０Ａと７０Ｂは突起に沿って設けるとしたが、突起２０Ａと２０Ｂを点上の時とし、段７０Ａと７０Ｂをそれぞれ図３２に示すようなチェックパターン状の形状としてもよい。
【００４８】
また、段７０Ａと７０Ｂは、光透過性の高い樹脂を使用して形成することが好ましいが、図１９に示したカラーフィルタ（ＣＦ）層の一部として実現することも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＶＡ方式液晶表示装置を斜め方向から観察した場合にも表示画面が白茶けることなく、表示品質を一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＶＡ方式による視角特性の改善原理を説明する図である。
【図２】基板上に形成されたＭＶＡ用突起の従来例を示す図である。
【図３】従来のＭＶＡ用突起による配向を説明する図である。
【図４】視角を表す座標とＭＶＡ方式での液晶分子の傾斜方位を示す図である。
【図５】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置の視角特性を示す図である。
【図６】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置の視角特性を示す図である。
【図７】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置に位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図８】従来のＭＶＡ方式液晶表示装置に位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図９】従来のＭＶＡ方式液晶パネルにおける液晶層の厚さと突起の大きさの関係を示す図である。
【図１０】本発明の原理を説明する図である。
【図１１】本発明の原理を説明する図である。
【図１２】従来のＭＶＡ方式のパネルでの液晶分子の傾斜動作を示す図である。
【図１３】本発明の第１の態様での液晶分子の傾斜動作を示す図である。
【図１４】第１の態様での液晶分子の傾斜方位を示す図である。
【図１５】第１の態様による視角特性を示す図である。
【図１６】第１の態様による視角特性を示す図である。
【図１７】第１の態様で位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図１８】第１の態様で位相差フィルムを使用した時の視角特性を示す図である。
【図１９】本発明の第１実施例のパネル構造を示す図である。
【図２０】第１実施例での液晶分子の動作を示す図である。
【図２１】第１実施例での電圧印加時の液晶分子の配向を示す図である。
【図２２】第１実施例での液晶分子の動作を示す図である。
【図２３】第１実施例での電圧印加時の液晶分子の傾斜方位を示す図である。
【図２４】第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２５】
第１実施例での視角特性を示す図である。
【図２６】
本発明の第２実施例のパネル構造を示す図である。
【図２７】
本発明の第３実施例の突起形状を示す図である。
【図２８】
第３実施例における領域分布を示す図である。
【図２９】
本発明の第４実施例のパネル構造を示す図である。
【図３０】
第４実施例のパネル構造の変形例を示す図である。
【図３１】
第４実施例のパネル構造の変形例を示す図である。
【図３２】
第４実施例のパネル構造の平面形状の例を示す図である。
【符号の説明】
１０…液晶分子
１１…液晶層
１２，１３…透明電極
５３，５６…ガラス基板
Claims (20)
- ２枚の基板と、
前記２枚の基板の対向する間に液晶が封入された液晶層とを備える液晶表示装置において、
前記液晶層を区切るように設けられ、各表示画素内に少なくとも１つの囲まれた領域を形成する構造物を備え、
電圧印加時に液晶分子の配向は、前記基板に平行で前記液晶層の厚さ方向のほぼ中間を通る平面に対して面対称であることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記液晶分子は、負の誘電率異方性を有し、電圧無印加時には前記基板面に対してほぼ垂直に配向する液晶表示装置。 - 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
電圧印加時に前記液晶分子の傾斜する方位は、前記基板に投影した時に各領域内で複数の方向を有する液晶表示装置。 - 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記２枚の基板は対向する表面に電極を備え、
前記構造物は前記電極上に設けられ、誘電体材料で作られている液晶表示装置。 - 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記構造物は、格子形状を有する液晶表示装置。 - 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記２枚の基板の対向しない側にそれぞれ設けられ、吸収軸が互いに直交する第１及び第２の偏光素子と、
前記第１及び第２の偏光素子と前記２枚の基板の間の少なくとも一方に設けられた少なくとも１枚の位相差フィルムとを備える液晶表示装置。 - 液晶分子が負の誘電率異方性を有し、電圧無印加時には表示面に対してほぼ垂直に配向し、電圧印加時に液晶分子が前記表示面に投影した時に第１の方位に配向する領域を有する第１の液晶層と、
液晶分子が負の誘電率異方性を有し、電圧無印加時には前記表示面に対してほぼ垂直に配向し、電圧印加時に液晶分子が前記表示面に投影した時に前記第１の方位と逆方向の方位に配向する領域を有する第２の液晶層と、
前記第１及び第２の液晶層の対向しない側にそれぞれ設けられ、吸収軸が互いに直交する第１及び第２の偏光素子とを備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項７に記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の液晶層は、それぞれ液晶パネルである液晶表示装置。 - 請求項８に記載の液晶表示装置であって、
前記第１および第２の液晶層では、電圧印加時に前記液晶分子が前記表示面に投影した時に前記第１および第２の方位を含む複数の方位に配向し、
前記第１および第２の液晶層は、前記第１の液晶層の前記第１の方位に配向する領域が前記第２の液晶層の前記第２の方位に配向する領域に重なり、前記第１の液晶層の前記第２の方位に配向する領域が前記第２の液晶層の前記第１の方位に配向する領域に重なるように配置される液晶表示装置。 - 請求項９に記載の液晶表示装置であって、
前記第１および第２の液晶パネルは、電極上に設けられた誘電体で作られ、電圧印加時の前記液晶分子の配向を規制する配向規制手段をそれぞれ有し、
前記第１の液晶パネルの前記配向規制手段と、前記第２の液晶パネルの前記配向規制手段は、前記第１および第２の液晶パネルの中間の面に対して面対称である液晶表示装置。 - 対向する表面にそれぞれ電極を有する２枚の基板と、
前記２枚の基板の対向する間に液晶が封入された液晶層と、
前記第１および第２基板の前記電極上に設けられた誘電体で作られ、電圧印加時の前記液晶分子の配向を規制する配向規制手段とを備え、
液晶分子が負の誘電率異方性を有し、電圧無印加時には基板面に対してほぼ垂直に配向する液晶表示装置において、
前記配向規制手段は、電圧印加時に前記液晶分子が傾斜する方位が前記基板に投影した時に互いにほぼ１８０度異なる第１及び第２の領域を各画素内に発生するように規制し、
前記第１及び第２の領域が交互に配置されるピッチが、前記液晶層の厚さの１０倍以下であることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１１に記載の液晶表示装置であって、
前記第１及び第２の領域の境界領域の幅が前記液晶層の厚さ以下である液晶表示装置。 - 請求項１１に記載の液晶表示装置であって、
前記配向規制手段は、電圧印加時に前記液晶分子が傾斜する方位が前記基板に投影した時に前記第１及び第２の領域の方位と異なる領域を、各画素内で更に発生するように規制する液晶表示装置。 - 請求項１１に記載の液晶表示装置であって、
前記２枚の基板の対向しない側にそれぞれ設けられ、吸収軸が互いに直交する第１及び第２の偏光素子と、
前記第１及び第２の偏光素子と前記２枚の基板の間の少なくとも一方に設けられた少なくとも１枚の位相差フィルムとを備える液晶表示装置。 - 対向する表面にそれぞれ電極を有する２枚の基板と、
前記２枚の基板の対向する間に液晶が封入された液晶層と、
前記第１および第２基板の前記電極上に設けられた誘電体で作られ、電圧印加時の前記液晶分子の配向を規制する配向規制手段とを備え、
液晶分子が負の誘電率異方性を有し、電圧無印加時には基板面に対してほぼ垂直に配向する液晶表示装置において、
前記配向規制手段は、電圧印加時に前記液晶分子が傾斜する方位が前記基板に投影した時に互いにほぼ１８０度異なる第１及び第２の領域を各画素内に発生し、前記第１及び第２の領域が前記基板に垂直な方向にずれるように規制することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１５に記載の液晶表示装置であって、
前記配向規制手段は、隣接する前記第１及び第２の領域が前記基板に垂直な方向にずれるように規制する液晶表示装置。 - 請求項１６に記載の液晶表示装置であって、
前記配向規制手段は、前記第２の基板の電極上の前記第１の領域に設けられた第１の段差構造物と、前記第１の基板の電極上の前記第２の領域に設けられた第２の段差構造物とを備える液晶表示装置。 - 請求項１５に記載の液晶表示装置であって、
前記配向規制手段は、隣接する前記第１及び第２の領域の組が中領域を形成するように分けて、隣接する前記中領域が前記基板に垂直な方向にずれるように規制する液晶表示装置。 - 請求項１８に記載の液晶表示装置であって、
前記配向規制手段は、隣接する前記中領域を交互に第１中領域と第２中領域に分けて、前記第２の基板の電極上の前記第１の中領域に設けられた第１の段差構造物と、前記第１の基板の電極上の前記第２の中領域に設けられた第２の段差構造物とを備える液晶表示装置。 - 請求項１７又は１９に記載の液晶表示装置であって、
前記第１の段差用構造物と前記第２の段差構造物が前記液晶層の厚さを規制する液晶表示装置。
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