JP2010164998A - 広視野角液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視野角を広め、ディスクリネーションを防止して輝度を増加する。
【解決手段】上部基板１０の電極１１に、横及び縦方向の第１及び第２開口部２１１を形成する。下部基板２０の電極２１に、縦方向の第１部分と横方向の第２部分とからなる十字形状の開口部２１６を形成する。上部基板１０上の第１及び第２開口部は、４つの正方形を形成する。下部基板２０上の開口部の第１部分は前記正方形領域の中央を縦方向に、第２部分は前記各正方形領域の中央を横方向に、それぞれ貫通する。従って、１つの画素に１６の小さい正方形微細領域が生じる。上部基板と下部基板の開口部は、間に位置した液晶分子を下部基板の開口部から上部基板の開口部に配向させるフリンジフィールドを形成する。隣接した２つの微細領域における液晶分子の平均長軸方向は、基板の上から見るときに互いに９０度をなす。
【選択図】図４

Description

本発明は広視野角液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を注入し、ここに加える電場の強さを調節して光透過量を調節する構造からなっている。

液晶表示装置のうちの垂直配向捩れネマチック（vertically aligned twisted nematic：ＶＡＴＮ）方式の液晶表示装置は、内側面に透明電極が形成されており外側面には偏光板が付着されている一対の透明基板を含んでいる。２枚の透明基板の間には、不斉分子であり誘電率異方性が負である液晶物質が満たされている。
このような液晶表示装置の電極に電圧を印加しない状態では、液晶分子が２枚の基板に対して垂直に配向されている。しかし、電極に電圧を印加すると基板に対して垂直な方向に電場が生成され、これに伴って液晶分子の配列が変化する。即ち、液晶分子の長軸は誘電率異方性によって電場に対して垂直な方向、即ち、基板に対して平行な方向に傾き、不斉分子のため一定のピッチで螺旋状に捩じれる。

このようにＶＡＴＮ液晶表示装置の液晶分子の長軸は電場がない状態では基板に対して垂直に配向されているため、偏光軸が互いに直交する２つの偏光板を使用する場合には光を遮断することができる。即ち、ノーマリブラックモードでオフ状態の輝度が極めて低いため、従来の捩じれネマチック液晶表示装置に比べて高いコントラスト比を得ることができる。しかし、電場が印加された状態、特に階調電圧が印加された状態では、通常の捩じれネマチックモードと同様に液晶表示装置を見る方向に応じて光の遅延に大きな差異が生じて視野角が狭いという問題点を有する。

捩れネマチックモードにおけるこのような問題点を解決するために、配向膜のラビング方向を異にしたり、電極の形状を変形して液晶分子の配列状態が異なる多数の領域を形成する方法が提示されている。米国特許第５，１３６，４０７号（Clere）は、一方の基板の電極に線形の開口部を形成する方法を提示している。米国特許第５，２２９，８７３号（Hirose等）は、フリンジフィールドを利用して液晶分子を２枚の偏光板の偏光方向間の角度を有するように配列する方法を提示している。一方、米国特許第５，３０９，２６４号（Lien）は、一方の基板の透明電極にＸ字形の開口部を形成する方法を提示している。米国特許第５，４３４，６９０号（Histake等）は、上下基板に形成されている電極に、交互に開口部を形成する方法を提示している。

しかし、前記のような方法によっても、視野角は充分に広くはならず、オン状態における輝度が低くなるなどの問題点が存在する。

本発明は、前記の問題点を解決するためのものであって、その目的は液晶表示装置の視野角を広くすることにある。

前記課題を解決するために、本発明による液晶表示装置では、内側面及び外側面を有する第１基板と、前記第１基板の内側面上に形成されている第１電極と、前記第１基板に対向し、内側面及び外側面を有する第２基板と、前記第２基板の内部面上の前記第１電極に対応して設けられた第２電極と、横方向に沿って延設された第１端部、及び、縦方向に沿って延設された第２端部を有する画素領域と、液晶分子の傾きによって分割される複数のドメインであって、隣接するドメイン群における液晶分子の長軸方向は全部で４つある、複数のドメインと、前記第１基板と前記第２基板との間の液晶層と、前記第１基板の外側面に設けられた第１偏光板と、前記第２基板の外側面に設けられた第２偏光板と、を含み、各ドメインにおける液晶分子の長軸方向は、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の偏光方向に対して４５°±１０°の角度をなし、前記第１偏光板の偏光方向は、前記画素領域の第１端部と実質的に平行に配置され、前記第２偏光板の偏光方向は、前記画素領域の第２端部と実質的に平行に配置され、前記液晶層における前記液晶分子の長軸は、前記第１電極及び第２電極に電圧が印加されていないときに、前記第１基板及び第２基板と垂直になる。
ここで、前記第１電極は、複数のドメイン形成部材をさらに含むのが好ましく、前記隣接するドメイン群は、横方向に延設される第１境界、及び、縦方向に延設される第１境界を有するのが好ましい。
前記隣接するドメイン群は、前記第１境界及び前記第２境界が交差する交差点を有し、前記隣接するドメイン群で前記液晶分子は前記交差点に向いて傾いていてもよい。
横方向又は縦方向において互いに隣接する２つのドメインのうちの一つのドメインにおける液晶分子の長軸方向は、他のドメインにおける液晶分子の長軸方向に対し、９０°±１０°の角度をなすようにしてもよい。
前記隣接するドメイン群における前記液晶分子の斜面形状は、平面から見たとき、実質的にダイヤモンド形状を形成していてもよい。
前記第１偏光板の偏向方向は、前記第２偏光板の偏向方向と垂直になっていてもよい。

以上のように本発明の実施形態例による分割配向を利用した垂直配向液晶表示装置は、多様なＩＴＯパターンを利用して液晶分子の配向方向を多様にすることによって視野角を広めることができ、液晶分子の配向を安定的にすることによってディスクリネーションの発生を防止して輝度を増加させることができる。

本発明の実施形態例による垂直配向液晶表示装置を概略的に示した図面。（ａ）電界が印加されない状態における液晶分子の配列。（ｂ）電界が充分に印加された状態における液晶分子の配列。 本発明の実施形態例に係る垂直配向液晶表示装置を概略的に示した断面図。 本発明の第１実施形態例に係る垂直配向液晶表示装置の開口部の形状を示した図面。 図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図。 本発明の第２実施形態例に係る開口部の形態を示した図面。 本発明の第３実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状を示した図面。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図。 本発明の第４実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状を示した図面。 本発明の第５実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状を示した図面。 本発明の実施形態例に係る液晶表示装置の一断面図。 本発明の第６実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状の説明図。 本発明の第７実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状の説明図。 本発明の第８実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状の説明図。 本発明の第９実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状の説明図。 本発明の第１０実施形態例に係る液晶表示装置の開口部の形状の説明図。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態例について詳しく説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態例による垂直配向液晶表示装置の構成を概略的に示した図面であって、それぞれ電界が印加されない状態と電界が充分に印加された状態における液晶分子の配列を示したものである。
図１（ａ）及び（ｂ）では、ガラス又は石英などから作られた２枚の基板１０、２０が互いに対向している。２枚の基板１０、２０の内側面には、導電物質、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）などの透明導電物質からなる透明電極１１、２１及び垂直配向膜１２、２２が順に形成されている。２枚の配向膜１２、２２の間には、負の誘電率異方性を有する液晶物質からなる液晶層１００が挟まれている。ここで、液晶層１００は不斉分子を含んでいてもよく、配向膜処理などを通じて電界が印加されると捩れるようにすることも可能である。それぞれの基板１０、２０の外側面には、液晶層１００からの透過光及び液晶層１００への入射光を偏光させる偏光板１３、２３がそれぞれ付着されている。２つの偏光板１３、２３の偏光軸は、互いに９０°の角をなしている。配向膜１２、２２はラビング処理してもしなくてもよい。

図１（ａ）に示されているように、２つの電極１１、２１の電位差がない場合、即ち、液晶層１００に電場が印加されていない場合には、液晶層１００の液晶分子１１０の長軸方向が、配向膜１２、２２の配向力によって、２枚の基板１０、２０の表面に対して垂直方向に配列されている。

このような状態で、下部基板２０に付着されている偏光板２３を通過して線偏光された光は、偏光方向が変化せずに液晶層１００を通過する。したがってこの光は上部基板１０に付着されている偏光板によって遮断され、これによって液晶表示装置はブラック状態を現わす。

２つの電極１１、２１に電位差を与えると、基板１０、２０の表面に対して垂直な電場が生成され、これに伴って液晶分子１１０が再配列される。

図１（ｂ）に示されているように、２つの電極１１、２１の電位差が非常に大きくて液晶層に充分な大きさの電場が生成されると、誘電率異方性によって液晶分子の長軸方向は、電場に対して垂直な方向と基板１０、２０と平行な方向との間で配列される。ただし、配向膜１２、２２付近の液晶分子１１０は、誘電率異方向性による力より配向膜１２、２２の配向力による力の方を多く受けるため、初期状態を維持する。一方、液晶分子１１０は不斉分子であるため螺旋状に捩れる。液晶層１００の不斉分子を適切に調節すると、下部配向膜２２から上部配向膜１２まで液晶方向子が９０°ほど回転するようにすることができる。

この時、下部基板２０に付着された偏光板２３を通過して偏光された光は、液晶層１００を通過しながらその偏光軸が液晶分子の捩れに沿って９０°回転する。これによって、反対側の基板１０に付着されている偏光板１３を通過する。したがって、液晶表示装置はホワイト状態になる。

図２は、本発明の実施形態例による垂直配向液晶表示装置を概略的に示した断面図であり、電極に開口部が形成されている構造を示している。便宜上、基板と電極のみを示し他の配向膜や偏光板は省略した。
図２では、対向している上部及び下部基板１０、２０にそれぞれ電極１１、２１が形成されており、下部基板２０の電極２１の一部が除去されて開口部２００をなしている。
この場合にも２つの電極１１、２１の電位差がない状態では、液晶分子１１０が図１（ａ）に示す配列、即ち、２枚の基板１０、２０に対して垂直な配列を有する。

２つの電極１１、２１の間に電位差を与えると、２つの電極１１、２１の間に電場が生成される。生成された電場は、大部分のところでは基板１０、２０に垂直であるが、図２に示すように、開口部２００の付近では基板１０、２０に対して完全に垂直をなさずに開口部２００に対して対称となる。このように開口部２００の付近で形成される捩じれた電場をフリンジフィールド（fringe field）という。

フリンジフィールドによって、開口部２００の付近の液晶分子１００の長軸は、２枚の基板１０、２０の表面に対して傾く。液晶分子１００の配列は、開口部２００に対してほぼ対称であり、開口部２００の両側の液晶分子は互いに反対方向に配列されるため視野角が広くなる。

一方、このようなフリンジフィールドは、開口部の付近で強く、開口部から遠くなるほど弱くなる。従って、多数の開口部を適切な距離をおいて形成すると、開口部の間に位置した液晶分子がフリンジフィールドの影響を充分に受け得るようにすることができる。従って、開口部を境界とする多数の微細領域に液晶層を分け、電場が印加される時に各微細領域における液晶分子の長軸方向を平均した方向をその領域における液晶分子の平均長軸方向であるとすると、各領域における液晶分子の平均長軸方向を、開口部の形状や配置などに応じて調整可能である。

このような開口部２００は、導電膜を写真蝕刻して電極２１を形成する時に同時に形成される。従って、開口部２００を形成するための別途の工程が必要なく、ラビングを利用して微細領域を形成する方法に比べてより簡単である。また、写真蝕刻法を利用するので微細領域の大きさや位置を微細に調整しやすく、領域を多様な形状に形成することができるという利点がある。また、上部基板側の開口部と下部基板の配線との間に生ずる寄生容量を減少させるために、基板の配線に該当する部分の上部基板側の電極を除去することも可能である。

前述したように、開口部２００は、多様な形状や配置を有するように形成可能であり、一方の電極或いは２つの電極の両方に形成することができる。このような開口部の形状及び配置は、微細領域の平均長軸方向と液晶表示装置の輝度、応答速度、残像など液晶表示装置の特性に影響を及ぼすので、開口部の形状や配置を適正に形成することが重要である。

いろいろな実験の結果、分割配向のための開口部パターンの条件は次の通りであると確認された。
第１に、広い視野角を得るためには液晶分子の平均長軸方向が互いに異なる微細領域が２つ以上であるのが好ましい。より好ましくは、１つの画素にこのような微細領域が２つ以上であり、特に４つであるのが好ましい。このとき、また、各微細領域における液晶分子の平均長軸方向が、基板の上から見たとき、偏光板の偏光軸と４５°±１０°、特に４５°をなすのが好ましく、直交偏光板を使用する場合には特にそうである。また、隣接する微細領域の平均長軸方向がなす角は互いに垂直であるのが好ましい。
第２に、上部基板及び下部基板の開口部が実質的な閉曲線をなして各微細領域が実質的に閉じた領域になるように形成するのが好ましい。これは、開口部の端部で液晶分子の配列方向が不規則になる組織が発生するので、開口部の端部を最大限近く位置するように形成するのが好ましいためである。また、開口部の境界は、直線或いは緩慢な曲線、鈍角をなしながら折り曲げられるのが好ましい。これは液晶分子の配列を均一にして応答速度を速くするためである。特に、上部基板及び下部基板の開口部が互いに対向しながら実質的に閉じた領域をなす場合、互いに対向に部分の開口部の境界が直線或いは緩慢な曲線、または鈍角をなして折り曲げられるのが好ましい。また、開口部の幅は、端部から中央に行くほど大きくなるのが好ましい。このとき、開口部のパターンは四角形の形態に反復されるのが好ましい。
第３に、開口部の幅及び間隔は、それぞれ３〜２０μｍ及び５〜２０μｍであるのが適切である。これは、開口部の幅が前述の範囲より大きく間隔がこれより小さいと、開口率が低下して輝度及び透過率が低下するからである。開口部の幅が前述の範囲より小さく間隔がこれより大きいと、フリンジフィールドが微弱であるため応答速度が遅くなり不規則な組織が発生する恐れがあるためである。

以下、このような条件を考慮して、先ず、図３と図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である図４に示された本発明の第１実施形態例について説明する。液晶表示装置は通常多数の画素領域からなるが、図３及び図４では１つの画素領域３００のみを示し、薄膜トランジスタや配線などの他の構成要素は省略し上部及び下部基板の電極に形成されている開口部のパターンのみを示した。
図３及び図４を見ると、１つの長方形の画素領域３００の内に多数の線形開口部２１１、２１２、２１６、２１７が形成されている。即ち、上部基板１０の電極１１には、横及び縦方向の第１及び第２開口部２１１、２１２が形成されている。下部基板２０の電極２１には、縦方向の第１部分２１６と縦方向の第２部分２１７とからなる十字形の開口部２１６、２１７が形成されている。

上部基板１０上の第１開口部２１１と第２開口部２１６とは互いに分離されて縦に配列されており、ほぼ閉じた４つの大きな正方形をなしている。
下部基板２０上の開口部２１６、２１７の第１部分２１６は画素３００の中央を縦方向に貫通することによって第１及び第２開口部２１１、２１２がなす大きな正方形領域の中央を縦方向に貫通しており、両端は第２開口部２１２にほぼ触れている。反面、横方向の多数の第２部分２１７は第１及び第２開口部２１１、２１２がなす各正方形領域の中央を横方向に貫通しており、両端は第１開口部２１１にほぼ触れている。
従って、２枚の基板１０，２０に形成されている開口部２１１、２１２、２１６、２１７は小さい正方形形状の微細領域を形成し、四角形の４つの辺のうちの２つの辺は、上部基板１０に形成された開口部２１１、２１２になり、他の２つの辺は下部基板２０に形成された開口部２１６、２１７になる。

以下、このような液晶表示装置における液晶分子の配列を図４に基づいて説明する。
図４に示されているように、液晶分子は開口部の付近のフリンジフィールドによって傾く。このときに互いに隣接した上部基板１０と下部基板２０の開口部２１１、２１６は、その間に位置した液晶分子を同一の方向、即ち、下部基板２０の開口部２１６から上部基板１０の開口部２１１に向かう方向に配列するようにするフリンジフィールドを形成させ、これによって各開口部２１１、２１６を境界として液晶分子の配列方向が変化する。

また、微細領域を定義する開口部のうちの隣接した開口部は互いに垂直をなしているため位置に応じて液晶分子の長軸方向が変化する。しかし、正方形領域内で液晶分子の平均長軸方向は、図３に矢印で示したように、下部基板の開口部２１６、２１７の２つの部分の交差点から上部基板１０の第１及び第２開口部２１１、２１２が隣接した地点に向かう方向、言い換えれば、上部基板の第１及び第２開口部２１１、２１２がなす大きい正方形の中心から頂点に向かう方向になる。このように開口部を配置すると、１つの画素に総１６個の小さい正方形微細領域が生じ、各微細領域における液晶分子の平均長軸方向は４方向のうちの１つになる。また、隣接した２つの微細領域における液晶分子の平均長軸方向は基板の上からみる時に互いに９０度をなす。また、横方向と縦方向に互いに垂直になるように２枚の偏光板の透過軸Ｐ１、Ｐ２を配置すると、電界を印加するときに各微細領域における液晶分子の平均長軸方向と偏向板の透過軸とが４５度をなす。

しかし、図３のような開口部形状が形成されると、電圧が印加された直後には液晶分子が主に電場の影響を受けて配列され、時間の経過に伴ってネマチック液晶の特定によって液晶分子の配列が互いに平行になろうとする傾向によって配列が変化するようになる。従って、液晶分子の動きが停止して安定した状態に至るまで時間が多少所要されるので、液晶表示装置の応答速度が遅くなる。

図５に示した本発明の第２実施形態例による開口部２２１、２２２、２２６、２２７の形態は、図３と類似するが、各微小領域が長方形をなす点が異なる。即ち、縦方向の開口部２２１、２２６が横方向の開口部２２２、２２７より長い。従って、上から見るときに、隣接した微小領域の液晶分子の平均長軸方向が正確に９０度をなさず、偏光板の透過軸と液晶分子の平均長軸方向も４５度から少し外れるようになる。しかし、この場合には各微小領域が長方形をなすようになり横又は縦のうちの一方の方向の配列が他側に比べて優先される。これによって、液晶分子の配列が速く安定化され、応答速度面では第１実施形態例に比べて有利である。

以下、応答速度をより改善した実施形態例について説明する。
図６は本発明の第３実施形態例による垂直配向液晶表示装置の分割配向のための開口部パターンを示す平面図であり、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。
図６と図７に示されているように、本発明の第３実施形態例による液晶表示装置は、下部基板である薄膜トランジスタ基板２０と上部基板であるカラーフィルタ基板１０とからなる。薄膜トランジスタ基板２０には、互いに交差する多数のゲート線とデータ線が形成されている（図示せず）。ゲート線とデータ線とで定義される各領域を指す単位画素領域には、画素電極２１及びデータ線から入る画像信号をスイッチングするための薄膜トランジスタ（図示せず）が形成されている。これに対向するカラーフィルタ基板１０には、薄膜トランジスタ基板２０の下部画素領域に対応する領域である上部画素領域を定義するブラックマトリックス１４が形成されており、ブラックマトリックス１４の間にはカラーフィルタ１５が形成されている。ブラックマトリックス１４及びカラーフィルタ１５を覆う保護絶縁膜１６が基板の全面を覆っており、その上に共通電極１１が形成されている。共通電極１１と画素電極２１の一部は除去されて開口部２３０、２３３、２３８をなしている。画素電極２１と共通電極１１上には、液晶分子を垂直に配向させるための垂直配向膜２５、１５がそれぞれ形成されている。

２枚の基板１０、２０の外側には偏光板１３、２３がそれぞれ付着されており、２枚の基板１０、２０の外側の偏光板１３、２３の内側には、補償フィルム１７、２７がそれぞれ付着されている。この時、２枚の基板１０、２０のうちの一方には、ａプレート一軸性補償フィルムを付着し反対側にはｃプレート一軸性補償フィルムを付着するか、両側にｃプレート一軸性補償フィルムを付着することができる。一軸性補償フィルムの代わりに二軸性補償フィルムを使用することもできるが、この場合には２枚の基板のうちの一方のみに二軸性補償フィルムを付着することも可能である。補償フィルムの付着方向は、ａプレート又は二軸性補償フィルムで屈折率が最大である方向、即ち遅い軸（slow axis）が偏光板の透過軸と一致するか直交するように付着するのが好ましい。より好ましくは、二軸性補償フィルムの場合は２番目の遅い軸が偏光板の透過軸或いは吸収軸と一致するように配置する。

開口部２３０、２３３、２３８の形態は、図６に示されているように、概略的な形状のみを見るときには図３に示された本発明の第１実施形態例と類似する。より詳しく説明すると、カラーフィルタ基板１０に形成された開口部２３０、２３３はそれぞれ縦部２３１、２３４と、その中央（ただし、画素３００の下端部又は上端部に位置した開口部は一側端部）から左側或いは右側に伸びた横部２３２、２３５とからなっている。画素３００の左右に位置した開口部２３３、１３０は、画素３００の縦方向の中心線に対して対称に縦に配列された４つの大きい四角形（凡そ正方形に近似する）をなす。薄膜トランジスタ基板２０に形成された多数の開口部２３８は、それぞれ互いに垂直に交差する横部２３７と縦部２３６とから形成される十字形であり、大きい四角形形状の中央に位置する。

ここで、２枚の基板１０、２０に形成された開口部２３０、２３３、２３８の端部を最大限近接するように形成して、開口部２３０、２３３、２３８によって定義される微小領域が閉じた四角形に近似するように形成する。

開口部２３０、２３３、２３８の幅は、各開口部２３０、２３３、２３８の中央で最も大きく端部に行くほど狭くなる。こうなると、開口部２３０、２３３、２３８の屈折部分は、９０度より大きい鈍角で屈折するようになり、両基板に形成された開口部２３０、２３３、２３８が最も近くなる部分で、１つの微細領域をなす２つの開口部のなす角は９０度より小さい鋭角となる。これによって、開口部２３０、２３３、２３８によって定義される微小領域は、その領域における平均長軸方向の対角線長さよりも平均長軸方向と垂直な方向の対角線長さの方が長くなる構造を有する。

開口部２３０、２３３、２３８の中央部と端部との幅の差をより大きくすると、両基板に形成された開口部２３０、２３３、２３８の距離がより近くなり、微小領域は平均長軸方向と垂直な方向の方に長くなり、これに伴って液晶分子がほぼ一定の方向に横になって安定的な配向を有するようになるので、応答速度は向上する。

勿論、本実施形態例においても、隣接した微細領域の平均長軸方向は９０度をなし、２つの偏光板１３、２３の偏光方向Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ横方向と縦方向に互いに垂直に交差するように付着されていると、偏光方向は各微細領域における平均長軸方向と４５度をなす。

本発明の第３実施形態例では、１つの単位画素に環状四角形の開口部が４つ形成されているが、これは画素の大きさやその他の条件によって異なるようにすることができる。但し、正方形環状に形成する場合に最も高い輝度を得ることができる。

一方、開口部２３０、２３３、２３８の幅は３〜２０μｍ程度に形成するのが好ましいという事実はすでに前述した。

また、互いに異なる基板に形成された２つの開口部２３０、２３３、２３８の間の距離が最も遠い部分、即ち、各開口部の中央部の間の距離は１０〜５０μｍになるように形成するのが好ましく、２３〜３０μｍ程度に形成するのがより好ましい。これは前述したような理由からであるが、画素領域の大きさや形態に応じて変化し得ることは勿論である。

以下、図８に示された本発明の第４実施形態例について説明する。
図８に示す本実施形態例の開口部の構造は、第３実施形態例と類似する。ただし、１つの微細領域を基準にして見るとき、第３実施形態例では各開口部２３０、２３３、２３８について屈折部分が１回のみ屈折するが、本実施形態例では２回屈折し、１つの微細領域をなす２枚の基板の開口部が２回屈折することによって生じた辺２４１、２４２は互いに平行である。これを言い換えると、各微細領域をなす開口部２３０、２３３、２３８の中央部が微細領域の中心方向に幅が広くなり、開口部２３８の中央部２３９は正方形形状になる。こうすると、２枚の基板１０、２０の開口部２３０、２３３、２３８間の距離はより近くなり、開口部２３０、２３３、２３８の屈折部分は直線に近似した形態になって、応答速度がより向上される。しかし、開口部をこのように形成する場合、開口部２３０、２３３；２３８が占める面積が大きくなるため開口率が低下するという短所がある。

このような短所を解決するために、図９に示された本発明の第５実施形態例では第４実施形態例で下部基板２０に形成された開口部２３８の中央部２３９を、四角形ではなく環状四角形に形成する。このとき、環状四角形の内側の電極が孤立することを防止するために、十字形の開口部２３８を２つに分離し、開口部２４５、２４６とする。即ち、中央部の環状四角形をなす隣接した２つの辺同士は連結されているようにし、ほかの２つの辺とは分離する。また、環状四角形の中央には、対向する２つの辺に対して平行なもう１つの開口部２４７を形成する。結局、第４実施形態例における微細領域の他に、環状四角形の内側に２つの微小領域がさらに形成される。このように形成すると、第４実施形態例に比べて開口率を向上させることができる。

第１ないし第５実施形態例で、上部基板の開口部２３０、２３３のうちの端部に位置した部分を、図１０に示したように、画素電極２１の外側に位置するように形成する場合、開口率と輝度をより高めることができる。
ここで、２枚の基板に形成される開口部の形状は反対に形成することができることは勿論である。

一方、速い応答速度を得るためには、２つの開口部が互いに平行であるのが好ましく、これを提示したものが図１１に示した第６実施形態例である。
下部基板、即ち、薄膜トランジスタ基板２０には、画素電極の中央部分に縦方向に伸びた１つの線形開口部２５２が形成されており、上部基板、即ち、カラーフィルタ基板１０には開口部２５２の左右に２つの線形開口部２５１が縦方向に形成されて、２枚の基板に形成された開口部２６が互いに交互に配置されている。この時、２枚の偏光板１３、２３の偏光方向は互いに垂直であり開口部２５１、２５２の延長方向とそれぞれ４５度をなしている。

このような開口部パターンが形成されると、隣接した開口部２５１、２５２の間の微細領域に存在する液晶分子の長軸は、ほぼ同一の方向に、即ち上から見るときに開口部に対して垂直に均一に傾くため３０ｍｓ程度の速い応答速度を有する。しかし、この場合は平均長軸方向が２つだけであるので視野角の面で前記の実施形態例に比べて不利である。

速い応答速度を維持しながら平均長軸方向を４つ以上得ることができる実施形態例として図１２に示された本発明の第７実施形態例を挙げることができる。
図１２は、隣接した２つの画素３１０、３２０に形成された開口部のパターンを示したものである。上部基板に形成された線形開口部２５３、２５５と、下部基板に形成された線形開口部２５４、２５６とが、横及び縦方向に対して一定角をなすように斜線の形態に配列されている。各画素３１０、３２０内の開口部２５３、２５４、２５５、２５６は互いに平行であり、隣り合う２つの画素３１０、３２０の開口部を延長すると一定角をなすように配置されている。隣接した画素の開口部がなす角は９０度である。こうなると、隣接した２つの画素にかけて平均長軸方向が４つになる。
偏光板の透過軸Ｐ１、Ｐ２は横と縦方向に配置されている。

ここで、下部基板の開口部２５４、２５６と画素との境界部分では、液晶分子の配列が乱れるディスクリネーションが発生する可能性がある。より正確に言うと開口部２５４、２５６が画素電極の境界と近接する部分のうち、前記境界と鋭角をなして近接する部分である。このようなディスクリネーションは輝度を低下させ、またディスクリネーションが発生する領域は印加電圧に応じて変化するために、残像が発生する可能性がある。

図１３に提示した本発明の第８実施形態例では、薄膜トランジスタ基板に形成された開口部２５４、２５６と画素電極２１の境界とが鋭角をなして近接する部分に向けて、かつ画素電極２１の端部に沿って、カラーフィルタ基板の開口部２５３、２５５を延長し、枝開口部２５７を形成した。枝開口部２５７の幅は、開口部２５３、２５５と連結されている部分から端部に行くほど狭くなる。こうすると、第７実施形態例に比べてディスクリネーションが減少するので輝度が向上する。

このように、第７及び第８実施形態例の場合は、１つの画素内に２つの平均長軸方向が存在し、２つの画素の平均長軸方向が互いに異なるように開口部を配置することによって、隣接した２つの画素が対をなして４分割配向を形成するようになる。
この時、平均長軸方向が異なる画素の配置は多様な形態が可能であり、その例を図１４及び図１５に示した。
図１４に示された本発明の第９実施形態例による液晶表示装置では、横方向に沿って配列された画素は同一の平均長軸方向を有し、縦方向には隣接した画素が互いに異なる平均長軸方向を有するように配置した。勿論、平均長軸方向を異にするためには線形開口部の傾斜方向を異にする。

これと異なって、図１５に示す本発明の第１０実施形態例による液晶表示装置では、横方向には赤、緑、青の３色を表す３つの画素からなる１つのドット内では開口部の傾斜方向を同一にし、ドット単位で開口部の傾斜方向を異にし、縦方向には隣接した画素が互いに異なる傾斜方向を有する開口部を有するように画素を配置した。

１０、２０ 基板
１１、２１ 透明電極
１２、２２ 配向膜
１３、２３ 偏光板
１００ 液晶層
２００、２１１、２１２、２１６、２１７ 開口部
３００ 画素領域
Ｐ１、Ｐ２ 透過軸

Claims (7)

1. 内側面及び外側面を有する第１基板と、
   前記第１基板の内側面上に形成されている第１電極と、
   前記第１基板に対向し、内側面及び外側面を有する第２基板と、
   前記第２基板の内部面上の前記第１電極に対応して設けられた第２電極と、
   横方向に沿って延設された第１端部、及び、縦方向に沿って延設された第２端部を有する画素領域と、
   液晶分子の傾きによって分割される複数のドメインであって、隣接するドメイン群における液晶分子の長軸方向は全部で４つある、複数のドメインと、
   前記第１基板と前記第２基板との間の液晶層と、
   前記第１基板の外側面に設けられた第１偏光板と、
   前記第２基板の外側面に設けられた第２偏光板と、を含み、
   各ドメインにおける液晶分子の長軸方向は、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の偏光方向に対して４５°±１０°の角度をなし、
   前記第１偏光板の偏光方向は、前記画素領域の第１端部と実質的に平行に配置され、前記第２偏光板の偏光方向は、前記画素領域の第２端部と実質的に平行に配置され、
   前記液晶層における前記液晶分子の長軸は、前記第１電極及び第２電極に電圧が印加されていないときに、前記第１基板及び第２基板と垂直になる、液晶表示装置。
2. 前記第１電極は、複数のドメイン形成部材をさらに含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記隣接するドメイン群は、横方向に延設される第１境界、及び、縦方向に延設される第１境界を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記隣接するドメイン群は、前記第１境界及び前記第２境界が交差する交差点を有し、前記隣接するドメイン群で前記液晶分子は前記交差点に向いて傾いている、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 横方向又は縦方向において互いに隣接する２つのドメインのうちの一つのドメインにおける液晶分子の長軸方向は、他のドメインにおける液晶分子の長軸方向に対し、９０°±１０°の角度をなす、請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記隣接するドメイン群における前記液晶分子の斜面形状は、平面から見たとき、実質的にダイヤモンド形状を形成している、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１偏光板の偏向方向は、前記第２偏光板の偏向方向と垂直になっている、請求項１に記載の液晶表示装置。