JP4554656B2 - 広視野角液晶表示装置 - Google Patents

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る。
ツイスト・ネマチック(twisted-nematic ; TN)方式の液晶表示装置は、内側面に透明電極が形成されている一対の透明基板、２つの透明基板間の液晶物質及びそれぞれの透明基板の外側面に取付けられて光を偏光する２つの偏光板で構成される。電気場を印加しない状態においては、２つの基板間に詰められた液晶分子が基板に平行で一定のピッチ(pitch)を有して螺線状にねじられ、液晶分子の長軸方向が連続的に変化するねじれた構造を有する。かかる構造のツイスト・ネマチック方式の液晶表示装置では液晶分子の長軸と短軸の配列に従って視覚特性が決定される。

しかし、かかるＴＮ方式の液晶表示装置のうちでも、特にノーマリーブラックモード(normally black mode)である場合には、電気場が印加されない状態で入射する光が完全に遮断されないため、コントラスト比がよくない。
このような問題点を改善するために、垂直配向されたツイスト・ネマチック(vertically-aligned twisted-nematic ; VATN)方式の液晶表示装置が、米国特許第３，９１４，０２２号で提案されており、“Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ１９９３，ｐｐ．１５８−１５９”においてもTakahashi等によって提案されている。

垂直配向液晶表示装置における電気場が印加されていない状態の液晶分子は、２つの基板に対して垂直に配向されているため、ノーマリーブラックモードで十分に暗い状態を作る。
しかし、前記方式は、視野角があまり広くないという問題点がある。
一方、Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ等はフリンジフィールド(fringe field)による垂直配向方式の単純マトリックス液晶表示装置を“ＳＩＤ１９９１，ｐ．７６２−７６５”で発表し、Ｌｉｅｎは“ＳＩＤ１９９２，ｐ．３３−３５”で単純マトリックス多重領域垂直配向液晶表示装置が、オン(ＯＮ)状態での光透過率が低い問題点を解決するために、画素電極に開口部を形成する構造を提案した。

しかし、Ｌｉｅｎが提案した構造では、画素電極が開いた部分、すなわち、分割された画素領域の境界となる部分で、光が漏れる現象が現われる。
米国特許第３，９１４，０２２号明細書 Ｔａｋａｈａｓｈｉ等著，Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ１９９３，ｐｐ．１５８−１５９， Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ等著，ＳＩＤ１９９１，ｐ．７６２−７６５ Ｌｉｅｎ著，ＳＩＤ１９９２，ｐ．３３−３５

本発明は、前記に鑑みてなされたもので、その目的は、広視野角を有する液晶表示装置を提供することにある。また、本発明の目的は、広視野角液晶表示装置における光漏れを防止することにある。

本発明に係る液晶表示装置は、共通電極が形成されている第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板に形成された画素電極と、前記画素電極に重なるように前記第２基板に形成される維持電極とを備え、前記画素電極と共通電極の少なくとも一方は第１線形開口部および第２線形開口部を備え、前記第１線形開口部及び第２線形開口部はほぼシェブロン形状に配列され、前記第１線形開口部および第２線形開口部のうち少なくとも一方は前記維持電極の延長方向と平行方向に配列されている。

ここで、第１方向に延長されたデータ線と、前記第１方向に直交する第２方向に延長されたゲート線とをさらに備え、前記維持電極は前記第１方向及び第２方向と異なる方向に延長されていることが好ましい。
また、前記維持電極に電気的に接続され前記第１方向に延長される分枝が前記第２基板上に形成されることが好ましい。

さらに、前記第１基板と第２基板との間に注入されており、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層をさらに備えることが好ましい。
前記第１線形開口部は前記画素電極の上部領域に位置し、前記第２線形開口部は前記画素電極の下部領域に位置することが好ましい。
前記第１線形開口部及び第２線形開口部は同一の幅であることが好ましい。

前記第１線形開口部及び第２線形開口部はそれぞれの終端部において互いに接することが好ましい。
本発明の他の観点による液晶表示装置は、共通電極が形成されている第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板に形成された画素電極と、前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なるとともに第１方向に延長される分枝と、前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なり、前記分枝に電気的に接続するとともに前記第１方向とは異なる方向に延長される維持電極とを備え、前記画素電極と共通電極のうち少なくとも一方は第１線形開口部及び第２線形開口部を備え、前記第１線形開口部及び第２線形開口部はほぼシェブロン形状に配列される。

ここで、前記第１線形開口部及び第２線形開口部のうち少なくとも一方は、前記維持電極の延長方向と平行方向に配列されていることが好ましい。
また、前記第１基板と第２基板との間に注入されており、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層をさらに備えることが好ましい。
前記第１線形開口部は前記画素電極の上部領域に位置し、前記第２線形開口部は前記画素電極の下部領域に位置することが好ましい。

前記第１線形開口部及び第２線形開口部は同一の幅であることが好ましい。
前記第１線形開口部及び第２線形開口部はそれぞれの終端部において互いに接することが好ましい。
本発明のさらに他の観点に係る液晶表示装置は、共通電極が形成されている第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、第１方向に延長されるデータ線と、前記第１方向と直交する第２方向に延長されるゲート線と、前記第２基板に形成される画素電極と、前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なる維持電極とを備え、前記画素電極と共通電極とのうち少なくとも一方は第１線形開口部及び第２線形開口部を備え、前記第１線形開口部及び第２線形開口部は前記第１方向および第２方向とは異なる方向に延長され、ほぼシェブロン形状に配列され、前記第１線形開口部及び第２線形開口部のうち少なくとも一方は前記維持電極の延長方向と平行方向に配列される。

ここで、前記第１基板と第２基板との間に注入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層をさらに含むことが好ましい。
また、前記第１線形開口部は前記画素電極の上部領域に位置し、前記第２線形開口部は前記画素電極の下部領域に位置することが好ましい。
さらに、前記第１線形開口部及び第２線形開口部は同一の幅であることが好ましい。

前記第１線形開口部及び第２線形開口部はそれぞれの終端部において互いに接することが好ましい。
本発明のさらに他の観点に係る液晶表示装置は、共通電極が形成されている第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板に形成されている画素電極と、前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なる維持電極とを備え、前記画素電極と共通電極の一方は第１線形開口部及び第２線形開口部を備え、前記第１線形開口部及び第２線形開口部はほぼシェブロン形状に配列され、前記第１線形開口部及び第２線形開口部は同一の幅であり、前記第１線形開口部は前記画素電極の上部領域に位置し、前記第２線形開口部は前記画素電極の下部領域に位置する。

ここで、前記第１基板と第２基板との間に注入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層をさらに備えることが好ましい。
また、前記第１線形開口部及び第２線形開口部はそれぞれの終端部において互いに接することが好ましい。
本発明のさらに他の観点に係る液晶表示装置は、共通電極が形成された第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板に形成されたTFTと、

前記TFT上に形成された保護膜と、前記保護膜上に形成され、前記TFTに電気的に接続される画素電極とを備え、前記画素電極は第１線形開口部及び第２線形開口部を備え、前記第１線形開口部及び第２線形開口部はほぼシェブロン形状に配列され、前記第１線形開口部は前記画素電極の上部領域に位置し、前記第２線形開口部は前記画素電極の下部領域に位置する。

ここで、前記第１線形開口部及び第２線形開口部は同一の幅であることが好ましい。
また、前記保護膜は３μｍ以上の厚さであることが好ましい。
前記保護膜は有機材料で形成されることが好ましい。
有機材料で形成され前記第１基板と第２基板との間に挿入される基板間隔材をさらに含むことが好ましい。

前記第１線形開口部及び第２線形開口部はそれぞれの終端部において互いに接することが好ましい。
前記第１線形開口部及び第２線形開口部の少なくとも一方は、前記維持電極の延長方向と平行方向に配列されることが好ましい。
第１方向に延長されたデータ線と、前記第１方向に直交する第２方向に延長されたゲート線とを更に含み、前記維持電極は前記第１方向及び第２方向とは異なる方向に延長されていることが好ましい。

前記第２基板上に形成され、前記画素電極と重畳するとともに、前記維持電極と接続され、第１方向に延長された分枝をさらに含むことが好ましい。
本発明のさらに他の観点に係る液晶表示装置は、共通電極が形成された第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板上に形成された画素電極と、前記第２基板上に形成され、前記画素電極に重畳する維持電極と、前記第１基板と第２基板との間に注入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層とを備え、前記液晶層に電界が印加された場合に前記液晶層が複数のドメイン領域に分割され、前記維持電極は複数のドメイン領域の間の境界の少なくとも１つに沿って配列される。

ここで、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、電界が印加された時に複数のドメイン領域に分割される液晶層と、複数のドメイン領域の間の少なくとも１つの境界に沿って配置される維持電極とを備え、複数のドメイン領域の間の境界はシェブロン形状に配置されることが好ましい。
本発明のさらに他の観点に係る液晶表示装置は、第１電極と、第２電極と、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、前記第１電極と第２電極とによって電界が印加された場合に複数のドメイン領域に分割される液晶層と、複数のドメイン領域の間の少なくとも１つの境界に沿って配列される維持電極と、前記維持電極に電気的に接続され、前記第１電極の一方のエッジ方向と平行方向に配置される分枝とを備える。

本発明のさらに他の観点に係る液晶表示装置は、第１電極と、第２電極と、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、前記第１電極及び第２電極により電界が印加された場合に複数のドメイン領域に分割される液晶層と、前記第１電極と重畳し、前記第１電極の一方のエッジ方向と平行方向に配列される分枝とを備え、複数のドメイン領域の間の境界方向は、分枝の延長方向に平行または直交方向ではなく、前記分枝は第１電極の一方のエッジ方向と平行方向に配列されている。

本発明による垂直配向を利用した液晶表示装置は、電界印加の際にフリンジフィールドを利用して液晶分子の長軸方向を多様にすることにより、広視野角を有すると同時に、維持電極を利用してフリンジフィールドが形成される部分から光漏れを防止することができる。

以下、本発明を明確にするために、図面に基づいて本発明による垂直配向を利用した液晶表示装置の実施例についてより詳しく説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における、液晶分子の配列をブラックモード及びホワイトモードに分別して示した概念図であり、図２は、本発明の実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置において開いた画素電極によって発生するフリンジフィールドによる液晶分子の配列を示した断面図である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ガラス等からなる２つの基板１、２が向かい合っており、２つの基板１、２の内側面にはＩＴＯ(indium tin oxide)等の透明導電物質からなる透明電極１２、１２０及び配向膜１４、１４０が順に形成されている。２つの基板１、２の間には、負の誘電率異方性を有するキラルネマチック液晶や左旋性または右旋性のキラル添加剤が０．０１−３．０ｗｔ％添加されているネマチック液晶物質からなる液晶層１００がある。それぞれの基板１、２の外側面には、液晶層１００に入射する光および液晶層１００を通過して出る光を偏光させる偏光板１３、１３０がそれぞれ取付けられており、下部基板１に取付けられた偏光板１３の偏光軸(Ａ)は、上部基板２に取付けられた偏光板１３０の偏光軸(Ｂ)に対して９０度の角をなしている。配向膜１４はラビング処理してもしなくても良い。

図１（Ａ）は電界を印加しない場合を示すもので、液晶層１００の液晶分子３は、配向膜１４の配向力によって２つの基板１、２の表面に対して垂直方向に配列されている。
この時、下部基板１に取付けられている偏光板１３を通過した光は偏光方向が変わらずに液晶層１００を通過する。次に、この光は、上部基板２に取付けられている偏光板１３０により遮断されてブラック状態を現す。

図１（Ｂ）は、電界を十分に印加した場合を示すもので、液晶分子３は下部基板１から上部基板２に至るまで９０度の角度をなすように螺線状にねじれているため、液晶分子３の長軸の方向が連続的に変化するツイスト構造を有する。ここで、２つの基板１、２に隣接した部分では、加えられた電気場による力よりは配向膜１４の配向力が強いので、液晶分子３は垂直に配向されたもとの状態を維持する。

この時、下部基板１に取付けられた偏光板１３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３の長軸方向のねじれに従って９０度回転することになり、これによって、反対側の基板２に取付けられている偏光板１３を通過するようになり、ホワイト状態となる。
図２は、本発明の実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置において視野角を補償するために提案された構造及び原理を示すものである。上部または下部基板１、２に形成されているＩＴＯ電極４、５のうち、上部基板２の電極４の一部が開いている。電界を印加しない状態においては、図１（Ａ）に示すように、液晶分子３は２つの基板１、２に垂直に配列された状態を維持するため、電極が開いていない時と同様にブラック状態を現す。電界を印加すると、大部分のところでは基板１、２に垂直である電気場が形成されるが、ＩＴＯ電極４の開いた部分付近での電気場は２つの基板１、２に対して完全に垂直に形成されない。このように開いた部分付近で形成される歪んだ電気場をフリンジフィールド(fringe field)という。液晶が負の誘電率異方性を有するため、液晶分子３の配列方向は電気場の方向と垂直になろうとする。

このようなフリンジフィールドによって、開いた部分付近の液晶分子３の長軸は、２つの基板１、２の表面に対して傾いた状態でねじれることになる。
本発明の実施例による液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板及びカラーフィルタ基板からなる。薄膜トランジスタ基板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おり、ゲート線とデータ線に定義される各領域を指す単位画素領域には画素電極及び薄膜トランジスタが形成されている。これに向かい合うカラーフィルタ基板には全面に共通電極が形成されており、薄膜トランジスタ基板の単位画素に対応する領域である単位画素領域を定義するブラックマトリックスが形成されている。

本発明の第１乃至第４実施例では開口部が設けられた部分に維持電極を形成して光漏れを防止する構造を提示する。
まず、図３乃至５を参考にして本発明の第１実施例について説明する。
図３は本発明による液晶表示装置におけるカラーフィルタ基板を示した平面図である。
図３はカラーフィルタ基板の共通電極を単位画素領域別に開いた構造であって、１つの単位画素領域を示したものである。

図３に示したように、１つの単位画素領域Ｐの境界にブラックマトリックス７のパターンが形成されており、共通電極６は全面に形成されている。この時、共通電極６には縦方向に２つの線形開口部１５が互いに平行に形成されている。
ここで、開口部１５の幅は３−１５μmの範囲であり、開口部１５間の距離は８−５０μmの範囲であることが好ましい。より好ましくは、開口部１５の幅は３−１２μmであり、開口部間の距離は１０−３０μmである。

図４は本発明の第１実施例による液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した配置図であり、図５は図４のＶ−Ｖ′線により切断した断面図である。
図４及び５に示したように、透明なガラス基板２０の上に互いに平行な第１及び第２ゲート線８１、８２が横方向に形成されており、第１ゲート線８１と第２ゲート線８２とを連結する２つの維持電極１１が縦方向に互いに平行に形成されている。この維持電極１１はカラーフィルタ基板の共通電極６に形成されている開口部１５に該当する位置に配置されて、フリンジフィールドによる光漏れを防止する役割を果たす。

ゲート絶縁膜３０が維持電極１１と第１及び第２ゲート線８１、８２を覆っており、ゲート絶縁膜３０の上部にはデータ線９が縦方向に形成されている。２つのゲート線８１、８２のうち、上部の第１ゲート線８１とデータ線９とが交差する部分には薄膜トランジスタ(thin film transistor ; TFT)が形成されており、この上には平坦化された保護膜４０が覆われている。 保護膜４０の上部には端部分が第１及び第２ゲート線８２及びデータ線９と重なる画素電極１０が形成されており、その上には画素電極１０を覆う配向膜５０が形成されている。ここで、配向膜５０はラビング処理されていてもいなくても良い。

共通電極に形成されている線形開口部は、横方向または傾いた方向に形成されることもできる。
図６及び７は開口部が横方向に形成された本発明の第２実施例による構造を示している。
図６に示したように、１つの単位画素領域Ｐの境界にブラックマトリックス７のパターンが形成されており、共通電極６は全面に形成されている。ここで共通電極６に形成された開口部１５は横方向に多数形成されている。

ここで、開口部１５の幅と開口部１５間の距離は、開口部を縦方向に形成した本発明の第１実施例の場合と同様である。
図７は本発明の第２実施例による液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した配置図である。
図７に示したように、互いに平行な第１及び第２ゲート線８１、８２が横方向に形成されており、画素領域Ｐには第１ゲート線８１と第２ゲート線８２とを連結する１つの分枝１２が隣り合うデータ線９と平行に形成されており、多数の維持電極１１がゲート線８１、８２と平行に分枝１２から延長されている。この維持電極１１は本発明の第１実施例と同様に、カラーフィルタ基板の共通電極６に形成されている開口部１５に該当する位置に配置され、フリンジフィールドによる光漏れを防止する役割を果たす。

図８乃至１１は、開口部が斜線方向に形成された本発明の第３実施例及び第４実施例による構造を示している。
図８及び１０に示したように、１つの単位画素領域Ｐの境界にブラックマトリックス７のパターンが形成されており、共通電極６は全面に形成されている。ここで、共通電極６に形成された開口部１５は斜線方向に形成されている。図８に示した本発明の第３実施例の場合、画素の右上から左下に向う方向の開口部及び、画素の右下から左上に向う方向の開口部がそれぞれ１つずつ形成されている。図１０に示したように本発明の第４実施例の場合には、２つの開口部が全て画素の右上から左下に向っており、互いに平行に形成されている。

ここで、開口部１５の幅と開口部１５間の距離は、開口部を縦方向に形成した本発明の第１実施例の場合と同様である。
図９及び１１はそれぞれ、本発明の第３及び第４実施例による液晶表示装置における薄膜トランジスタを示した配置図である。
図９に示したように、互いに平行な第１及び第２ゲート線８１、８２が横方向に形成されており、画素領域Ｐには第１ゲート線８１と第２ゲート線８２とを連結する１つの分枝１２が隣り合うデータ線９と平行に形成されており、２つの維持電極１１が分枝のゲート線と隣接した下上部分から斜線方向に画素の中央部分に向って延長されている。図１１に示した薄膜とトランジスタ基板も互いに平行な第１及び第２ゲート線８１、８２が横方向に形成されており、画素領域Ｐには第１ゲート線８１と第２ゲート線８２とを連結する１つの分枝１２が隣り合うデータ線９と平行に形成されており、２つの維持電極１１が右上から左下方向に互いに平行に形成されている。第３及び第４実施例において、この維持電極１１は、本発明の第１実施例と同様にカラーフィルタ基板の共通電極６に形成されている開口部１５に該当する位置に配置されて、フリンジフィールドによる光漏れを防止する役割を果たす。

本発明の第３及び第４実施例で、画素電極の上に形成されている配向膜はラビングしてもしなくても良い。但し、ラビング処理をする場合には、ラビング方向は開口部の方向に対して０度から１３５度をなすことが好ましい。
次に、本発明の第５実施例では、隣接した画素に形成される開口部の形状を異なるようにして視野角を拡張する構造を提示する。これを図１２乃至１５を参照して説明する。

図１２は本発明によるカラーフィルタ基板を示した図面である。
図１２に示したように、赤、緑、青色のカラーフィルタに対応する多数の画素領域を定義するブラックマトリックス７のパターンが形成されており、線形の開口部１５が形成されているＩＴＯ電極４が形成されている。ここで、隣り合う画素領域の開口部１５は互いに異なる方向に形成されている。すなわち、開口部１５が画素を単位として横方向と縦方向に繰返されて形成されている。たとえば、赤色画素領域には開口部１５が縦方向に形成されており、これと隣り合う緑色画素領域には開口部１５が横方向に形成されている。

このような構造で、画面に赤色を表示すると仮定する。そうすると、青色と緑色の画素はオフ(OFF)状態のままとなり、赤色の画素だけがオン(ON)状態となる。この時、隣接した赤色画素のＩＴＯ電極４の開口部は、それぞれ横方向と縦方向に形成されている。この時の液晶分子の動きを図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を参考にして説明する。
図１３（Ａ）では、ＩＴＯ電極４の線形開口部１５が縦方向に形成されており、図１３（Ｂ）ではＩＴＯ電極４の線形開口部１５が横方向に形成されている。

ここで、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすると、２つの電極４の間の液晶分子は、地面下部から見る時、左旋性液晶である。
２つの電極４、５に電界が印加されると、液晶分子は形成される電気場の方向に垂直に傾くことになる。これと同時に、図１３（Ａ）では、開口部１５がＹ軸に形成されて、Ｙ軸上側に位置した液晶分子はＸ軸の右側に、Ｙ軸下側に位置した液晶分子はＸ軸の左側の方向にそれぞれねじれる。また、図１３（Ｂ）では、開口部１５がＸ軸に形成されて、Ｘ軸右側に位置した液晶分子はＹ軸の下側の方向に、Ｘ軸左側に位置した液晶分子はＹ軸の上側にそれぞれねじれる。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示したように、４つの方向で液晶分子がねじれるため、上下左右方向の視野角が同一に形成され、階調反転も現れない。従って、全体に視野角が拡張する。
次に、第５実施例によるカラーフィルタ基板及び薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。

図１４はカラーフィルタ基板の共通電極を単位画素領域別に開いた構造であり、隣り合う２つの単位画素領域を示したものである。
図１４に示したように、図３と同様にそれぞれの単位画素領域Ｐ１、Ｐ２を定義するブラックマトリックス７のパターンが形成されており、共通電極６は全面に形成されている。

ここで画素領域Ｐ１の共通電極６には、縦方向に２つの線形開口部１５が互いに平行に形成されており、これと隣り合う画素領域Ｐ２の共通電極６には横方向に多数の線形開口部１５が互いに平行に形成されてている。
ここで、開口部１５の幅及びこれの間の距離は、第１実施例に従うことが好ましい。
図１５は本発明の第５実施例による薄膜トランジスタ基板の構造を示したもので、図１２の画素領域Ｐ１に対応する画素領域Ｐ１には、図４と同様に第１ゲート線８１と第２ゲート線８２とを連結する２つの維持電極１１が縦方向に互いに平行に形成されている。画素領域Ｐ２には、図７と同様に第１ゲート線８１と第２ゲート線８２とを連結する１つの分枝１２が隣り合うデータ線９と平行に形成されており、多数の維持電極１１がゲート線８１、８２と平行に分枝１２から延長されている。

前述の全ての実施例と同様に、維持電極１１は、図１４における共通電極６に形成されている開口部１５に対応する位置に配置される。
このような維持電極１１は、画素電極１０と重なって維持畜電器を形成する役割を果たすと同時に、共通電極６の開口部１５によって形成されるディスクリネーション(disclination)によって漏れる光を遮断するブラックマトリックスの役割を果たす。

隣り合う画素の開口部は、様々な形状に形成することができる。図１６乃至１９に、隣り合う画素の開口部を、異なる形状に形成した本発明の第６乃至第９実施例による液晶表示装置のカラーフィルタ基板の構造を示している。
図１６に示した本発明の第６実施例による液晶表示装置の構造は、図１０に示した本発明の第４実施例による形状の開口部が形成された画素と、これを１８０度回転させた形状の画素とを横方向に交互に配置し、縦方向には同じ列に同じ形状の画素が配列されるように形成したものである。図１７に示した本発明の第７実施例による液晶表示装置の構造は、横方向の配列は第７実施例と同様であるが、縦方向にも画素の形状が交互に繰返されるように配置したものである。図１８に示した本発明の第８実施例による液晶表示装置の構造は、図８に示した本発明の第３実施例による形状に開口部が形成された画素と、これを１８０度回転させた形状の画素とを横方向に交互に配置し、縦方向には同じ列に同じ形状の画素が配列されるように形成したものである。図１９に示した本発明の第９実施例による液晶表示装置の構造は、横方向の配列は第８実施例と同様であるが、縦方向にも画素の形状が交互に繰返されるように配置したものである。

本発明の実施例による液晶表示装置では、球形の基板間隔材を用いる場合、基板間隔材による液晶配向の不良が生じて光漏れが発生する可能性があるので、金属や有機材料を利用した柱状の基板間隔材を使用することが好ましい。
図２０は、本発明の実施例による基板間隔材が含まれた液晶表示装置の断面図である。薄膜トランジスタ３０が形成されている基板１０と、カラーフィルタ（図示省略）が形成されている基板２０との間に、液晶物質４０が注入されている。下側基板１０に形成されている薄膜トランジスタ３０は、ゲート電極３１とその上を覆っているゲート絶縁膜３２、ゲート電極３１上のゲート絶縁膜３２上に形成されている半導体層３３及びゲート電極３１を中心に両側に形成されているソース／ドレーン電極３４１、３４２からなる。薄膜トランジスタが形成されている基板１０の全面に保護膜５０が形成されており、画素領域には画素電極６０が形成されて保護膜５０に穿たれた接触孔を通してドレーン電極３４２と接触している。基板間隔材１００は薄膜トランジスタの上側に形成されており、金属または有機材料からなる。これは薄膜トランジスタ基板を形成する際に用いられる材料を利用して形成することができる。

本発明の実施例においては、共通電極６に開口部を形成しているが画素電極１０にこれを形成することもできる。しかし、この場合には画素電極１０と共通電極６との間に形成されるフリンジフィールドがデータ線９、ゲート線８１、８２及び維持電極１１に印加される電圧の影響を受けることになる。このような信号線に印加される電圧によって形成される電気場の影響を取り除くために、３μm以上の有機絶縁膜で保護膜４０を十分に厚く形成することが好ましい。

また、本発明の実施例では、維持電極１１がゲート線８１、８２に連結されている構造を示したが、独立配線方式を適用する場合においては維持電極１１はゲート線と連結されない。

本発明による垂直配向を利用した液晶表示装置は、電界印加の際にフリンジフィールドを利用して液晶分子の長軸方向を多様にすることにより、広視野角を有すると同時に、維持電極を利用してフリンジフィールドが形成される部分から光漏れを防止することができる。

本発明の実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における、液晶分子の配向をブラックモード及びホワイトモードに基づいて示した概念図である。 本発明の実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における開いた画素電極及び液晶晶分子の配向を示した断面図である。 本発明の第１実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置におけるカラーフィルタ基板を示した平面図である。 本発明の第１実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した平面図である。 図４でＶ−Ｖ′線により切断した断面図である。 本発明の第２実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置におけるカラーフィルタ基板を示した平面図である。 本発明の第２実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した平面図である。 本発明の第３実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置におけるカラーフィルタ基板を示した平面図である。 本発明の第３実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した平面図である。 本発明の第４実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置におけるカラーフィルタ基板を示した平面図である。 本発明の第４実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した平面図である。 本発明の第５実施例による液晶表示装置の赤、緑、青色のカラーフィルタに対応する多数の画素領域を示した図面である。 本発明の第５実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置におけるねじられる液晶分子の配列方向を示した図面である。 本発明の第５実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置におけるカラーフィルタ基板を示した平面図である。 本発明の第５実施例による垂直配向を利用した液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板を示した平面図である。 本発明の第６実施例による液晶表示装置の赤、緑、青色のカラーフィルタに対応する多数の画素領域を示した図である。 本発明の第７実施例による液晶表示装置の赤、緑、青色のカラーフィルタに対応する多数の画素領域を示した図である。 本発明の第８実施例による液晶表示装置の赤、緑、青色のカラーフィルタに対応する多数の画素領域を示した図である。 本発明の第９実施例による液晶表示装置の赤、緑、青色のカラーフィルタに対応する多数の画素領域を示した図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

３ 液晶分子
４，５ ＩＴＯ電極
６ 共通電極
７ ブラックマトリックス
９ データ線
１０ 画素電極
１１ 維持電極
１２ 分枝
１５ 開口部
２０ ガラス基板
３１ ゲート電極
８１，８２ ゲート線
１２、１２０ 透明電極
１４、１４０ 配向膜
１３、１３０ 偏光層
１００ 基板間隔材
３４１ ソース電極
３４２ ドレーン電極

Claims (20)

1. 第１基板と、
   前記第１基板上であって前記第１基板の表面と平行に形成された共通電極と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第２基板上に形成され第１方向に延長された複数のデータ線と、
   前記第２基板上に形成され前記第１方向に直交する第２方向に延長された複数のゲート線と、
   前記第２基板上であって前記第２基板の表面と平行に形成された画素電極と、
   前記第２基板上に形成され前記画素電極に重なるとともに、ほぼシェブロン形状に配置され、それぞれゲート線の１つまたはデータ線の１つに対して傾斜して延長されている維持電極と、
   前記共通電極及び画素電極の一方に形成される第１開口部及び第２開口部と、
   負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、前記画素電極と共通電極との間に注入され、電界が印加された場合に前記第１開口部及び第２開口部によって１つの画素領域内が複数のドメイン領域に分割される液晶層と、
   を備え、前記第１開口部及び第２開口部はそれぞれ線形であり、ほぼシェブロン形状に配列され、それぞれゲート線の１つまたはデータ線の１つに対して傾斜して延長されており、
   前記維持電極は前記第１開口部及び第２開口部に対応する位置に形成されている液晶表示装置。
2. 前記維持電極に電気的に接続され前記第１方向に延長される分枝電極が前記第２基板上に形成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の一方の領域に位置し、前記第２開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の他方の領域に位置する、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１開口部及び第２開口部は同一の幅である、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 第１基板と、
   前記第１基板上であって前記第１基板の表面と平行に形成された共通電極と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第２基板上であって前記第２基板の表面と平行に形成された画素電極と、
   前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なるとともに第１方向に延長される分枝電極と、
   前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なり、前記分枝電極に電気的に接続するとともに前記第１方向に対して傾斜した方向に延長される維持電極と、
   前記共通電極及び画素電極の一方に形成された第１開口部及び第２開口部と、
   負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、前記画素電極と共通電極との間に注入され、電界が印加された場合に前記第１開口部及び第２開口部によって１つの画素領域内が複数の異なるドメイン領域に分割される液晶層と、
   を備え、前記維持電極は前記第１開口部及び第２開口部に対応する位置に形成されており、前記第１開口部及び第２開口部はそれぞれ線形であり、ほぼシェブロン形状に配列され、前記第１方向に対して傾斜して延長されている、液晶表示装置。
6. 前記第１開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の一方の領域に位置し、前記第２開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の他方の領域に位置する、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１開口部及び第２開口部は同一の幅である、請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 第１基板と、
   前記第１基板上であって前記第１基板の表面と平行に形成された共通電極と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   第１方向に延長される複数のデータ線と、
   前記第１方向と直交する第２方向に延長される複数のゲート線と、
   前記第２基板上であって前記第２基板の表面と平行に形成された画素電極と、
   前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なる維持電極と、
   を備え、前記画素電極と共通電極とのうち一方は１つの画素領域内に第１線形開口部及び第２線形開口部を備え、前記第１線形開口部及び第２線形開口部は前記第１方向および第２方向とは異なる方向に延長され、ほぼシェブロン形状に配列され、
   前記維持電極は前記第１開口部及び第２開口部に対応する位置に形成されている液晶表示装置。
9. 前記第１基板と第２基板との間に注入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層をさらに含む、請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１線形開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の一方の領域に位置し、前記第２線形開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の他方の領域に位置する、請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１線形開口部及び第２線形開口部は同一の幅である、請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 第１基板と、
    前記第１基板上であって前記第１基板の表面と平行に形成された共通電極と、
    前記第１基板と対向する第２基板と、
    前記第２基板上であって前記第２基板の表面と平行に形成された画素電極と、
    前記第２基板に形成され、前記画素電極に重なる維持電極と、
    前記共通電極及び画素電極の一方に形成される第１開口部及び第２開口部と、
    負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、前記画素電極と共通電極との間に注入され液晶層と、
    を備え、前記維持電極は前記第１開口部及び第２開口部に対応する位置に形成されており、
    前記第１開口部及び第２開口部はそれぞれ線形であり、ほぼシェブロン形状に配列され、前記画素電極の境界の１つに対して傾斜して延長されており、
    前記液晶層は電界が印加された場合に前記第１開口部及び第２開口部によって１つの画素領域内が複数の異なるドメイン領域に分割され、
    前記第１開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の一方の領域に位置し、前記第２開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の他方の領域に位置し、前記第１開口部または第２開口部と交差して第１開口部または第２開口部とＹ字形状およびＸ字形状を構成する他の線形の開口部が存在しない、液晶表示装置。
13. 第１基板と、
    前記第１基板上であって前記第１基板の表面と平行に形成された共通電極と、
    前記第１基板に対向する第２基板と、
    前記第２基板上に形成された複数のゲート線及びデータ線と、
    前記第２基板上に形成され、前記ゲート線の１つ及び前記データ線の１つと電気的に接続されたＴＦＴと、
    前記ＴＦＴ上に形成された保護膜と、
    前記保護膜上に形成され、前記ＴＦＴに電気的に接続されるとともに隣接するデータ線に重なるように前記第２基板の表面に平行に形成された画素電極と、
    前記第２基板に形成され前記画素電極に重なるとともに１つの画素領域内に延長される維持電極と、
    前記共通電極及び画素電極の一方に形成される第１開口部及び第２開口部と、
    負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成され、前記画素電極と共通電極との間に注入され、電界が印加された場合に前記第１開口部及び第２開口部によって１つの画素領域内が複数の異なるドメイン領域に分割される液晶層と、
    を備え、前記維持電極は前記第１開口部及び第２開口部に対応する位置に形成されており、前記第１開口部及び第２開口部はそれぞれ線形であり、ほぼシェブロン形状に配列され、前記画素電極の境界の１つに対して傾斜して延長されており、
    前記第１開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の一方の領域に位置し、前記第２開口部は前記画素電極の長さ方向中間点を通る線分を中心に分割する場合の他方の領域に位置する、液晶表示装置。
14. 前記第１開口部及び第２開口部は同一の幅である、請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記保護膜は３μｍ以上の厚さである、請求項１３に記載の液晶表示装置。
16. 前記保護膜は有機材料で形成される、請求項１３に記載の液晶表示装置。
17. 有機材料で形成され前記第１基板と第２基板との間に挿入される基板間隔材をさらに含む、請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記第１開口部及び第２開口部の少なくとも一方は、前記維持電極の延長方向と平行方向に配列される、請求項１３に記載の液晶表示装置。
19. 前記第２基板上に形成され、前記画素電極と重畳するとともに、前記維持電極と接続され、第１方向に延長された分枝電極をさらに含む、請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 第１基板と、
    前記第１基板上であって前記第１基板の表面と平行に形成された共通電極と、
    前記第１基板と対向する第２基板と、
    前記第２基板上であって前記第２基板の表面と平行に形成された画素電極と、
    前記第２基板上に形成され、前記画素電極に重畳する維持電極と、
    前記画素電極と共通電極との間に注入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子で構成される液晶層と、
    を備え、前記液晶層に電界が印加された場合に１つの画素領域を複数のドメイン領域に分割するために前記共通電極及び画素電極の一方に形成された開口部を備え、前記維持電極は前記開口部に対応する位置に形成されるとともに複数のドメイン領域の間の境界の少なくとも１つに沿って１つの画素領域内に配列される、液晶表示装置。

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