JPH11352490A - 広視野角液晶表示装置 - Google Patents

広視野角液晶表示装置

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JPH11352490A
JPH11352490A JP11138933A JP13893399A JPH11352490A JP H11352490 A JPH11352490 A JP H11352490A JP 11138933 A JP11138933 A JP 11138933A JP 13893399 A JP13893399 A JP 13893399A JP H11352490 A JPH11352490 A JP H11352490A
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癸 憲 李
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Abstract

(57)【要約】 【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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は広視野角液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】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
twistednematic: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。
【0003】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。
【0004】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。
【0005】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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0007】
【課題を解決するための手段】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、電場を生成する電
極をパターニングして液晶分子を分割配向する。具体的
には、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する第
1及び第2基板と、前記第1及び第2基板の内側面上に
それぞれ形成されており互いに対応する位置に配置され
ている第1及び第2電極とを含む。第1電極と第2電極
には、それぞれ複数の第1開口部及び複数の第2開口部
が形成されている。
【0008】本発明の一特徴によると、第1及び第2開
口部は、基板と直交する方向から見た場合に閉じた閉曲
線をなす。本発明の他の特徴によると、第1及び第2開
口部の境界はそれぞれ直線、曲線或いは鈍角をなして折
り曲げられた形態を有する。本発明の他の特徴による
と、第1及び第2開口部の幅は端部から中央に行くほど
大きくなる。
【0009】本発明の他の特徴によると、第1及び第2
開口部の幅は3〜20μmである。本発明の他の特徴に
よると、第1及び第2開口部の間の間隔は5〜20μm
である。ここで、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層と、第1電極及
び第2電極上にそれぞれ形成されており液晶層の液晶分
子の長軸を基板に対して垂直に配向する第1及び第2配
向膜と、第1及び第2基板の外側面にそれぞれ付着され
ている第1及び第2偏光板とをさらに含むことができ
る。このとき、第1及び第2偏光板の透過軸は互いに直
交するのが好ましく、第1及び第2開口部によって閉じ
た領域内にある液晶分子の平均長軸方向は4つであるの
が好ましい。また、前記平均長軸方向は前期第1及び第
2偏光板の偏光軸と45°±10°をなすのが好まし
く、前記第1及び第2開口部によって閉じた領域のうち
の隣り合う領域の平均長軸方向は90度をなすのが好ま
しい。
【0010】
【発明の実施の形態】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。
【0011】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。
【0012】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10
0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2
0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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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、2
1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。
【0016】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20
0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。
【0017】フリンジフィールドによって、開口部20
0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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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2
11、212が形成されている。下部基板20の電極2
1には、縦方向の第1部分216と縦方向の第2部分2
17とからなる十字形の開口部216、217が形成さ
れている。
【0025】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21
2にほぼ触れている。反面、横方向の多数の第2部分2
17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。
【0026】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21
1、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。
【0027】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。
【0028】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21
1、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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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1
4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。
【0032】2枚の基板10、20の外側には偏光板1
3、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。
【0033】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23
1、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。
【0034】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、23
3、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、2
33、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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】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23
0、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2
30、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。
【0039】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24
5、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24
7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。
【0040】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。
【0041】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2
51、252の延長方向とそれぞれ45度をなしてい
る。
【0042】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30
ms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。
【0043】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、25
4、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。
【0044】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、2
56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。
【0045】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25
4、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。
【0046】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。
【0047】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。
【0048】
【発明の効果】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I
TO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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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4】図3のIV−IV線の断面図。
【図5】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。
【図6】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7】図6のVII−VII線の断面図。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】本発明の実施形態例に係る液晶表示装置の一
断面図。
【図11】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。
【図12】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。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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。
【符号の説明】
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
フロントページの続き (72)発明者 李 惠 莉 大韓民国ソウル市瑞草区牛眠洞 コーロン アパート102棟406号

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに対向する第1基板及び第2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2基板の内側面上に形成されており、前記第1電
    極に対応する位置に配置されている第2電極とを含み、 前記第1電極及び前記第2電極には、それぞれ複数の第
    1開口部及び複数の第2開口部が形成され、 前記第1及び第2開口部は、前記第1及び第2基板に交
    差する方向から見た場合、実質的に閉じた閉曲線を形成
    する、液晶表示装置。
  2. 【請求項2】前記第1及び第2開口部は、それぞれ直
    線、曲線或いは鈍角をなして前記閉曲線を形成する、請
    求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】1つの閉曲線を形成する前記第1及び第2
    開口部は、互いに対称に配置されている、請求項2に記
    載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】前記第1及び第2開口部の幅は、端部から
    中央に行くほど大きくなる、請求項3に記載の液晶表示
    装置。
  5. 【請求項5】前記第1及び第2開口部の幅は3〜20μ
    mである、請求項3に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項6】前記第1及び第2開口部の間の間隔は5〜
    20μmである、請求項3に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項7】前記第1基板と前記第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層と、 前記第1電極及び第2電極上にそれぞれ形成されてお
    り、前記液晶層の液晶分子の長軸を前記基板に対して垂
    直に配向する第1及び第2配向膜と、 前記第1及び第2基板の外側面にそれぞれ付着されてい
    る第1及び第2偏光板と、 をさらに含む請求項3に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項8】前記第1及び第2偏光板の透過軸は互いに
    直交する、請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項9】前記第1及び第2開口部によって閉じた領
    域内にある液晶分子の平均長軸方向は4つである請求項
    8に記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項10】前記平均長軸方向は、前記第1及び第2
    偏光板の偏光軸と45°±10°をなす、請求項9に記
    載の液晶表示装置。
  11. 【請求項11】前記第1及び第2開口部によって閉じた
    領域のうちの隣り合う領域の平均長軸方向は90度をな
    す、請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項12】互いに対向する前記第1基板及び第2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2基板の内側面上に形成されており、前記第1電
    極に対応する位置に配置されている第2電極とを含み、 前記第1電極と前記第2電極には、それぞれ複数の第1
    開口部及び複数の第2開口部が形成されており、前記第
    1及び第2開口部はそれぞれ直線、曲線或いは鈍角をな
    して折り曲げられた部分を有する液晶表示装置。
  13. 【請求項13】前記第1基板と対向する第2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2基板の内側面上に形成されており、前記第1電
    極に対応する位置に配置されている第2電極とを含み、
    前記第1電極と前記第2電極にはそれぞれ複数の第1開
    口部及び複数の第2開 口部が形成されており、前記第1及び第2開口部の幅は
    端部から中央に行くほど大きくなる、液晶表示装置。
  14. 【請求項14】前記第1及び第2開口部は実質的に閉じ
    た閉曲線を形成する、請求項13に記載の液晶表示装
    置。
  15. 【請求項15】1つの閉曲線を形成する前記第1及び第
    2開口部は互いに対称に配置されている、請求項14に
    記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項16】前記第1及び第2開口部の幅は3〜20
    μmである、請求項15に記載の液晶表示装置。
  17. 【請求項17】前記第1及び第2開口部の間の間隔は5
    〜20μmである、請求項15に記載の液晶表示装置。
  18. 【請求項18】前記第1基板と前記第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層と、 前記第1電極及び第2電極上にそれぞれ形成されてお
    り、前記液晶層の液晶分子の長軸を前記基板に対して垂
    直に配向する第1及び第2配向膜と、 前記第1及び第2基板の外側面にそれぞれ付着されてい
    る第1及び第2偏光板と、 をさらに含む請求項15に記載の液晶表示装置。
  19. 【請求項19】前記第1及び第2偏光板の透過軸は互い
    に直交する、請求項18に記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項20】前記第1及び第2開口部によって閉じた
    領域内にある液晶分子の平均長軸方向は4つである、請
    求項19に記載の液晶表示装置。
  21. 【請求項21】前記平均長軸方向は、前記第1及び第2
    偏光板の偏光軸と45°±10°をなす、請求項20に
    記載の液晶表示装置。
  22. 【請求項22】前記第1及び第2開口部によって閉じた
    領域のうちの隣り合う領域の平均長軸方向は90度をな
    す、請求項21に記載の液晶表示装置。
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