KR20040000344A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

제1 전극과, 상기 제1 전극에 액정층을 개재하여 대향하는 제2 전극에 의해 각각 규정되는 복수의 회소 영역을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 제1 전극은 각 회소 영역에서 제1 방향을 따라 배치된 복수의 단위중실부를 갖고, 액정층은 전압이 인가되지 않았을 때 수직 배향 상태를 취하며, 또한, 전압이 인가되었을 때 이에 응답하여 단위중실부의 주변에 생성되는 경사 전계에 의해서 각 단위중실부에 방사형 경사 배향 상태를 취하는 액정 도메인을 형성한다. 복수의 회소 영역은, 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장하는 복수의 행 및 제1 방향을 따라 연장하는 복수의 열로 이루어지는 매트릭스 형상으로 배열되어 있고, 각 프레임 내에서, 제2 방향을 따라 상호 인접한 회소가 반대되는 극성으로 구동된다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 광시야각 특성을 갖고 고 품위 표시를 행하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 퍼스널 컴퓨터의 디스플레이나 PDA(personal digital assistance) 표시부에 이용되는 표시 장치로서, 박형 경량의 액정 표시 장치가 이용되고 있다. 그러나, 종래의 트위스트 네마틱형(TN형), 슈퍼 트위스트 네마틱형(STN형) 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 결점을 갖고 있다. 그것을 해결하기 위해서 여러가지 기술개발이 행해지고 있다.

TN형이나 STN형 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선하기 위한 대표적인 기술로서, 광학 보상판을 부가하는 방식이 있다. 다른 방식으로는, 기판의 표면에 대하여 수평 방향의 전계를 액정층에 인가하는 횡전계 방식이 있다. 이 횡전계 방식의 액정 표시 장치는 최근 양산화되어 주목받고 있다. 또한, 다른 기술로는, 액정 재료로서 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정 재료를 이용하고, 배향막으로서 수직 배향막을 이용하는 DAP(deformation of vertical aligned phase)가 있다. 이것은, 전압 제어 복굴절(ECB: electrically controlled birefringence)방식의 하나로 액정 분자의 복굴절성을 이용하여 투과율을 제어한다.

그러나, 횡전계 방식은, 시야각을 개선하는 기술로서 유효한 방식 중의 하나이기는 하지만, 제조 프로세스에서, 통상의 TN형 디바이스에 비하여 생산 마진이현저히 낮기 때문에, 안정된 생산이 곤란한 문제가 있다. 이것은, 기판 간의 갭 얼룩이나 액정 분자의 배향축에 대한 편광판의 투과축(편광축) 방향의 어긋남이, 표시 휘도나 콘트라스트비에 크게 영향을 미치기 때문이다. 이러한 요소들을 고정밀도로 제어하여 안정된 생산을 행하기 위해서는 한층 더 기술개발이 필요하다.

또한, DAP 방식의 액정 표시 장치에서 표시 얼룩이 없는 균일한 표시를 행하기 위해서는 배향 제어를 행할 필요가 있다. 배향 제어 방법으로는, 배향막의 표면을 러빙함으로써 배향 처리하는 방법이 있다. 그러나, 수직 배향막에 러빙 처리를 실시하면, 표시 화상중에 러빙근(rubbing streaks)이 발생하기 쉬워 양산에는 적합하지 않다.

따라서, 본원 발명자의 일부는 다른 사람과 함께, 러빙 처리를 행하지 않고서 배향 제어를 행하는 방법으로서, 액정층을 개재하여 대향하는 한쌍의 전극의 한쪽을, 하층 전극과, 개구부를 갖는 상층 전극과, 이들 사이에 형성된 유전체층으로 이루어지는 2층 구조 전극으로 하여, 상층 전극의 개구부의 엣지부에 생성되는 경사 전계에 의해 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 방법을 제안하였다(예를 들면, 일본 특개 2002-55343호 공보 참조). 이 방법에 따르면, 액정 분자의 배향의 연속성이 충분히 안정된 배향 상태를 회소(picture element)의 전체에 걸쳐 얻을 수 있기 때문에, 시야각개선 및 고품위의 표시가 실현된다.

그러나, 최근에는, 액정 표시 장치에는, 광시야각화나 고표시품위 뿐만아니라, 보다 밝은 표시를 행하기 위한 한층 높은 고개구율화도 요구되고 있다. 경사 전계를 이용하여 배향 규제를 행하는 경우에 개구율을 보다 향상시키기 위한 구체적인 기법은 확립되어 있지 않다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 광시야각 특성을 갖고, 표시 품위가 높고 개구율로 밝은 표시가 가능한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 액정 표시 장치(100)의 하나의 회소(picture element) 영역의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 1a는 평면도, 도 1b는 도 1a의 1B-1B'선을 따른 단면도

도 2는 액정 표시 장치(100)의 행 방향을 따라 인접한 회소 영역에 극성이 서로 다른 전압이 인가되어 있는 상태를 개략적으로 도시하는 도면

도 3은 액정 표시 장치(100)의 액정층(30)에 전압을 인가한 상태를 도시하는 도면으로, 도 3a는 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 개략적으로 도시하며, 3b는 정상 상태를 개략적으로 도시하는 도면

도 4a∼4d는 전기력선과 액정 분자의 배향의 관계를 개략적으로 도시하는 도면

도 5a∼5c는 액정 표시 장치(100)에서, 기판 법선 방향에서 본 액정 분자의 배향 상태를 개략적으로 도시하는 도면

도 6a∼6c는 액정 분자의 방사형 경사 배향의 예를 개략적으로 도시하는 도면

도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 다른 액정 표시 장치(100A 및 100B)를 개략적으로 도시하는 도면

도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(100C 및 100D)를 개략적으로 도시하는 평면도

도 9는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(100E)를 개략적으로 도시하는 평면도

도 10은 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(100E)를 개략적으로 도시하는 평면도

도 11은 비교예의 액정 표시 장치(1000)를 개략적으로 도시하는 평면도

도 12는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 액정 표시 장치가 구비하는 회소 전극을 개략적으로 도시하는 평면도

도 13a는 행 방향을 따라 인접한 2개의 회소 영역에 동일한 극성의 전압을 인가했을 때의 등전위선 EQ를 개략적으로 도시하는 도면

도 13b는 행 방향을 따라 인접한 2개의 회소 영역에 서로 다른 극성의 전압을 인가했을 때의 등전위선 EQ를 개략적으로 도시하는 도면

도 14a, 14b 및 14c는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 액정 표시 장치에 이용되는 구동 방법을 설명하기 위한 도면

도 15는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(100F)를 개략적으로 도시하는 평면도

도 16은 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 액정 표시 장치(200)의 하나의 회소 영역의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 16a는 평면도, 도 16b는 도 16a의 16B-16B'선을 따른 단면도

도 17a∼17d는 액정 분자(30a)의 배향과 수직 배향성을 갖는 표면의 형상과의 관계를 설명하기 위한 개략도

도 18은 액정 표시 장치(200)의 액정층(30)에 전압을 인가한 상태를 도시하는 도면으로, 도 18a는 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 개략적으로 도시하며, 도 18b는 정상 상태를 개략적으로 도시하는 도면

도 19a∼도 19c는 개구부와 볼록부와의 배치 관계가 서로 다른, 제2 실시 형태의 액정 표시 장치(200A, 200B 및 200C)의 개략적인 단면도

도 20은 액정 표시 장치(200)의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 16a의 20A-20A'선을 따른 단면도

도 21은 액정 표시 장치(200D)의 하나의 회소 영역의 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 21a는 평면도, 도 21b는 도 21a의 21B-21B'선을 따른 단면도

도 22a∼도 22e는 배향 규제 구조(28)를 갖는 대향 기판(300b)을 개략적으로 도시하는 도면

도 23은 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 액정 표시 장치(300)를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 23a는 평면도이고, 도 23b는 도 23a의 23B-23B'선을 따른 단면도

도 24는 액정 표시 장치(300)의 일 회소 영역의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 24a는 전압 무인가 상태를 도시하며, 도 24b는 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 도시하며, 도 24c는 정상 상태를 도시하는 도면

도 25는 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 다른 액정 표시 장치(400)를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 25a는 평면도이고, 도 25b는 도 25a의 25B-25B'선을 따른 단면도

도 26은 액정 표시 장치(400)의 일 회소 영역의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 26a는 전압 무인가 상태를 도시하며, 도 26b는 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 도시하며, 도 26c는 정상 상태를 도시하는 도면

도 27은 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(500)의 일 회소 영역의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 27a는 전압 무인가 상태를 도시하고, 도 27b는 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 도시하고, 도 27c는 정상 상태를 도시하는 도면

도 28은 스페이서로서 기능하는 볼록부를 구비하는 액정 표시 장치(600)를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 28a는 평면도이고, 도 28b는 도 28a의 28B-28B'선을 따른 단면도

도 29는 액정 표시 장치(600)의 일 회소 영역의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 29a는 전압 무인가 상태를 도시하고, 도 29b는 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 도시하며, 도 29c는 정상 상태를 도시하는 도면

도 30은 기판면에 대한 경사각이 90°를 크게 초과하는 측면을 갖는 볼록부를 개략적으로 도시하는 단면도

도 31은 스페이서로서 기능하는 볼록부의 변형예를 개략적으로 도시하는 단면도

도 32는 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(600A)를개략적으로 도시하는 평면도

도 33은 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(600B)를 개략적으로 도시하는 평면도

도 34는 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 또 다른 액정 표시 장치(600C)를 개략적으로 도시하는 평면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 21 : 투명 절연성 기판

14 : 회소 전극

14a : 단위중실부

15 : 개구 영역

22 : 대향 전극

30 : 액정층

30A : 액정 분자

40, 40A, 40B, 40C, 40D : 볼록부

40s : 볼록부의 측면

40t : 볼록부의 정평면

100, 200, 300, 400, 500, 600 : 액정 표시 장치

100a, 200a : TFT 기판

100b, 300b : 대향 기판

본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 갖고, 상기 제1 기판의 상기 액정층에 근접하여 형성된 제1 전극과, 상기 제2 기판에 형성되고 상기 제1 전극에 상기 액정층을 개재하여 대향하는 제2 전극에 의해, 각각이 규정되는 복수의 회소 영역을 갖고, 상기 복수의 회소 영역의 각각에 있어, 상기 제1 전극은, 제1 방향을 따라 배치된 복수의 단위중실부를 갖고, 상기 액정층은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가되어 있지 않을 때 수직 배향 상태를 취하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가되었을 때, 상기 제1 전극의 상기 복수의 단위중실부의 주변에 생성되는 경사 전계에 의해서, 상기 복수의 단위중실부에, 각각이 방사형 경사 배향 상태를 취하는 복수의 액정 도메인을 형성하는 액정 표시 장치로서,

상기 복수의 회소 영역은, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향을 따른 복수의 행 및 상기 제1 방향을 따른 복수의 열로 이루어지는 매트릭스 형상으로 배열되어 있고, 1 프레임 내에서, 상기 복수의 회소 영역 중의 임의의 제1 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성은, 상기 제1 회소 영역과 동일한 행에 속하고상기 제1 회소 영역에 인접한 열에 속하는 제2 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성과는 다른 구성을 갖고 있으며, 그것에 의해서 상기 목적이 달성된다.

바람직한 실시예에서, 상기 복수의 회소 영역은, 상기 제1 방향을 따라 길이 방향이 규정되고, 상기 제2 방향을 따라 폭 방향이 규정되는 형상을 가져도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 복수의 회소 영역 중의 임의의 1 열에 속하는 복수의 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성은 n행 (n은 1 이상의 정수)마다 반전된다.

바람직한 실시예에서, 상기 제1 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성은, 상기 제1 회소 영역과 동일한 열에 속하고, 상기 제1 회소 영역에 인접한 행에 속하는 제3 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성과는 다른 구성을 가져도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 복수의 단위중실부의 각각의 형상은, 회전 대칭성을 갖는다. 예를 들면, 상기 복수의 단위중실부의 각각은 대략 원형이어도 되며, 상기 복수의 단위중실부의 각각은, 각부(corner portion)가 대략 원호형의 대략 구형(rectangular shape)이어도 된다. 또는, 상기 복수의 단위중실부의 각각은, 각부가 예각화된 형상을 가져도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 제2 기판은, 상기 복수의 액정 도메인 중 적어도 1개의 액정 도메인에 대응하는 영역에, 상기 적어도 1개의 액정 도메인 내의 액정 분자를 적어도 전압 인가 상태에서 방사형 경사 배향시키는 배향 규제력을 발생하는 배향 규제 구조를 가져도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 배향 규제 구조는 상기 복수의 액정 도메인의 각각에 대응하는 영역에 형성되어 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 배향 규제 구조는 상기 적어도 1개의 액정 도메인의 중앙 부근에 대응하는 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 적어도 1개의 액정 도메인내에서 상기 배향 규제 구조에 의한 배향 규제 방향은, 상기 제 1 전극의 상기 복수의 단위중실부의 주변에 생성되는 경사 전계에 의한 방사형 경사 배향의 방향과 정합하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 배향 규제 구조는, 전압 무인가 상태에서도, 액정 분자를 방사형 경사 배향시키는 배향 규제력을 발생하는 구성으로 하여도 된다. 예를 들면, 상기 배향 규제 구조는, 상기 제2 기판의 상기 액정층측으로 돌출된 제1 볼록부이어도 되며, 상기 제2 기판의 상기 액정층측으로 돌출된 상기 제1 볼록부에 의해 상기 액정층의 두께가 규정되는 구성으로 하여도 된다. 바람직한 실시예에서, 상기 제1 볼록부는 상기 제2 기판의 기판면과 90°미만의 각을 이루는 측면을 갖는 것이 바람직하다. 혹은, 상기 배향 규제 구조는 상기 제2 기판의 상기 액정층측에 형성된 수평 배향성의 표면을 포함하는 구성으로 하여도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 배향 규제 구조는 전압 인가 상태에서만, 액정 분자를 방사형 경사 배향시키는 배향 규제력을 발생하는 구성으로 하여도 된다. 예를 들면, 상기 배향 규제 구조는 상기 제2 전극에 형성된 개구부를 포함하는 구성으로 하여도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 제1 기판은, 상기 제1 전극과 중첩되지 않는 복수의 개구 영역을 갖고, 상기 액정층은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가되었을 때, 상기 경사 전계에 의해서, 상기 복수의 개구 영역에, 각각이 방사형 경사 배향 상태를 취하는 복수의 액정 도메인을 더 형성한다.

바람직한 실시예에서, 상기 복수의 개구 영역 중 적어도 일부의 개구 영역은, 실질적으로, 같은 형상 같은 크기를 갖고, 회전 대칭성을 갖도록 배치된 복수의 단위격자를 형성한다. 상기 복수의 개구 영역의 상기 적어도 일부의 개구 영역의 각각의 형상은 회전 대칭성을 갖는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 복수의 개구 영역의 상기 적어도 일부의 개구 영역의 각각은 대략 원형인 구성으로 하여도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 제1 기판의 상기 복수의 개구 영역의 각각의 내측에 제2 볼록부를 더 구비하고, 상기 제2 볼록부의 측면은, 상기 액정층의 액정 분자에 대하여, 상기 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖도록 구성해도 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 제1 기판은, 상기 복수의 회소 영역의 각각에 대응하여 형성된 스위칭 소자를 더 갖고, 상기 제1 전극은 상기 복수의 회소 영역마다 형성되고 상기 스위칭 소자에 의해 스위칭되는 회소 전극이고, 상기 제2 전극은 상기 복수의 회소 전극에 대향하는 적어도 1개의 대향 전극인 구성을 채용할 수 있다. 대향 전극은, 전형적으로는, 표시 영역 전체에 걸쳐 단일 전극으로서 형성된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 액정 표시 장치에서는, 회소 영역의 액정층에 전압을 인가하는 한쌍의 전극 중 한쪽이, 소정의 방향(이하, "제1 방향"이라고 칭함)을 따라 배치된 복수의 단위중실부를 갖고 있다. 액정층은, 전압 무인가 상태에서 수직 배향 상태를 취하고, 또한, 전압 인가 상태에서는, 전극이 갖는 복수의 단위중실부의 주변에 생성되는 경사 전계에 의해, 방사형 경사 배향 상태를 취하는 복수의 액정 도메인을 형성한다. 그러면, 한쌍의 전극 사이에 전압을 인가했을 때, 복수의 단위중실부의 주변에 경사 전계를 생성하여, 방사형 경사 배향을 취하는 복수의 액정 도메인을 형성하도록, 한쪽 전극의 외형이 규정되어 있다. 액정층은, 전형적으로는, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 재료로 이루어지고, 그 양측에 형성된 수직 배향막에 의해 배향 규제되어 있다.

이 경사 전계에 의해 형성되는 액정 도메인은, 단위중실부에 대응하는 영역에 형성되고, 액정 도메인의 배향 상태가 전압에 따라 변화함으로써 표시를 행한다. 각각의 액정 도메인은 방사형 경사 배향을 취하고 축대칭 배향을 취하기 때문에, 표시 품위의 시각 의존성이 작고, 광시각 특성을 갖는다.

여기서, 전극 중에서 도전막이 존재하는 부분을 "중실부(solid portion)"라고 칭하고, 중실부 내에서 1개의 액정 도메인을 형성하는 전계를 발생하는 부분을 "단위중실부"라고 칭한다. 중실부는, 전형적으로는, 연속한 도전막으로 형성되어 있다.

또한, 각 회소 영역 내에서, 복수의 단위중실부는, 소정의 방향을 따라 배치, (1 열로) 배열되어 있기 때문에, 2 열 이상으로 배열되어 있는 경우에 비하여 회소 영역 내에서의 단위중실부의 면적 비율을 높게하여 개구율을 향상할 수 있다.

복수의 회소 영역은, 상술한 제1 방향과는 다른 제2 방향을 따른 복수의 행 및 제1 방향을 따른 복수의 열로 이루어지는 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 복수의 회소 영역 중의 임의의 제1 회소에 있어 액정층에 인가되는 전압의 극성은, 각 프레임 내에서, 제1 회소와 동일한 행에 속하고, 제1 회소에 인접한 열에 속하는 제2 회소에 있어 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성과는 다르다. 즉, 모든 회소에 기입이 행해지는 기간(1 프레임)내에서, 행 방향(제2 방향)에 상호 인접한 회소가 반전 구동된다.

그에 따라, 행 방향으로 인접한 회소를 반전 구동하지 않는 경우에 비하여, 행 방향으로 인접한 회소 간에 급격한 전위 구배를 갖는 경사 전계를 발생시킬 수 있다. 따라서, 행 방향으로 인접한 회소의 전극간 거리가 짧고 개구율이 높은 구성을 채용해도, 충분히 안정된 방사형 경사 배향을 형성할 수 있다.

회소 영역은, 전형적으로는, 상술한 제1 방향(단위중실부의 배열 방향)을 따라 길이 방향이 규정되고, 제2 방향을 따라 폭방향이 규정되는 형상을 갖고 있다. 회소 영역이 이러한 형상을 갖게되면 효과적으로 개구율을 향상할 수 있다. 회소 영역은, 예를 들면, 제1 방향을 따른 긴 변과 제2 방향을 따른 짧은 변을 갖는 대략 장방형이다.

1 프레임 내에서, 행 방향을 따라 인접한 회소를 반전 구동함과 함께, 열 방향을 따라 회소를 n(n은 1 이상의 정수) 행마다 반전 구동하면, 즉, 복수의 회소 영역 중 임의의 1 열에 속하는 복수의 회소 영역에서 액정층에 인가되는 전압의 극성이 n(n은 1 이상의 정수) 행마다 반전되면, 깜박임을 억제할 수 있다.

특히, 열 방향을 따라 회소를 1 행마다 반전 구동하면, 즉, 복수의 회소 영역 중의 임의의 제1 회소 영역에서 액정층에 인가되는 전압의 극성이, 각 프레임 내에서 제1 회소 영역과 동일한 열에 속하고, 제1 회소 영역에 인접한 행에 속하는 제3 회소 영역에서 액정층에 인가되는 전압의 극성과 다르면, 열 방향으로 인접한 회소 간에도 급격한 전위 구배를 갖는 경사 전계를 발생시킬 수 있기 때문에, 열 방향으로 인접한 회소의 전극간 거리를 짧게 할 수 있어, 한층 더 개구율의 향상을 도모할 수 있다.

복수의 단위중실부의 각각의 형상은 회전 대칭성을 갖는 것이 바람직하다. 단위중실부의 형상이 회전 대칭성을 갖게되면, 형성되는 액정 도메인의 방사형 경사 배향도 회전 대칭성을 갖는 배향, 즉, 축대칭 배향이 되어, 시각 특성이 향상한다.

복수의 단위중실부의 각각이 대략 원형, 혹은 대략 타원형이면, 방사형 경사 배향 상태의 액정 분자의 배향의 연속성이 높아지기 때문에, 배향 안정성이 향상한다.

이에 비하여, 복수의 단위중실부의 각각이 대략 구형이면, 회소 영역 내에서의 단위중실부의 면적 비율(실효 개구율)이 높아지기 때문에, 액정층에 인가되는 전압에 대한 광학 특성(예를 들면 투과율)이 향상한다.

또한, 복수의 단위중실부의 각각이, 각부가 대략 원호형인 대략 구형이면, 배향 안정성 및 광학 특성 양쪽을 높게할 수 있다.

또한, 복수의 단위중실부의 각각이, 각부가 예각화된 형상을 가지면, 경사 전계를 생성하는 전극의 전체 길이가 증가하기 때문에, 보다 많은 액정 분자에 경사 전계를 작용시킬 수 있다. 그에 따라, 응답 속도가 향상한다.

다른쪽 기판(즉, 단위중실부를 갖는 전극을 포함하는 기판에 대향하는 기판)이, 복수의 액정 도메인 중 적어도 1개의 액정 도메인에 대응하는 영역에, 적어도 1개의 액정 도메인 내의 액정 분자를 적어도 전압 인가 상태에서 방사형 경사 배향시키는 배향 규제력을 발생하는 배향 규제 구조를 갖는다. 그러면, 적어도 전압 인가 상태에서는, 단위중실부를 갖는 전극에 의한 배향 규제력과 이 배향 규제 구조에 의한 배향 규제력이 액정 도메인 내의 액정 분자에 작용하기 때문에, 액정 도메인의 방사형 경사 배향이 보다 안정화되고, 액정층에의 응력 인가에 의한 표시 품위의 저하(예를 들면 잔상의 발생)가 억제된다.

배향 규제 구조를, 복수의 액정 도메인의 각각에 대응하는 영역에 형성하면, 모든 액정 도메인의 방사형 경사 배향을 안정화할 수 있다.

배향 규제 구조를, 배향 규제 구조에 의해 형성되는 방사형 경사 배향을 취하는 액정 도메인의 중앙 부근에 대응하는 영역에 형성함으로써, 방사형 경사 배향의 중심축의 위치를 고정할 수 있으므로, 방사형 경사 배향의 응력에 대한 내성이 효과적으로 향상한다.

배향 규제 구조에 의한 배향 규제 방향을, 단위중실부 각각의 주변에 생성되는 경사 전계에 의한 방사형 경사 배향의 방향과 정합하면, 배향의 연속성 및 안정성이 증가하고, 표시 품위 및 응답 특성이 향상한다.

배향 규제 구조는, 적어도 전압 인가 상태에서 배향 규제력을 발휘하면 배향을 안정화하는 효과가 얻어지지만, 전압 무인가 상태에서도 배향 규제력을 발휘하는 구성을 채용하면, 인가 전압의 크기에 상관없이 배향을 안정화할 수 있는 이점이 얻어진다. 단, 전압 무인가 상태에서 액정 분자가 기판면에 대하여 실질적으로 수직으로 배향하는 수직 배향형의 액정층을 이용하기 때문에, 전압 무인가 상태에서도 배향 규제력을 발현하는 배향 규제 구조를 이용하면, 표시 품위의 저하를 수반하게 된다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 배향 규제 구조의 배향 규제력은 비교적 약해도 효과를 발휘하기 때문에, 회소의 크기에 비하여 작은 구조라도 충분히 배향을 안정화하는 것이 가능하다. 이러한 작은 구조라면, 전압 무인가 시의 표시 품위의 저하가 실질적으로 문제가 되지 않지 않는 경우도 있다. 액정 표시 장치의 용도(예를 들면, 외부로부터 인가되는 응력의 크기)나 전극의 구성(단위중실부를 갖는 전극에 의한 배향 규제력의 강도)에 따라서는, 비교적 강한 배향 규제력을 발생하는 배향 규제 구조가 제공된다. 이러한 경우에는, 배향 규제 구조에 의한 표시 품위의 저하를 억제하기 위해서 차광층을 형성하여도 된다. 배향 규제 구조는, 단위중실부를 갖는 전극에 의한 배향 규제력보다도 약한 배향 규제력을 발생하는 것만으로도 좋기 때문에, 여러가지 구조를 이용하여 실현할 수 있다.

다른쪽 기판에 형성되는 배향 규제 구조는, 예를 들면, 제2 기판으로부터 액정층측으로 돌출하는 볼록부이며, 또는 기판의 일측에 액정층측에 가깝게 형성된수평 배향성의 표면을 포함하여도 된다. 혹은, 배향 규제 구조는 전극에 형성한 개구부이어도 된다. 이들은 공지의 방법으로 제조할 수 있다.

단위중실부를 갖는 전극을 구비한 기판은, 전형적으로는, 전극에 중첩되지 않는(전극의 도전막이 개구부에 형성되어 있지 않는) 복수의 개구 영역을 갖고 있다. 본 발명의 액정 표시 장치는 이 개구 영역에도, 방사형 경사 배향 상태를 취하는 액정 도메인이 형성되는 구성을 채용해도 된다.

개구 영역에 형성되는 액정 도메인 및 단위중실부에 형성되는 액정 도메인은, 개구 영역의 엣지부(단위중실부의 주변)에 생성되는 경사 전계에 의해 형성되기 때문에, 이들은 상호 인접하여 교대로 형성되며, 또한, 인접하는 액정 도메인 간의 액정 분자의 배향은 본질적으로 연속이다. 따라서, 개구 영역에 형성되는 액정 도메인과 단위중실부에 형성되는 액정 도메인 간에는 디스클리네이션(disclination) 라인은 생성되지 않아, 그것으로 인한 표시 품위의 저하도 없으며, 액정 분자의 배향의 안정성도 높다.

전극의 단위중실부에 대응하는 영역뿐만아니라, 개구 영역에 대응하는 영역에도, 액정 분자가 방사형 경사 배향을 취하면, 액정 분자의 배향의 연속성이 높고 안정된 배향 상태가 실현되어, 거칠지 않은 균일한 표시가 얻어진다. 특히, 양호한 응답 특성(빠른 응답 속도)을 실현하기 위해서, 액정 분자의 배향을 제어하기 위한 경사 전계를 많은 액정 분자에 작용하게 할 필요가 있어, 그를 위해서는, 개구 영역(엣지부의 전체 길이)을 크게 형성할 필요가 있다. 개구 영역에 대응하여, 안정된 방사형 경사 배향을 갖는 액정 도메인이 형성되면, 응답 특성을 개선하기위해 개구 영역을 많이 형성해도, 그에 수반하는 표시 품위의 저하(거칠어짐의 발생)를 억제할 수 있다.

복수의 개구 영역 중 적어도 일부의 개구 영역이, 실질적으로, 같은 형상으로 같은 크기를 갖고, 회전 대칭성을 갖도록 배치된 적어도 1개의 단위격자를 형성하는 구성으로 함으로써, 단위격자를 단위로 하여, 복수의 액정 도메인을 높은 대칭성으로 배치할 수 있으므로, 표시 품위의 시각 의존성을 향상할 수 있다.

복수의 개구 영역 중 적어도 일부의 개구 영역(전형적으로는 단위격자를 형성하는 개구부)의 각각의 형상을 회전 대칭성을 갖는 형상으로 함으로써, 개구 영역에 형성되는 액정 도메인의 방사형 경사 배향의 안정성을 높일 수 있다. 예를 들면, 각각의 개구 영역의 형상(기판 법선 방향에서 보았을 때의 형상)을 원형이나 다각형(예를 들면 정사각형)으로 한다. 또, 회소의 형상(종횡비) 등에 따라, 회전 대칭성을 갖지 않는 형상(예를 들면 타원) 등의 형상으로 하여도 된다.

개구 영역에 형성되는 액정 도메인의 방사형 경사 배향을 안정화시키기 위해서는, 개구 영역에 형성되는 액정 도메인은 대략 원형인 것이 바람직하다. 반대로 말하면, 개구 영역에 형성되는 액정 도메인이 대략 원형이 되도록 개구 영역의 형상을 설계하면 된다.

상술한 바와 같이, 액정 도메인이, 개구 영역 및 단위중실부 양쪽에 형성될 때에는, 형성되는 액정 도메인의 각각에 대응하여 다른쪽 기판에 배향 규제 구조를 형성함으로써, 모든 액정 도메인의 방사형 경사 배향을 안정화 할 수 있지만, 단위중실부에 대응하여 형성되는 액정 도메인에 대해서만 배향 규제 구조를 형성하여도실용상 충분한 안정성(내응력성)을 얻을 수 있다.

특히, 배향 규제력을 발생하는 배향 규제 구조는, 전극의 단위중실부에 형성되는 방사형 경사 배향과 정합하는 것이 개구 영역에 형성되는 방사형 경사 배향과 정합하도록 하는 배향 규제력을 발생하는 배향 규제 구조보다도 간단한 프로세스로 형성할 수 있으므로, 생산 효율의 관점에서 바람직하다. 또한, 이 때, 배향 규제 구조를 모든 단위중실부에 대응하여 형성하는 것이 바람직하지만, 전극 구조(단위중실부의 수나 배치)에 따라서는, 일부의 단위중실부에 대하여 형성하는 것만으로, 실용적으로 충분한 배향 안정성이 얻어질 수 있다. 이것은 본 발명의 액정 표시 장치의 액정층에 형성되는 방사형 경사 배향은 본질적으로 연속하고 있기 때문이다.

또한, 응력에 대한 내성을 향상하기 위해서, 액정층의 액정 분자에 대하여, 상술한 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖는 측면을 구비한 볼록부를 개구 영역의 내측에 형성하여도 된다. 이 볼록부의 기판의 면내 방향의 단면 형상은, 개구 영역의 형상과 동일하고, 상술한 개구 영역의 형상과 마찬가지로, 회전 대칭성을 갖는 것이 바람직하다. 단, 볼록부의 측면의 배향 규제력에 의해서 배향이 규제되는 액정 분자는 전압에 대하여 응답하기 어렵기 때문에(인가된 전압에 응답하여 액정 분자의 리터데이션의 변화가 작기 때문에), 표시의 콘트라스트비가 저하되는 요인이 된다. 따라서, 볼록부의 크기, 높이 또는 수는, 표시 품위를 저하시키지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 예를 들면, 회소 영역마다 TFT 등의 스위칭 소자를 구비하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치이다. 상술한 개구부를 갖는 전극은, 스위칭 소자에 접속된 회소 전극이고, 다른쪽 전극은 복수의 회소 전극에 대향하는 적어도 1개의 대향 전극이다.

<실시 형태>

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

제1 실시 형태

우선, 본 발명의 액정 표시 장치가 갖는 전극 구조와 그 작용을 설명한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 우수한 표시 특성을 갖기 때문에 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 적합하게 이용된다. 이하에서는, 박막 트랜지스터(TFT)를 이용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 대하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, MIM 구조를 이용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다. 또, 이하에서는, 투과형 액정 표시 장치에 대하여본 발명의 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반사형 액정 표시 장치나, 또한 후술하는 투과 반사 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다.

또, 본원 명세서에서는, 표시의 최소 단위인 "회소(picture element)"에 대응하는 액정 표시 장치의 영역을 "회소 영역"이라 부른다. 컬러 액정 표시 장치에서는, R, G, B의 "회소"가 1개의 "화소(pixel)"에 대응한다. 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에서는, 회소 전극과 회소 전극과 대향하는 대향 전극이 회소 영역을 규정한다. 또한, 단순 매트릭스형 액정 표시 장치에서는, 스트라이프 형상으로형성되는 열 전극과 열 전극에 직교하도록 형성되는 행 전극이 상호 교차하는 각각의 영역이 회소 영역을 규정한다. 블랙 매트릭스가 형성되는 구성에 있어서는, 엄밀하게는, 표시하여야 할 상태에 따라 전압이 인가되는 영역 중, 블랙 매트릭스의 개구부에 대응하는 영역이 회소 영역에 대응하게 된다.

도 1a 및 1b를 참조하여 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 액정 표시 장치(100)의 3개의 회소 영역 P1, P2 및 P3의 구조를 설명한다. 이하에서는, 설명을 간단하게 하기 위하여 컬러 필터나 블랙 매트릭스를 생략한다. 또한, 이하의 도면에서는, 액정 표시 장치(100)의 구성 요소와 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 동일한 참조 부호로 도시하며, 그 설명을 생략한다. 도 1a는 기판 법선 방향에서 본 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 1B-1B'선을 따른 단면도에 상당한다. 도 1b는 액정층에 전압을 인가하지 않은 상태를 도시하고 있다.

액정 표시 장치(100)는, 액티브 매트릭스 기판(이하 "TFT 기판"이라 부름)(100a)과, 대향 기판("컬러 필터 기판"이라고도 부름)(100b)과, TFT 기판(100a)과 대향 기판(100b) 사이에 형성된 액정층(30)을 갖고 있다. 액정층(30)의 액정 분자(30a)는, 마이너스의 유전율 이방성을 갖고, 액정층(30)측에 근접한 TFT 기판(100a) 및 대향 기판(100b)의 각각의 일면에 형성된 수직 배향층으로서의 수직 배향막(도시되지 않음)에 의해서, 액정층(30)에 전압이 인가되어 있지 않을 때, 도 1b에 도시한 바와 같이, 수직 배향막의 표면에 대하여 수직으로 배향한다. 이 때, 액정층(30)은 수직 배향 상태에 있다고 한다. 단, 수직 배향 상태에 있는 액정층(30)의 액정 분자(30a)는, 수직 배향막의 종류나 액정 재료의종류에 따라, 수직 배향막의 표면(기판의 표면)의 법선으로부터 약간 경사지는 경우이 있다. 일반적으로, 수직 배향막의 표면에 대하여, 액정 분자축("축 방위"라고도 말함)이 약 85°이상의 각도로 배향한 상태를 수직 배향 상태라고 부른다.

액정 표시 장치(100)의 TFT 기판(100a)은, 투명 기판(예를 들면 유리 기판)(11)과 그 표면에 형성된 회소 전극(14)을 갖고 있다. 대향 기판(100b)은, 투명 기판(예를 들면 유리 기판)(21)과 그 표면에 형성된 대향 전극(22)을 갖고 있다. 액정층(30)을 개재하여 상호 대향하도록 배치된 회소 전극(14)과 대향 전극(22)에 인가되는 전압에 따라서, 회소 영역마다의 액정층(30)의 배향 상태가 변화한다. 액정층(30)의 배향 상태의 변화에 수반하여, 액정층(30)을 투과하는 빛의 편광 상태나 량이 변화하는 현상을 이용하여 표시가 행해진다.

TFT 기판(100a)은, 도전막(예를 들면 ITO막)으로 형성되는 회소 전극(14)에 중첩되지 않는(회소 전극(14)이 형성되어 있지 않는) 복수의 개구 영역(15)을 갖고 있다.

복수의 개구 영역(15)은, 그 중심이 정방격자를 형성하도록 배치되어 있고, 회소 전극(14)의 일부(14a)는, 1개의 단위격자를 형성하는 4개의 격자점상에 중심이 위치하는 4개의 개구 영역(15)에 의해 실질적으로 둘러싸여 있다. 복수의 개구 영역(15)에 의해 둘러싸인 회소 전극(14)의 일부(14a)를 "단위중실부(unit solid portion)"라고 칭한다. 회소 전극(14)의 중실부(도전막이 존재하는 부분)는, 복수의 단위중실부(14a)로 구성되어 있다. 다시 말해서, 회소 전극(14)은, 서브 회소 전극으로서의 복수의 단위중실부(14a)로 구성되어 있다. 복수의 단위중실부(14a)는 기본적으로는 연속된 단일의 도전막으로부터 형성되어 있다.

복수의 회소 영역은 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 따라서, 복수의 회소 영역은, 행 방향 및 그것에 교차하는 열 방향으로 주기적으로 배열되어 있다. 행 방향 및 열 방향을 회소(회소 영역)의 "주기 방향"이라고 부른다. 전형적으로는, 행 방향과 열 방향은 상호 직교한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 각각의 회소 영역(회소)은, 긴 변과 짧은 변을 갖는 대략 장방형의 형상을 갖고 있기 때문에, 행 방향 및 열 방향에서 각각의 주기("회소 피치"라고 함)가 서로 다르다.

1개의 회소 영역 내에서, 회소 전극(14)이 갖는 복수의 단위중실부(14a)는, 주기 방향 중 어느 한쪽을 따라 일렬로 배열되어 있다. 여기서는, 복수의 단위중실부(14a)는, 도 1a에 도시한 바와 같이 열 방향 D1을 따라 배열되어 있고, 도 1a에서는, 행 방향 D2를 따라 인접한 3개의 회소 영역 P1, P2 및 P3을 도시하고 있다.

여기서는, 단위중실부(14a)는 대략 원형의 형상을 갖고 있다. 또한, 복수의 개구 영역(15)의 각각은, 4개의 1/4 원호형 변(엣지)을 갖고, 또한, 그 4개 변의 중심에 4회 회전축을 갖는 대략 별 형상이다. 각 개구 영역(15)은, 전형적으로는, 인접하는 복수의 개구 영역(15) 중 적어도 일부의 개구 영역(15)과 연속하고 있다.

복수의 개구 영역(15)은, 실질적으로 동일한 형상으로 동일한 크기를 갖고 있다. 개구 영역(15)에 의해 형성되는 단위격자 내에 위치하는 단위중실부(14a)는 대략 원형이다. 단위 중심부(14a)는 실질적으로 동일한 형상으로 동일한 크기를 갖고 있다. 1개의 회소 영역 내에서 상호 인접하는 단위중실부(14a)는 상호 접속되어 있고, 실질적으로 단일의 도전막으로서 기능하는 중실부(회소 전극(14))를 구성하고 있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 회소 전극(14)과 대향 전극(22) 사이에 전압을 인가하면, 단위중실부(14a)의 주변(외주 근방), 즉, 개구 영역(15)의 엣지부에 생성되는 경사 전계에 의해, 각각이 방사형 경사 배향을 갖는 복수의 액정 도메인이 형성된다. 액정 도메인은, 각각의 개구 영역(15)에 대응하는 영역과 단위중실부(14a)에 대응하는 영역에 각각 1개씩 형성된다.

본 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 모든 회소에 데이터 기입이 행해지는 기간(1 프레임) 내에, 행 방향 D2를 따라 인접한 회소가 반전 구동된다. 도 2에서 (+가 표시된 회소 영역P1 및 P3)의 액정층(30)에는, (-가 표시된 회소 영역 P2)의 액정층에 인가되는 전압과는 다른 (역)극성의 전압이 인가된다. 즉, 각 프레임 내에서, 하나의 회소 영역의 액정층(30)에 인가되는 전압의 극성은, 단위중실부(14a)의 배열 방향(열 방향 D1)에 직교하는 방향(행 방향 D2)을 따라서 제1 회소 영역과 인접한 다른 회소 영역에서 액정층(30)에 인가되는 전압의 극성이 다르다.

상술한 경사 전계에 의해 액정 도메인이 형성되는 메카니즘을 도 3a 및 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a 및 3b는, 각각 도 1b에 도시한 액정층(30)에 전압을 인가한 상태를 도시하고, 도 3a는 액정층(30)에 인가된 전압에 따라 액정 분자(30a)의 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 개략적으로 도시하고, 도 3b는, 인가된 전압에 따라 변화한 액정 분자(30a)의 배향이 정상 상태에 달한 상태를 개략적으로 도시한다. 도 3a 및 3b에서 곡선 EQ는 등전위선을 의미한다.

회소 전극(14)과 대향 전극(22)이 동 전위일 때(액정층(30)에 전압이 인가되어 있지 않은 상태)에는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 회소 영역 내의 액정 분자(30a)는 양 기판(11 및 21)의 표면에 대하여 수직으로 배향하고 있다.

액정층(30)에 전압을 인가하면, 도 3a에 도시한 등전위선 EQ(전기력선과 직교)로 표시되는 전위 구배가 형성된다. 이 등전위선 EQ는, 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)와 대향 전극(22) 사이에 위치하는 액정층(30)내에서는, 단위중실부(14a) 및 대향 전극(22)의 표면에 대하여 평행하며, 회소 전극(14)의 개구 영역(15)에 대응하는 영역에 드롭된다. 개구 영역(15)의 엣지부(개구 영역(15)의 경계(외연)를 포함하는 개구 영역(15)의 내측 및 그 주변) EG 상의 액정층(30)내에는, 경사진 등전위선 EQ로 표시되는 경사 전계가 형성된다. 또, 본 실시 형태에서는, 행 방향 D2를 따라 상호 인접한 2개의 회소가 대향하는 극성 전압으로 구동되기 때문에, 이들 회소 사이에 위치하는 개구 영역(15)에서 등전위선 EQ는 급격히 드롭되어, 이들 회소에 형성되는 등전위선 EQ는 상호 연속하지 않는다.

마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자(30a)에는, 액정 분자(30a)의 축 방위를 등전위선 EQ에 대하여 평행(전기력선에 대하여 수직)으로 배향시키고자 하는 토크가 작용한다. 따라서, 우측 엣지부 EG 상의 도 3a의 액정 분자(30a)는 도 3a의 화살표로 도시한 바와 같이, 시계 방향으로 경사지고(회전하고), 좌측 엣지부 EG에서는 반시계 회전 방향으로 경사(회전)진다. 그 결과, 엣지부 WG 상의 액정 분자(30a)는 등전위선 EQ의 대응부에 평행하게 배향한다.

여기서, 도 4a∼4d를 참조하여 액정 분자(30a)의 배향 변화를 상세히 설명한다.

액정층(30)에 전계가 생성되면, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(30a)에는, 그 축 방위를 등전위선 EQ에 대하여 평행하게 배향시키고자 하는 토크가 작용한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 액정 분자(30a)의 축 방위에 대하여 수직인 등전위선 EQ으로 표시되는 전계가 발생하면, 액정 분자(30a)에는 시계 회전 또는 반시계 회전 방향으로 경사시키는 토크가 같은 비율로 작용한다. 따라서, 상호 대향하는 평행 평판형 배치의 전극 간에 있는 액정층(30)내에는, 시계 회전 방향의 토크를 받는 액정 분자(30a)와, 반시계 회전 방향의 토크를 받는 액정 분자(30a)가 혼재한다. 그 결과, 액정층(30)에 인가된 전압에 따른 배향 상태의 변화가 원활하게 발생하지 않는 경우가 있다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)의 개구 영역(15)의 엣지부 EG에서, 액정 분자(30a)의 축 방위에 대하여 경사진 등전위선 EQ로 표시되는 전계(경사 전계)가 발생하면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 액정 분자(30a)는, 등전위선 EQ와 평행하게 되기 위한 경사량이 적은 방향(도시한 예에서는 반시계 회전)으로 경사지게 된다. 또한, 액정 분자(30a)의 축 방위에 대하여 수직 방향의 등전위선 EQ로 표시되는 전계가 발생하는 영역에 위치하는 액정 분자(30a)는, 도 4c에 도시한 바와 같이, 경사진 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)와 배향이 연속이 되도록(정합하도록), 경사진 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)와 동일한 방향으로 경사진다. 도 4d에 도시한 바와 같이, 등전위선 EQ가 요철 형상을 형성하는 전계가 인가되면, 각각의 경사진 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)에 의해 규제되는 배향 방향과 정합하도록, 평탄한 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)가 배향한다. 여기서, "등전위선 EQ 상에 위치한다"라는 표현은 "등전위선 EQ로 표현되는 전계 내에 위치한다"라는 것을 의미한다.

상술한 바와 같이, 경사진 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)에서 시작되는 배향의 변화가 진행하여 정상 상태에 도달하면, 도 3b에 개략적으로 도시한 배향 상태가 된다. 개구 영역(15)의 중앙 부근에 위치하는 액정 분자(30a)는, 개구 영역(15)의 상호 대향하는 양측의 엣지부 EG의 액정 분자(30a)의 배향의 영향을 거의 동등하게 받기 때문에, 등전위선 EQ에 대하여 수직인 배향 상태를 유지한다. 개구 영역(15)의 중앙에서 벗어난 영역의 액정 분자(30a)는, 각각 가까운 쪽의 엣지부 EG의 액정 분자(30a)의 배향의 영향을 받아 경사져, 개구 영역(15)의 중심 SA에 대하여 대칭인 경사 배향을 형성한다. 이 배향 상태는, 액정 표시 장치(100)의 표시면에 수직인 방향(기판(11 및 21)의 표면에 수직인 방향)에서 보면, 액정 분자(30a)의 축 방위가 개구 영역(15)의 중심에 대하여 방사형상으로 배향한 상태에 있다(도시하지 않음). 따라서, 본원 명세서에서는, 이러한 배향 상태를 "방사형 경사 배향"라고 부르기로 한다. 또한, 1개의 축에 대하여 방사형 경사 배향을 취하는 액정층(30)의 영역을 액정 도메인이라 칭한다.

개구 영역(15)에 의해서 실질적으로 포위된 단위중실부(14a)에 대응하는 영역에서도, 액정 분자(30a)가 방사형 경사 배향을 취하는 액정 도메인이 형성된다.단위중실부(14a)에 대응하는 영역의 액정 분자(30a)는, 개구 영역(15)의 엣지부 EG의 액정 분자(30a)의 배향의 영향을 받아, 단위중실부(14a)의 중심 SA(개구 영역(15)이 형성하는 단위격자의 중심에 대응)에 대하여 대칭인 방사형 경사 배향을 취한다.

단위중실부(14a)에 형성되는 액정 도메인에 있어서의 방사형 경사 배향과 개구 영역(15)에 형성되는 방사형 경사 배향은 연속하고 있고 둘다 개구 영역(15)의 엣지부 EG의 액정 분자(30a)의 배향과 정합하도록 배향하고 있다. 개구 영역(15)에 형성된 액정 도메인 내의 액정 분자(30a)는, 상측(기판(100b)측)이 개방된 콘 형상으로 배향하고, 단위중실부(14a)에 형성된 액정 도메인 내의 액정 분자(30a)는 하측(기판(100a)측)이 개방된 콘 형상으로 배향한다. 이와 같이, 개구 영역(15)에 형성되는 액정 도메인 및 단위중실부(14a)에 형성되는 액정 도메인에 형성되는 방사형 경사 배향은, 상호 연속한다. 따라서, 이들의 경계에 디스클리네이션 라인(배향 결함)이 형성되지 않으며, 그에 따라, 디스클리네이션 라인의 발생에 의한 표시 품위의 저하는 일어나지 않는다.

또, 개구 영역(15)의 중앙 부근의 액정층(30)에는 충분한 전압이 인가되지 않아, 개구 영역(15)의 중앙 부근의 액정층(30)이 표시에 기여하지 않은 경우가 있다. 즉, 개구 영역(15)의 중앙 부근의 액정층(30)의 방사형 경사 배향이 다소 흐트러지더라도(예를 들면, 중심축이 개구 영역(15)의 중심에서 벗어나더라도), 표시 품위가 저하하지 않는 경우가 있다. 그에 따라, 적어도 단위중실부(14a)에 대응하여 액정 도메인이 형성되면, 회소 영역 내에서의 액정 분자의 연속성이 얻어져, 광시각 특성 및 고표시 품위를 얻을 수 있다.

액정 표시 장치의 표시 품위의 시각 의존성을 전 방위에서 개선하기 위해서는, 각각의 회소 영역내에서, 모든 방위각 방향의 각각을 따라 배향하는 액정 분자의 존재 확률이 회전 대칭성을 갖는 것이 바람직하며, 축 대칭성을 갖는 것이 보다 바람직하다. 그 때문에, 회소 영역 내에서 액정 도메인을 높은 대칭성을 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 복수의 단위중실부(14a)는 소정의 방향(열 방향 D1)을 따라 일렬로 배열되어 있고, 회전 대칭성, 나아가서는 축 대칭성을 갖도록 배치되어 있다. 따라서, 단위중실부(14a)에 대응하여 형성되는 액정 도메인 역시, 회전 대칭성, 나아가서는 축 대칭성을 갖도록 배치된다.

도 3a 및 3b를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)의 회소 전극(14)은, 복수의 개구 영역(15)으로 둘러싸인 복수의 단위중실부(14a)를 갖고 있고, 회소 영역 내의 액정층(30)내에, 경사진 영역을 갖는 등전위선 EQ로 표시되는 전계를 형성한다. 전압 무인가 시에 수직 배향 상태에 있는 액정층(30)내의 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자(30a)는, 경사진 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)의 배향 변화를 트리거로 하여 배향 방향을 변화한다. 따라서, 안정된 방사형 경사 배향을 갖는 액정 도메인이 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)에 형성된다. 액정층에 인가되는 전압에 따라 이 액정 도메인의 액정 분자의 배향이 변화함으로써 표시가 행해진다.

본 실시 형태의 액정 표시 장치(100)의 회소 전극(14)이 갖는 단위중실부(14a)의 형상(기판 법선 방향에서 본 형상) 및 그 배치와, 액정 표시 장치(100)의 TFT 기판(100a)이 갖는 개구 영역(15)의 형상 및 그 배치에 대하여 설명한다.

액정 표시 장치의 표시 특성은, 액정 분자의 배향 상태(광학적 이방성)에 기인하여 방위각 의존성을 나타낸다. 표시 특성의 방위각 의존성을 저감하기 위해서는, 액정 분자가 모든 방위각에 대하여 동등한 확률로 배향하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 회소 영역 내의 액정 분자가 모든 방위각에 대하여 동등한 확률로 배향하고 있는 것이 보다 바람직하다.

따라서, 단위중실부(14a)는, 단위중실부(14a)에 대응하여 형성되는 액정 도메인의 액정 분자(30a)가 모든 방위각에 대하여 동등한 확률로 배향하도록, 액정 도메인을 형성하도록 하는 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 단위중실부(14a)의 형상은, 각각의 중심(법선 방향)을 대칭축으로 하는 회전 대칭성(바람직하게는 2회 회전축 이상의 대칭성)을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 개구 영역(15)에 대응하여 형성되는 액정 도메인은, 일부만이 회소 영역 내에 포함되어 표시에 기여하기 때문에, 액정 도메인의 회소 영역 내에 포함되는 부분(세그먼트)를 합하였을 때, 세그먼트의 집합에 포함되는 액정 분자가 모든 방위각에 대하여 동등한 확률로 배향하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 액정 도메인의 세그먼트가 상보적으로 액정 도메인을 형성하도록, 개구 영역(15)의 형상 및 배치를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 개구 영역(15)의 형상이 회전 대칭성을 갖는 것이 바람직하여, 개구 영역(15)은 회전 대칭성을 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 개구 영역(15)에 형성되는 액정 도메인은, 회소 영역밖에위치하는 부분도 갖고 있기 때문에, 엄밀하게는, 액정 도메인의 세그먼트가 상보적으로 액정 도메인을 형성하도록 개구 영역(15)을 배치하는 것이 곤란한 경우도 있다. 그럼에도 불구하고, 액정 도메인의 세그먼트의 집합에 있어서, 모든 방위각의 각각을 따라 배향하는 액정 분자의 존재 확률이 회전 대칭성(좀 더 바람직하게는 축대칭성)을 갖고 있으면, 표시 특성의 방위각 의존성을 충분히 저감할 수 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 대략 원형의 단위중실부(14a)를 둘러싸는 대략 별 형상의 개구 영역(15)이 정방격자 형상으로 배열된 경우의 액정 분자(30a)의 배향 상태를 도 5a∼ 5c를 참조하여 설명한다.

도 5a∼ 5c는, 각각, 기판 법선 방향에서 본 액정 분자(30a)의 배향 상태를 개략적으로 도시하고 있다. 도 5b 및 5c 등, 기판 법선 방향에서 본 액정 분자(30a)의 배향 상태를 도시하는 도면에서, 타원 형상으로 그려진 액정 분자(30a)의 선이 검게 표시되고 있는 끝은, 그 끝이 타단보다도, 회소 전극(14)이 형성되어 있는 기판측에 가깝도록, 액정 분자(30a)가 경사져 있음을 나타내고 있다. 이하의 도면에서도 마찬가지다. 여기서는, 도 1a에 도시한 회소 영역의 내의 1개의 단위격자(4개의 개구 영역(15)에 의해 형성됨)에 대하여 설명한다. 도 5a∼5c의 대각선을 따른 단면은, 도 1b, 도 3a 및 3b에 각각 대응하며, 이들 도면을 합쳐서 참조하여 설명한다.

회소 전극(14) 및 대향 전극(22)이 동 전위일 때, 즉 액정층(30)에 전압이 인가되어 있지 않은 상태에서는, TFT 기판(100a) 및 대향 기판(100b)의 액정층(30)측 표면에 형성된 수직 배향층(도시되지 않음)에 의해 배향 방향이 규제되는 액정분자(30a)는, 도 5a에 도시한 바와 같이, 수직 배향 상태를 취한다.

액정층(30)에 전계를 인가하여, 도 3a에 도시한 등전위선 EQ으로 표시되는 전계가 발생하면, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(30a)에는, 축 방위가 등전위선 EQ에 평행하게 되도록 하는 토크가 발생한다. 도 4a 및 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 액정 분자(30a)의 분자축에 대하여 수직인 등전위선 EQ으로 표시되는 전계하의 액정 분자(30a)는, 액정 분자(30a)의 경사(회전) 방향이 일의적으로(uniquely) 정해져 있지 않기 때문에(도 4a), 배향의 변화(경사 또는 회전)가 용이하게 발생하지 않는다. 이에 반해, 액정 분자(30a)의 분자축에 대하여 경사진 등전위선 EQ 하에 놓인 액정 분자(30a)는, 경사(회전) 방향이 일의적으로 결정되기 때문에, 배향의 변화가 용이하게 발생한다. 따라서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 등전위선 EQ에 대하여 액정 분자(30a)의 분자축이 기울어 있는 개구 영역(15)의 엣지부에서부터 액정 분자(30a)가 경사지기 시작한다. 그리고, 도 4c를 참조하여 설명한 바와 같이, 개구 영역(15)의 엣지부의 경사진 액정 분자(30a)의 배향과 정합성을 취하도록 주위의 액정 분자(30a)도 경사져있다. 그러면, 도 5c에 도시한 바와 같은 상태에서 액정 분자(30a)의 축 방위는 안정된다(방사형 경사 배향).

이와 같이, 개구 영역(15)이 회전 대칭성을 갖는 형상이면, 회소 영역 내의 액정 분자(30a)는, 전압 인가 시에, 개구 영역(15)의 엣지부에서 개구 영역(15)의 중심을 향하여 액정 분자(30a)가 경사진다. 그 결과, 엣지부에서부터의 액정 분자(30a)의 배향 규제력이 균형 잡힌 개구 영역(15)의 중심 부근의 액정 분자(30a)는 기판면에 대하여 수직으로 배향한 상태를 유지하며, 그 주위의 액정분자(30a)가 개구 영역(15)의 중심 부근의 액정 분자(30a)에 대해 개구 영역(15)의 중심으로부터 경사 각도가 증가하는 방사상으로 연속적으로 경사진 상태가 얻어진다.

또한, 정방격자 형상으로 배열된 4개의 대략 별 형상의 개구 영역(15)에 포위된 대략 원형의 단위중실부(14a)에 대응하는 영역의 액정 분자(30a)도, 개구 영역(15)의 엣지부에 생성되는 경사 전계에서 경사진 액정 분자(30a)의 배향과 정합하도록 경사진다. 그 결과, 엣지부에서의 액정 분자(30a)의 배향 규제력이 균형이 잡힌 단위중실부(14a)의 중앙 부근의 액정 분자(30a)는 기판면에 대하여 수직으로 배향한 상태를 유지하며, 그 주위의 액정 분자(30a)가 단위중실부(14a)의 중심 부근의 액정 분자(30a)를 중심으로 방사상으로 연속적으로 경사진 상태가 얻어진다.

이와 같이, 액정 분자(30a)가 방사형 경사 배향을 취하는 액정 도메인이 정방격자 형상으로 배열되면, 각각의 축 방위의 액정 분자(30a)의 존재 확률이 회전 대칭성을 갖게 되어, 모든 시각 방향에 대하여, 거칠어짐이 없는 고품위의 표시를 실현할 수 있다. 방사형 경사 배향을 갖는 액정 도메인의 시각 의존성을 저감하기 위해서는, 액정 도메인이 높은 회전 대칭성(2회 회전축 이상이 바람직하며, 4회 회전축 이상이 보다 바람직함)을 갖는 것이 바람직하다.

액정 분자(30a)의 방사형 경사 배향은, 도 6a에 도시한 바와 같은 단순한 방사형 경사 배향보다도, 도 6b 및 6c에 도시한 바와 같이, 좌측 주위 또는 우측 주위의 스파이럴 형태의 방사형 경사 배향쪽이 안정적이다. 이 스파이럴형 배향은, 통상의 트위스트 배향과는 다르다(액정층(30)의 두께 방향을 따라 액정 분자(30a)의 배향 방향이 나선 형상으로 변화한다). 스파이럴 배향에서, 액정 분자(30a)의 배향 방향은 미소 영역에서 보면, 액정층(30)의 두께 방향을 따라 거의 변화하지 않는다. 즉, 액정층(30)의 두께 방향의 어느 위치의 단면(층면에 평행한 면 내에서의 단면)에서도, 도 6b 또는 6c에서 도시하는 바와 같이, 액정층(30)의 두께 방향을 따른 트위스트 변형이 거의 생기지 않는다. 단, 액정 도메인 전체로 보면, 어느 정도의 트위스트 변형이 발생하고 있다.

마이너스의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 재료에 카이럴제(chiral agent)를 첨가한 재료를 이용하면, 전압 인가 시에, 액정 분자(30a)는, 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)를 중심으로, 도 6b 및 6c에 도시한, 시계 반대 방향 또는 시계 방향의 스파이럴형 방사형 경사 배향을 취한다. 스파이럴형이 시계 반대 방향인지 시계 방향인지는 이용하는 카이럴제의 종류에 따라 결정된다. 따라서, 전압 인가 시에 개구 영역(15) 내의 액정층(30)을 나선형 방사형 경사 배향시킴으로써, 방사형으로 경사진 액정 분자(30a)의, 기판면에 수직으로 서있는 액정 분자(30a)의 주위를 감고 있는 방향을 모든 액정 도메인 내에서 일정하게 할 수 있으므로, 거칠어짐이 없는 균일한 표시가 가능하게 된다. 또한, 기판면에 수직으로 서있는 액정 분자(30a)의 주위를 감고 있는 방향이 정해져 있기 때문에, 액정층(30)에 전압을 인가했을 때의 응답 속도도 향상한다.

또한, 카이럴제를 많이 첨가하면, 통상의 트위스트 배향과 같이, 액정층(30)의 두께 방향을 따라 액정 분자(30a)의 배향이 나선 형상으로 변화하게 된다. 액정층(30)의 두께 방향을 따라 액정 분자(30a)의 배향이 나선 형상으로 변화하지 않는 배향 상태에서는, 편광판의 편광축에 대하여 수직 방향 또는 평행 방향으로 배향하고 있는 액정 분자(30a)는, 입사광에 대하여 위상 차를 일으키지 않기 위한, 이와 같은 배향 상태의 영역을 통과하는 입사광은 투과율에 기여하지 않는다. 이에 비하여, 액정층(30)의 두께 방향을 따라 액정 분자(30a)의 배향이 나선 형상으로 변화하는 배향 상태에서는, 편광판의 편광축으로 수직 방향 또는 평행 방향으로 배향하고 있는 액정 분자(30a)도, 입사광에 대하여 위상 차를 일으킴과 동시에, 빛의 선광성(optical rotatory power)을 이용하는 것도 가능하다. 따라서, 이와 같은 배향 상태의 영역을 통과하는 입사광도 투과율에 기여하기 때문에, 밝은 표시가 가능한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

도 1a에서는, 단위중실부(14a)가 대략 원형이고, 대략 별 형상의 개구 영역(15)이 정방격자 형상으로 배열된 예를 도시하였지만, 단위중실부(14a)의 형상이나 개구 영역(15)의 형상 및 배치는, 상기한 예에 한정되지 않는다.

도 7a 및 7b에, 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)의 형상이 서로 다른 액정 표시 장치(100A 및 100B)의 평면도를 각각 도시한다.

도 7a 및 7b에 각각 도시한 액정 표시 장치(100A 및 100B)의 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)는, 도 1a에 도시한 액정 표시 장치(100)의 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)가 약간 변형된 형태를 갖고 있다. 액정 표시 장치(100A 및 100B)의 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)는, 2회 회전축을 갖고(4회 회전축은 갖고 있지 않음), 장방형의 단위격자를 형성하도록 규칙적으로 배열되어 있다. 개구 영역(15)은 모두 왜곡된 별 형상을 갖고, 단위중실부(14a)는 모두 대략 타원형(왜곡된 원형)을 갖고 있다. 도 7a 및 7b에 도시한 액정 표시 장치(100A 및 100B)도, 표시 품위가 높고, 시각 특성에 우수하다.

또한, 도 8a 및 8b에 각각 도시한 바와 같은 액정 표시 장치(100C 및 100D)도, 표시 품위가 높고, 시각 특성에 우수하다.

액정 표시 장치(100C 및 100D)에서는, 단위중실부(14a)가 대략 정방형이 되도록, 대략 열십자의 개구 영역(15)이 정방격자 형상으로 배치되어 있다. 물론, 이들을 왜곡되게 하여 장방형의 단위격자를 형성하도록 배치해도 된다. 이와 같이, 대략 구형(구형은 정방형과 장방형을 포함)의 단위중실부(14a)를 올바른 규칙으로 배열해도, 표시 품위가 높아, 시각 특성에 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

단, 개구 영역(15) 및/또는 단위중실부(14a)의 형상은, 구형보다도 원형 또는 타원형쪽이 방사형 경사 배향을 안정화할 수 있기 때문에 바람직하다. 이것은, 개구 영역(15)의 변이 연속적으로(부드럽게) 변화하기 때문에, 액정 분자(30a)의 배향 방향도 연속적으로(부드럽게) 변화하기 때문이라고 생각된다.

상술한 액정 분자(30a)의 배향 방향의 연속성의 관점에서, 도 9에 도시하는 액정 표시 장치(100E)도 생각할 수 있다. 도 9에 도시한 액정 표시 장치(100E)는, 도 8b에 도시한 액정 표시 장치(100D)의 변형예로, 개구 영역(15)의 단위중실부(14a) 측이 원호로 형성되어 있다. 액정 표시 장치(100E)가 갖는 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)는, 어느것이나 4회 회전축을 갖고 있고, 또한, 정방격자형(4회 회전축을 가짐)으로 배열되어 있지만, 도 7a 및 7b에 도시한 바와 같이, 개구 영역(15)의 단위중실부(14a)의 형상을 왜곡하여 2회 회전축을 갖는 형상으로 하여, 장방형의 격자(2회 회전축을 갖는다)를 형성하도록 배치해도 된다.

개구 영역(15)에 형성되는 액정 도메인에 인가되는 전압은, 단위중실부(14a)에 형성되는 액정 도메인에 인가되는 전압보다도 낮게 되기 때문에, 예를 들면, 노멀 블랙 모드의 표시를 행하면, 개구 영역(15)에 형성된 액정 도메인은 어둡게 된다. 그 때문에, 회소 영역 내에서, 개구 영역(15)의 면적 비율을 낮게하고, 단위중실부(14a)의 면적 비율을 높게하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 회소 전극(14)은 복수의 단위중실부(14a)를 갖고 있기 때문에, 회소 영역의 형상이나 크기 등에 따라서 회소 영역 내에 복수의 단위중실부(14a)를 적절하게 배치함으로써, 회소 영역의 형상이나 크기 등에의한 제약을 받지 않고, 회소 영역 내에 안정된 방사형 경사 배향 상태를 실현할 수 있다. 이에 비하여, 회소 전극을 하나의 단위중실부만으로 구성하면, 회소 영역의 형상이나 크기 등에 따라서는, 안정된 방사형 경사 배향이 실현되지 않는 경우가 있다. 회소 전극을 하나의 단위중실부만으로 구성하면, 회소 영역이 원 형상이나 정방형형인 경우에는 문제가 없다. 그러나, 예를 들면, 회소 영역이, 컬러 표시가 가능한 액정 표시 장치와 같이 종횡비가 큰 장방형인 경우에는, 단위중실부의 형상을 종횡비가 큰 형상으로 하지 않으면 안되게 되어, 안정된 방사형 경사 배향이 실현되지 않는 경우가 있다. 또한, 예를 들면, 회소 영역의 사이즈가 큰 경우에는, 단위중실부의 사이즈를 크게 해야만 하므로, 단위중실부의 주변에 형성되는 경사 전계만으로는 안정된 배향이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 도 1a 등에 도시한 바와 같이, 1개의 회소 영역 내에서, 복수의 단위중실부(14a)가 소정의 방향을 따라 배열(일렬로 배열)되어 있기 때문에, 2 열 이상으로 배열되어 있는 경우에 비하여, 단위중실부(14a)의 면적 비율을 높게하여, 회소 영역 내에서의 표시에 기여하는 영역의 비율(실효 개구율)을 높게할 수 있다. 이 이유를 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치(100E)는, 행 방향 D2를 따라 평행하게 연장되는 게이트 버스 라인(주사 배선)(41)과, 열 방향 D1을 따라 평행하게 연장되는 소스 버스 라인(신호 배선)(42)을 갖고 있다. 게이트 버스 라인(주사 배선)(41)은, 회소 영역마다 형성된 TFT(도시되지 않음)의 게이트 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 소스 버스 라인(신호 배선)(42)은 TFT의 소스 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, TFT의 드레인 전극과 회소 전극(14)이 전기적으로 접속되어 있다. 액정 표시 장치(100E)는, 또한 보조 용량 배선(43)을 갖고 있다.

액정 표시 장치(100E)에서는, 복수의 단위중실부(14a)가 회소 영역 내에서 1 열로 배열되어 있기 때문에, 단위중실부(14a)를 포위하는 개구 영역(15)의 일부는 게이트 버스 라인(41)이나 소스 버스 라인(42)에 중첩되고, 회소 영역밖에 위치하고 있다. 즉, 복수의 개구 영역(15)의 각각은, 어느것이나 적어도 일부가 회소 영역밖에 위치하고 있다.

한편, 복수의 단위중실부(14a)가 2 열 이상으로 배열되어 있으면, 회소 영역 내에, 단위중실부(14a)에 포위된 개구 영역(15)이 존재하며, 이 개구 영역(15)은, 전부가 회소 영역 내에 위치하게 된다. 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같은, 단위중실부(14a)가 2 열로 배열된 비교예의 액정 표시 장치(1000)에서는, 회소 영역 내에 단위중실부(14a)에 포위된 개구 영역(15)이 존재하며, 이 개구 영역(15)은, 전부가 회소 영역 내에 위치하고 있다. 따라서, 회소 영역 내에서의 개구 영역(15)의 면적 비율이 높게 되어, 단위중실부(14a)의 면적 비율이 낮아지게 된다.

이에 비하여, 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 단위중실부(14a)가 회소 영역 내에서 1 열로 배열되어 있으면, 복수의 개구 영역(15)의 각각은, 어느것이나 적어도 일부가 회소 영역밖에 위치하고 있기 때문에, 회소 영역 내에서의 개구 영역(15)의 면적 비율을 낮게 하여, 단위중실부(14a)의 면적 비율을 크게 할 수 있어, 그 결과, 개구율을 향상하는 것이 가능한다.

여기서, 임의의 사양의 액정 표시 장치를 예로하여 개구율의 향상에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 표시 영역의 대각이 15인치, 단위중실부(14a)의 각부가 대략 원호형상의 대략 정방형상(도 9 및 도 10에 도시한 형상), 게이트 버스 라인의 폭 및 소스 버스 라인 상의 차광층의 폭이 12μm, 단위중실부(14a)의 간격이 8.5μm인 액정 표시 장치에서, 단위중실부(14a)를 일렬로 배열했을 때와, 단위중실부(14a)를 2 열로 배열했을 때, 투과율을 비교하였다. 단위중실부(14a)를 일렬로 배열하면, 단위중실부(14a)를 2 열로 배열했을 때에 비하여, SXGA(1280×1024화소)일때는 6%, UXGA(1600×1200화소)일때는 9%, QXGA(2048×1536화소)일때는 11%의 투과율을 향상 할 수 있었다. 이와 같이, 회소 영역 내에서 복수의 단위중실부(14a)를 일렬로 배열함으로써 얻어지는, 개구율을 향상하는 효과는, 고정밀형의 액정 표시 장치에 있어서 특히 높다.

도 10에 도시한 바와 같이, 회소 전극(14)이 게이트 버스 라인(41)이나 소스 버스 라인(42)에 일부 중첩하는 구성에 있어서는, 이들 버스 라인으로부터 영향을 적게 하기 위해서, 버스 라인상에 절연막(예를 들면 유기 절연막)을 되도록이면 두껍게 형성하고, 그 위에 회소 전극(14)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 12에 도시한 바와 같이, 개구 영역(15)에 의해 형성되는 정방 단위격자와 단위중실부(14a) 사이의 간격의 길이(편측의 스페이스:side spacing)를 "S"라고 하면, 안정된 방사형 경사 배향을 얻는 데 필요한 경사 전계를 생성하기 위해서는, 편측 스페이스 S가 소정의 길이 이상일 필요가 있다.

편측 스페이스 S는, 행 방향 D2를 따라서도 규정되고, 열 방향 D1을 따라서도 규정되지만, 본 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 1 프레임 내에서, 행 방향 D2를 따라서 인접한 회소가 반전 구동되기 때문에, 행 방향 D2를 따라서 인접한 회소가 반전 구동되지 않는 경우에 비하여, 행 방향 D2의 편측 스페이스 S를 짧게 해도 충분한 배향 규제력이 얻어진다. 이는, 행 방향 D2를 따라서 인접한 회소가 반전 구동되면, 반전 구동되지 않는 경우에 비하여 강한 경사 전계를 발생시킬 수 있기 때문이다. 이 이유를 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한다.

도 13a는, 행 방향 D2를 따라 인접한 2개의 회소 영역 양쪽의 액정층에 +5V의 전압을 인가했을 때의 등전위선 EQ를 개략적으로 도시하여, 도 13b는 행 방향 D2를 따라 인접한 2개의 회소 영역의 한쪽 액정층에 +5V, 다른쪽 액정층에 -5V의 전압을 인가했을 때의 등전위선 EQ를 개략적으로 도시하고 있다.

도 13a에 도시한 바와 같이, 인접한 2개의 회소 영역의 액정층에 동일한 극성의 전압을 인가하면, 등전위선 EQ가 연속된 요철 형상을 형성하는 전계가 발생한다.

이에 비하여, 도 13b에 도시한 바와 같이, 인접한 2개의 회소 영역의 각각의 액정층에 서로 다른 극성의 전압을 인가하면, 2개의 회소 영역의 각각에 발생한 전계를 나타내는 등전위선 EQ가 연속적이지 않아, 이들은 개구 영역(15)상에서 급격히 저하한다. 따라서, 개구 영역(15)의 엣지부, 즉, 단위중실부(14a)의 주변에는, 급격한 전위 구배가 형성되어, 도 13a에 도시한 경우보다도 강한 경사 전계가 발생한다.

상술한 바와 같이, 행 방향 D2를 따라 인접한 회소를 반전 구동하면, 행 방향 D2의 편측 스페이스 s를 짧게 해도 충분한 배향 규제력이 얻어진다. 따라서, 행 방향 D2를 따라 인접한 회소 전극(14) 간의 거리를 짧게 하여, 개구율이 높게 되도록 하는 구성을 채용해도, 충분히 안정된 방사형 경사 배향을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 특정 사양을 갖는 액정 표시 장치(표시 영역의 대각이 15인치, 단위중실부(14a)의 각부가 대략 원호형인 대략 정방형형, 게이트 버스 라인의 폭 및 소스 버스 라인 상의 차광층의 폭이 12μm, 단위중실부(14a)의 간격이 8.5μm인 액정 표시 장치)에 대해서 좀 더 실험을 행하였다. 특히, 행 방향 D2를 따라 인접한 회소를 반전 구동하는 경우와, 반전 구동하지 않는 경우에 대해 검토하였다. 행 방향 D2를 따라 인접한 회소를 반전 구동하지 않는 경우에는, 안정된 방사형 경사 배향 상태를 실현하는 데 필요한 회소 전극(14) 간의 거리는, 회소 영역 내에서의 단위중실부(14a) 간의 거리와 동일한 85μm이었다. 이에 비하여, 행 방향 D2를 따라 인접한 회소를 반전 구동하는 경우에는, 행 방향 D2를 따라 인접하는 회소 전극(14) 간의 거리를 3μm까지 짧게 해도, 안정된 방사형 경사 배향 상태가 얻어졌다.

본 실시 형태에서는, 행 방향 D2을 따라 인접한 회소를 반전 구동하면, 도 14a에 도시한 바와 같이, 열 방향 D1을 따라서는 회소를 반전 구동하지 않는(소위 소스 라인 반전 구동) 경우라도, 개구율을 충분히 향상 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 깜박임의 억제 등의 관점에서는, 행 방향 D2을 따라 인접한 회소를 반전 구동함과 함께, 열 방향 D1을 따라 회소를 n(n은 1 이상의 정수) 행마다 반전 구동하는 것이 바람직하다. 즉, 1 프레임 내에서, 동일한 열에 속하는 회소 영역의 액정층에 인가되는 전압의 극성을 n 행마다 반전하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 14b에 도시한 바와 같이, 열 방향 D1을 따라 회소를 2 행마다 반전 구동(소위 "2H 도트 반전 구동")해도 된다. 또는, 도 14c에 도시한 바와 같이, 열 방향 D1을 따라 회소를 1 행마다 반전 구동(소위 도트 반전 구동)해도 된다. 도 14c에 도시한 바와 같이, 행 방향 D2를 따라 인접한 회소를 반전 구동함과 함께 열 방향 D1을 따라 회소를 1 행마다 반전 구동하면, 열 방향 D1을 따라 인접한 회소가 반전 구동되기 때문에, 열 방향 D1을 따라 인접한 회소 전극(14)의 간격을 짧게 할 수 있어, 한층 더 개구율의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 단위중실부(14a)의 형상과, 방사형 경사 배향의 안정성 및 투과율의 값과의 관계에 대하여 설명한다.

본원 발명자가 검토한 바, 단위중실부(14a)의 간격(편측 스페이스 s)을 일정하다고 한 경우에는, 단위중실부(14a)의 형상이 원형이나 타원에 가까울수록, 배향 안정성이 높은 것을 알았다. 이는, 단위중실부(14a)의 형상이 원형이나 타원에 가까울수록, 방사형 경사 배향 상태에서의 액정 분자(30a)의 배향 방향의 연속성이 높기 때문이다.

또한, 단위중실부(14a)의 형상이 정방형이나 장방형 등의 구형에 가까울수록 투과율이 높은 것을 알았다. 이는, 편측 스페이스 s의 값이 동일한 경우에는, 단위중실부(14a)의 형상이 구형에 가까울수록, 중실부(14b)의 면적 비율이 높기 때문에, 전극에 의해 생성되는 전계의 영향을 직접적으로 받는 액정층의 면적(기판 법선 방향에서 보았을 때의 평면 내에 규정됨)이 커져 실효 개구율이 높게 되기 때문이다.

따라서, 원하는 배향 안정성과 투과율을 고려하여 단위중실부(14a)의 형상을 결정하면 된다.

도 9와 도 10에 도시한 바와 같이, 단위중실부(14a)는, 그 각부가 대략 원호형상의 대략 정방형이면 배향 안정성 및 투과율 양쪽을 비교적 높게할 수 있다. 물론, 단위중실부(14a)는, 각부가 대략 원호형상의 대략 구형이어도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 도전막으로부터 형성되는 단위중실부(14a)의 각부는, 제조 공정 상의 제약으로, 엄밀하게는, 원호형이 아닌, 둔각화된 다각 형상(90°를 초과하는 복수의 각으로 구성된 형상)이 되는 경우도 있고, 1/4 원호형상이나 규칙적인 다각 형상(예를 들면 정다각형의 일부)뿐만아니라, 약간 변형된 원호형상(타원의 일부등)이나 울퉁불퉁한 다각 형상이 되는 경우도 있다. 또한, 곡선과 둔각의 조합으로 구성된 형상이 되는 경우도 있다. 본원 명세서에 있어서는, 상술한 형상도 포함시켜 대략 원호형상이라고 칭한다. 마찬가지의 제조 공정 상의 이유로, 도 1a에 도시한 바와 같은 대략 원형의 단위중실부(14a)인 경우에도, 엄밀한 원이 아닌, 다각 형상이나 약간변형된 형상이 되는 경우가 있다.

또한, 응답 속도의 관점에서, 단위중실부(14a)의 형상을 도 15에 도시하는 액정 표시 장치(100F)와 같이 해도 된다. 도 15에 도시한 액정 표시 장치(100F)에서는, 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)의 형상은, 각부가 예각화된 왜곡된 정방형상이다. 각부를 예각화한다는 것은, 90°미만의 각 또는 곡선으로 각부를 구성하는 것을 말한다.

도 15에 도시한 바와 같이, 단위중실부(14a)가, 각부가 예각화된 형상을 갖고 있으면, 경사 전계를 생성하는 엣지부가 보다 많이 형성되기 때문에, 보다 많은 액정 분자(30a)에 경사 전계를 작용시킬 수 있다. 따라서, 전계에 응답하여 최초로 경사지기 시작하는 액정 분자(30a)의 수가 보다 많아져, 회소 영역 전역에 걸쳐 방사형 경사 배향이 형성되는데 요하는 시간이 짧아지기 때문에, 액정층(30)에 전압을 인가했을 때의 응답 속도가 향상한다.

또한, 단위중실부(14a)의 형상을 각부가 예각화된 형상으로 하면, 단위중실부(14a)의 형상이 대략 원형이나 대략 구형인 경우에 비하여, 특정한 방위각 방향을 따라 배향하는 액정 분자(30a)의 존재 확률을 높게(혹은 낮게)할 수 있다. 즉, 모든 방위각 방향의 각각을 따라 배향하는 액정 분자(30a)의 존재 확률에 따라 높은 지향성을 갖게 할 수 있다. 그에 따라, 편광판을 구비하여, 직선 편광을 액정층(30)에 입사하는 모드의 액정 표시 장치에서, 단위중실부(14a)의 각부를 예각화하면, 편광판의 편광축에 대하여 수직 방향 또는 평행 방향으로 배향하고 있는 액정 분자(30a), 즉, 입사광에 대하여 위상차가 생기지 않는 액정 분자(30a)의 존재 확률을 보다 낮게 할 수 있다. 따라서, 빛의 투과율을 향상시켜, 보다 밝은 표시를 실현할 수 있다.

상술한 제1 실시 형태의 액정 표시 장치의 구성은, 회소 전극(14)이 회소의 주기 방향의 한쪽을 따라 일렬로 배열된 복수의 단위중실부(14a)를 갖고 있는 것과, 회소의 주기 방향의 다른쪽을 따라 인접한 회소를 반전 구동하는 것 외에는, 공지의 수직 배향형 액정 표시 장치와 동일한 구성을 채용할 수 있어, 공지의 제조 방법으로 제조할 수 있다.

전형적으로는, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자를 수직 배향시키기위해서, 회소 전극(14) 및 대향 전극(22)의 액정층(30)측 표면에는 수직 배향층으로서의 수직 배향막(도시되지 않음)이 형성되어 있다.

액정 재료로서는, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 재료가 이용된다. 또한, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 재료로 2색성 색소를 첨가함으로써, 게스트-호스트 모드의 액정 표시 장치를 얻는 것도 가능하다. 게스트-호스트 모드의 액정 표시 장치는 편광판을 필요로 하지 않는다.

제2 실시 형태

도 16a 및 16b를 참조하여, 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 액정 표시 장치(200)의 1개의 회소 영역의 구조를 설명한다. 또한, 이하의 도면에서는, 액정 표시 장치(100)의 구성 요소와 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성 요소를 동일한 참조 부호로 도시하여, 그 설명을 생략한다. 도 16a는 기판 법선 방향에서 본 평면도이고, 도 16b는 도 1a의 16B-16B'선을 따른 단면도에 상당한다. 도 16b는 액정층에 전압을 인가하지 않는 상태를 나타내고 있다.

도 16a 및 16b에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치(200)는, TFT 기판(200a)이 회소 전극(14)의 개구 영역(15)의 내측에 볼록부(40)를 갖는 점에서, 도 1a 및 1b에 도시한 제1 실시 형태의 액정 표시 장치(100)와 다르다. 볼록부(40)의 표면에는 수직 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

볼록부(40)의 기판(11)의 면내 방향의 단면 형상은, 도 16a에 도시한 바와 같이, 개구 영역(15)의 형상과 동일하고, 여기서는 대략 별 형상이다. 단, 인접하는 볼록부(40)는 상호 연결되어 있고, 단위중실부(14a)를 대략 원형으로 완전하게 포위하도록 형성되어 있다. 이 볼록부(40)의 기판(11)에 수직인 면내 방향의 단면 형상은 도 16b에 도시한 바와 같이 사다리꼴이다. 즉, 기판면에 평행한 정평면(40t)과 기판면에 대하여 테이퍼각 θ(<90°)로 경사진 측면(40s)을 갖고 있다. 볼록부(40)를 덮도록 수직 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있기 때문에, 볼록부(40)의 측면(40s)은, 액정층(30)의 액정 분자(30a)에 대하여, 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖는 것으로 되어, 방사형 경사 배향을 안정화시키도록 작용한다.

이 볼록부(40)의 작용을 도 17a∼ 17d, 및 도 18a 및 18b를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 17a∼ 17d를 참조하여 액정 분자(30a)의 배향과 수직 배향성을 갖는 표면의 형상과의 관계를 설명한다.

도 17a에 도시한 바와 같이, 수평인 표면 상의 액정 분자(30a)는, 수직 배향성을 갖는 표면(전형적으로는, 수직 배향막의 표면)의 배향 규제력에 의해 표면에 대하여 수직으로 배향한다. 이와 같이 수직 배향 상태에 있는 액정 분자(30a)에 액정 분자(30a)의 축 방위에 대하여 수직인 등전위선 EQ로 표시되는 전계가 인가되면, 액정 분자(30a)에는 시계 회전 또는 반시계 회전 방향으로 경사시키는 토크가 같은 확률로 작용한다. 따라서, 상호 대향하는 평행 평판형 배치된 전극 사이에 있는 액정층(30)내에는, 시계 회전 방향의 토크를 받는 액정 분자(30a)와, 반시계 방향의 토크를 받는 액정 분자(30a)가 혼재한다. 그 결과, 액정층(30)에 인가된 전압에 따른 배향 상태에의 변화가 원활하게 발생하지 않는 경우가 있다.

도 17b에 도시한 바와 같이, 경사진 표면에 대하여 수직으로 배향하고 있는 액정 분자(30a)에 대하여, 수평인 등전위선 EQ로 표시되는 전계가 인가되면, 액정 분자(30a)는, 등전위선 EQ와 평행하게 되기 위하여 경사량이 적은 방향(도시한 예에서는 시계 회전 방향)으로 경사진다. 또한, 수평인 표면에 대하여 수직으로 배향하고 있는 액정 분자(30a)는, 도 17c에 도시한 바와 같이, 경사진 표면에 대하여 수직으로 배향하고 있는 액정 분자(30a)와 배향이 연속이 되도록(정합하도록), 경사진 표면상에 위치하는 액정 분자(30a)와 동일한 방향(시계 회전 방향)으로 경사진다.

도 17d에 도시한 바와 같이, 단면이 사다리꼴인 연속한 요철형의 표면에 대해서는, 각각의 경사진 표면 상의 액정 분자(30a)에 의해 규제되는 배향 방향과 정합하도록, 정평면 및 저면 상의 액정 분자(30a)가 배향한다.

본 실시 형태의 액정 표시 장치는, 이러한 표면의 형상(볼록부)에 따른 배향 규제력의 방향과 경사 전계에 의한 배향 규제 방향을 일치시킴으로써 방사형 경사 배향을 안정화시킨다.

도 18a 및 18b는, 각각 도 16b에 도시한 액정층(30)에 전압을 인가한 상태를 도시한다. 도 18a는 액정층(30)에 인가된 전압에 따라서 액정 분자(30a)의 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 개략적으로 도시한다. 도 18b는 인가된 전압에 따라서 변화한 액정 분자(30a)의 배향이 정상 상태에 도달한 상태를 개략적으로 도시하고 있다. 도 18a 및 18b의 곡선 EQ는 등전위선을 나타낸다.

회소 전극(14)과 대향 전극(22)이 동 전위일 때(액정층(30)에 전압이 인가되어 있지 않은 상태)에는, 도 16b에 도시한 바와 같이, 회소 영역 내의 액정 분자(30a)는, 양 기판(11 및 21)의 표면에 대하여 수직으로 배향하고 있다. 이 때, 볼록부(40)의 측면(40s)의 수직 배향막(도시되지 않음)에 접하는 액정 분자(30a)는 측면(40s)에 대하여 수직으로 배향하고, 측면(40s) 근방의 액정 분자(30a)는 주변의 액정 분자(30a)와의 상호 작용(탄성체로서의 성질)에 의해, 도시한 바와 같이, 경사진 배향을 취한다.

액정층(30)에 전압을 인가하면, 도 18a에 도시한 등전위선 EQ로 표시되는 전위 구배가 형성된다. 이 등전위선 EQ는, 회소 전극(14)의 중실부(14b)와 대향 전극(22) 사이에 위치하는 액정층(30) 내에서는, 중실부(14b) 및 대향 전극(22)의 표면에 대하여 평행하고, 회소 전극(14)의 개구 영역(15)에 대응하는 영역에서 드롭되며, 개구 영역(15)의 엣지부(개구 영역(15)의 경계(외연)를 포함하는 개구 영역(15)의 내측 주변) EG 상의 액정층(30) 내에서는, 경사진 등전위선 EQ로 표시되는 경사 전계가 형성된다.

이 경사 전계에 의해, 상술한 바와 같이, 엣지부 EG 상의 액정 분자(30a)는, 도 18a에 화살표로 도시한 바와 같이, 도 18a의 우측 엣지부 EG에서는 시계 (회전) 방향으로 경사지고, 도면의 좌측 엣지부 EG에서는 반시계 (회전) 방향으로 경사져서 등전위선 EQ에 평행하게 배향한다. 이 경사 전계에 의한 배향 규제 방향은, 각각의 엣지부 EG에 위치하는 측면(40s)에 따른 배향 규제 방향과 동일하다

상술한 바와 같이, 경사진 등전위선 EQ 상에 위치하는 액정 분자(30a)에서부터 시작되는 배향의 변화가 진행하여, 정상 상태에 도달하면, 도 18b에 개략적으로 도시한 배향 상태가 된다. 개구 영역(15)의 중앙 부근, 즉, 볼록부(40)의 정평면(40t)의 중앙 부근에 위치하는 액정 분자(30a)는, 개구 영역(15)의 상호 대향하는 양측의 엣지부 EG의 액정 분자(30a)의 배향의 영향을 거의 동등하게 받기 때문에, 등전위선 EQ에 대하여 수직인 배향 상태를 유지하며, 개구 영역(15)(볼록부(40)의 정평면(40t))의 중앙에서 벗어난 영역의 액정 분자(30a)는, 각각 가까운 쪽의 엣지부 EG의 액정 분자(30a)의 배향의 영향을 받아 경사져, 개구 영역(15)(볼록부(40)의 정평면(40t))의 중심 SA에 대하여 대칭인 경사 배향을 형성한다. 또한, 개구 영역(15) 및 볼록부(40)에 의해 실질적으로 포위된 단위중실부(14a)에 대응하는 영역에서도, 단위중실부(14a)의 중심 SA에 대하여 대칭인 경사 배향을 형성한다.

이와 같이, 제2 실시 형태의 액정 표시 장치(200)에 있어서도, 제1 실시 형태의 액정 표시 장치(100)와 같이, 방사형 경사 배향을 갖는 액정 도메인이 개구 영역(15) 및 단위중실부(14a)에 대응하여 형성된다. 볼록부(40)는 단위중실부(14a)를 대략 원형으로 완전하게 포위하도록 형성되어 있기 때문에, 액정 도메인은 볼록부(40)로 포위된 대략 원형의 영역에 대응하여 형성된다. 또한, 개구 영역(15)의 내측에 형성된 볼록부(40)의 측면은, 개구 영역(15)의 엣지부 EG 부근의 액정 분자(30a)를, 경사 전계에 의한 배향 방향과 동일한 방향으로 경사시키도록 작용하기 때문에, 방사형 경사 배향을 안정화시킨다.

경사 전계에 의한 배향 규제력은, 당연한 것이지만, 전압 인가 시에만 작용하며, 그 강도는 전계의 강도(인가 전압의 크기)에 의존한다. 따라서, 전계 강도가 약하면(즉, 인가 전압이 낮으면), 경사 전계에 의한 배향 규제력은 약해지며, 액정 패널에 외력이 가해지면, 액정 재료의 유동에 의해 방사형 경사 배향이 무너지는 경우가 있다. 일단, 방사형 경사 배향이 무너지면, 충분히 강한 배향 규제력을 발휘하는 경사 전계를 생성할 정도의 전압이 인가되지 않으면, 방사형 경사 배향은 복원되지 않는다. 이에 비하여, 볼록부(40)의 측면(40s)에 의한 배향 규제력은, 인가 전압에 관계없이 작용하여, 배향막의 "앵커링 효과"로 알려져 있는 바와 같이, 매우 강하다. 따라서, 액정 재료의 유동이 생겨, 일단 방사형 경사 배향이무너지더라도, 볼록부(40)의 측면(40s) 근방의 액정 분자(30a)는 방사형 경사 배향일 때와 동일한 배향 방향을 유지하고 있다. 따라서, 액정 재료의 유동이 멈추기만 하면, 방사형 경사 배향은 용이하게 복원된다.

이와 같이, 제2 실시 형태의 액정 표시 장치(200)는, 제1 실시 형태의 액정 표시 장치(100)가 갖는 특징 외에, 외력에 대하여 강하다는 특징을 갖고 있다. 따라서, 액정 표시 장치(200)는, 외력이 인가되기 쉬운, 휴대하여 사용할 기회가 많은 PC나 PDA에 적합하게 이용된다.

볼록부(40)를, 투명성이 높은 유전체를 이용하여 형성하게 되면, 개구 영역(15)에 대응하여 형성되는 액정 도메인의 표시에의 기여율이 향상한다는 이점이 얻어진다. 한편, 볼록부(40)를 불투명한 유전체를 이용하여 형성하면, 볼록부(40)의 측면(340s)을 따라 경사 배향하고 있는 액정 분자(30a)의 리터데이션에 기인하는 광 누설을 방지할 수 있는 이점이 얻어진다. 어느것을 채용할지는, 액정 표시 장치의 용도 등을 고려하여 정하면 된다. 어느 경우에도, 감광성 수지를 이용하면, 개구 영역(15)에 대응하여 패터닝하는 공정을 간략화 할 수 있는 이점이 있다. 충분한 배향 규제력을 얻기 위해서는, 볼록부(40)의 높이는, 액정층(30)의 두께가 약 3μm인 경우, 약 0.5μm∼약 2μm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 일반적으로, 볼록부(40)의 높이는 액정층(30)의 두께의 약 1/6∼약2/3의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 액정 표시 장치(200)는, 회소 전극(14)의 개구 영역(15)의 내측에 볼록부(40)를 갖고, 볼록부(40)의 측면(40s)은, 액정층(30)의 액정분자(30a)에 대하여, 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖는다. 측면(40s)이 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖기위한 바람직한 조건을 도 19a∼ 19c를 참조하여 설명한다.

도 19a∼ 19c는, 각각 액정 표시 장치(200A, 200B 및 200C)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 19a∼ 19c는 도 18a에 대응한다. 액정 표시 장치(200A, 200B 및 200C)는, 어느것이나 개구부(40)의 내측에 볼록부를 갖지만, 1개의 구조체로서의 볼록부(40) 전체와 개구부(40)와의 배치 관계는 액정 표시 장치(200)와 다르다.

상술한 액정 표시 장치(200)에 있어서는, 도 18a에 도시한 바와 같이, 구조체로서의 볼록부(40)의 전체가 개구부(40a)의 내측에 형성되어 있고, 또한 볼록부(40)의 저면은 개구부(40a)보다도 작다. 도 19a에 도시한 액정 표시 장치(200A)에서는 볼록부(40A)의 저면은 개구 영역(15)과 일치하고 있고, 도 19b에 도시한 액정 표시 장치(200B)에서는 볼록부(40B)는 개구 영역(15)보다도 큰 저면을 갖고, 개구 영역(15) 주변의 중실부(도전막)(14b)를 덮도록 형성되어 있다. 이들 볼록부(40, 40A 및 40B)의 어느 측면(40s) 상에도 중실부(14b)가 형성되어 있지 않다. 그 결과, 각각의 도면에 도시한 바와 같이, 등전위선 EQ는, 중실부(14b) 상에서는 거의 평탄하고, 그대로 개구 영역(15)으로 드롭된다. 따라서, 액정 표시 장치(200A 및 200B)의 볼록부(40A 및 40B)의 측면(40s)은, 상술한 액정 표시 장치(200)의 볼록부(40)와 마찬가지로, 경사 전계에 의한 배향 규제력과 동일한 방향의 배향 규제력을 발생하여 방사형 경사 배향을 안정화한다.

이에 비하여, 도 19c에 도시한 액정 표시 장치(200C)의 볼록부(40C)의 저면은 개구 영역(15)보다도 크고, 개구 영역(15) 상의 영역 내로 연장하는 중실부(14b)의 일부가 볼록부(40C)의 측면(40s) 상에 형성되어 있다. 이 측면(40s) 상에 형성된 중실부(14b)의 일부분의 영향으로 등전위선 EQ에 리지부(ridge portion)이 형성된다. 등전위선 EQ의 리지는 개구 영역(15)으로 드롭되어 들어가는 등전위선 EQ과 반대의 기울기를 갖고 있다. 이는, 액정 분자(30a)를 방사형 경사 배향시키는 경사 전계와는 역 방향의 경사 전계를 생성하고 있음을 의미한다. 따라서, 측면(40s)이 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖기 위해서는, 측면(40s) 상에 중실부(도전막)가 형성되어 있지 않는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 20을 참조하여, 도 16a에 도시한 볼록부(40)의 20A-20A'선을 따른 단면 구조를 설명한다.

상술한 바와 같이, 도 16a에 도시한 볼록부(40)는, 단위중실부(14a)를 대략 원형으로 완전하게 포위하도록 형성되어 있기 때문에, 인접한 단위중실부(14a)와 상호 접속하는 역할을 하고 있는 부분(원형부로부터 사방으로의 브랜치부)은, 도 20에 도시한 바와 같이 볼록부(40)상에 형성된다. 따라서, 회소 전극(14)의 중실부를 형성하는 도전막을 퇴적하는 공정에서, 볼록부(40)상에서 단선이 생기거나, 혹은 제조 프로세스의 후공정에서 박리가 생길 위험성이 높다.

따라서, 도 21a 및 21b에 도시하는 액정 표시 장치(200D)와 같이, 개구 영역(15) 내에, 각각 독립한 볼록부(40D)가 완전하게 포함되도록 형성하면,중실부(14b)를 형성하는 도전막에서, 기판(11)이 평탄한 표면에 형성되기 때문에 단선이나 박리가 발생할 위험성이 없어진다. 볼록부(40D)는, 단위중실부(14a)를 대략 원형으로 완전하게 포위하도록 형성되어 있지는 않지만, 단위중실부(14a)에 대응한 대략 원형의 액정 도메인이 형성되어, 앞의 예와 마찬가지로, 그 방사형 경사 배향은 안정화된다.

개구 영역(15) 내에 볼록부(40)를 형성함으로써, 방사형 경사 배향을 안정화시키는 효과는, 예시한 패턴의 개구 영역(15)에 한정되지 않고, 제1 실시 형태에서 설명한 모든 패턴의 개구 영역(15)에 대하여 마찬가지로 적용할 수 있어, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 볼록부(40)에 의한 외력에 대한 배향 안정화 효과를 충분히 얻기 위해서는, 볼록부(40)의 패턴(기판 법선 방향에서 보았을 때의 패턴)은, 될 수 있는 한 넓은 영역의 액정층(30)을 포위하는 형상이 바람직하다. 따라서, 예를 들면, 원형의 개구 영역(15)을 갖는 네가티브형 패턴보다도, 원형의 단위중실부(14a)를 갖는 포지티브형 패턴이, 볼록부(40)에 의한 배향 안정화 효과가 크다.

제3 실시 형태

본 발명에 따른 제3 실시 형태의 액정 표시 장치는, 대향 기판이, 배향 규제 구조를 갖고 있다는 점에서, 도 1a 및 1b에 도시한 제1 실시 형태의 액정 표시 장치(100)와 다르다.

도 22a∼ 도 22e에, 배향 규제 구조(28)를 갖는 대향 기판(300b)을 개략적으로 도시한다. 상술의 액정 표시 장치와 실질적으로 동일한 구성 요소에는 공통의참조 부호를 붙이고, 그 설명을 여기서는 생략한다.

도 22a∼ 도 22e에 도시한 배향 규제 구조(28)는, 액정층(30)의 액정 분자(30a)를 방사형 경사 배향시키도록 작용한다. 단, 도 22a∼ 도 22d에 도시한 배향 규제 구조(28)와 도 22e에 도시한 배향 규제 구조(28)에서는, 액정 분자(30a)를 경사시키는 방향이 다르다.

도 22a∼도 22d에 도시한 배향 규제 구조(28)에 따른 액정 분자의 경사 방향은, 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)(예를 들면 도 1a 및 도 1b 참조)에 대응하는 영역에 형성되는 액정 도메인의 방사형 경사 배향의 배향 방향과 정렬된다. 이에 비하여, 도 22e에 도시한 배향 규제 구조(28)에 의한 액정 분자의 경사 방향은, 개구 영역(15)(예를 들면 도 1 참조)에 대응하는 영역에 형성되는 액정 도메인의 방사형 경사 배향의 배향 방향과 정합한다.

도 22a에 도시한 배향 규제 구조(28)는, 대향 전극(22)의 개구부(22a)와, 개구부(22a)에 대향하는 회소 전극(여기서는 도시되지 않음, 예를 들면 도 1a 참조)(14)의 단위중실부(14a)에 의해 구성되어 있다. 대향 기판(300b)의 액정층(30)측의 표면에는 수직 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

이 배향 규제 구조(28)는, 전압 인가 시에만 배향 규제력을 발생한다. 배향 규제 구조(28)는, TFT 기판(100a)의 전극 구조에 의해 형성되는 방사형 경사 배향을 취하는 액정 도메인 내의 액정 분자에 대하여 배향 규제력을 작용하면 좋기 때문에, 개구부(22a)의 크기는, TFT 기판(100a)에 형성되는 개구 영역(15)보다도 작고, 또한, 개구 영역(15)에 의해 포위되는 단위중실부(14a)(예를 들면 도 1a 참조)보다도 작다. 예를 들면, 개구 영역(15)이나 단위중실부(14a)의 면적의 반 이하로 충분한 효과를 얻을 수 있다. 대향 전극(22)의 개구부(22a)를 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)의 중앙부에 대향하는 위치에 형성함으로써, 액정 분자의 배향의 연속성이 높아지며, 또한, 방사형 경사 배향의 중심축의 위치를 고정할 수 있다.

이와 같이, 배향 규제 구조로서, 전압 인가시에만 배향 규제력을 발생하는 구조를 채용하면, 전압 무인가 상태에서 액정층(30)의 거의 모든 액정 분자(30a)가 수직 배향 상태를 취한다. 따라서, 노멀 블랙 모드를 채용한 경우에, 흑 표시 상태에서 광 누설이 거의 발생하지 않아, 양호한 콘트라스트비의 표시를 실현할 수 있다.

단, 전압 무인가 상태에 배향 규제력이 발생하지 않기 때문에 방사형 경사 배향이 형성되지 않고, 또한, 인가 전압이 낮을 때에는 배향 규제력이 작기 때문에, 너무 큰 응력이 액정 패널에 인가되면 잔상이 시인되는 경우가 있다.

도 22b∼22d에 도시한 배향 규제 구조(28)는, 전압의 인가, 무인가에 상관없이, 배향 규제력을 발생하기 때문에, 모든 표시 계조에 있어서 안정된 방사형 경사 배향이 얻어지고, 응력에 대한 내성에도 우수하다.

먼저, 도 22b에 도시한 배향 규제 구조(28)는, 대향 전극(22)상에 액정층(30)측으로 돌출된 볼록부(22b)를 갖는다. 볼록부(22b)를 형성하는 재료에 특별히 제한은 없지만, 수지 등의 유전체 재료를 이용하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 대향 기판(600b)의 액정층(30)측의 표면에는 수직 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 볼록부(22b)는, 그 표면(수직 배향성을 가짐)의 형상 효과에 의해 액정 분자(30a)를 방사상으로 경사 배향시킨다. 또한, 열에 의해 변형되는 수지 재료를 이용하면, 패터닝의 후의 열 처리에 의해서, 도 22b에 도시한 바와 같이, 완만한 언덕 모양의 단면 형상을 갖는 볼록부(22b)를 용이하게 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 도시한 바와 같이, 정점을 갖는 완만한 단면 형상(예를 들면 구의 일부)을 갖는 볼록부(22b)나 원추형 형상을 갖는 볼록부는, 방사형 경사 배향의 중심 위치를 고정하는데 우수한 효과가 있다.

도 22c에 도시한 배향 규제 구조(28)는, 대향 전극(22)의 아래(기판(21)측)에 형성된 유전체층(23)에 형성된 개구부(오목부이어도 됨)(23a) 내의 액정층(30)측의 수평 배향성 표면에 의해 구성되어 있다. 여기서는, 대향 기판(300b)의 액정층(30)측에 형성되는 수직 배향막(24)을, 개구부(23a) 내에만 형성하지 않음으로써, 개구부(23a) 내의 표면을 수평 배향성 표면으로 하고 있다. 이것 대신에, 도 22d에 도시한 바와 같이, 개구부(23a) 내에만 수평 배향막(25)을 형성해도 된다.

도 22d에 도시한 수평 배향막은, 예를 들면, 일단 대향 기판(300b)의 전면에 수직 배향막(24)을 형성하고, 개구부(23a) 내에 존재하는 수직 배향막(24)에 선택적으로 자외선을 조사하여, 수직 배향성을 저하시킴으로써 형성해도 된다. 배향 규제 구조(28)를 구성하기 위해서 필요한 수평 배향성에 대해, TN형 액정 표시 장치에 이용되고 있는 배향막과 같이 프리틸트각이 작을 필요는 없어, 예를 들면, 프리틸트각이 45° 이하이면 된다.

도 22c 및 22d에 도시한 바와 같이, 개구부(23a) 내의 수평 배향성 표면상에서는, 액정 분자(30a)가 기판면에 대하여 수평으로 배향하려고 하기 때문에, 주위의 수직 배향막(24)상의 수직 배향하고 있는 액정 분자(30a)의 배향과 연속성을 유지하는 배향이 형성되어, 도시한 바와 같은 방사형 경사 배향이 얻어진다.

대향 전극(22)의 표면에 오목부(유전체층(23)의 개구부에 의해서 형성됨)를 형성하지 않고서, 대향 전극(22)의 평탄한 표면상에 수평 배향성 표면(전극의 표면 또는 수평 배향막 등)을 선택적으로 형성하는 것 만으로도 방사형 경사 배향이 얻어지지만, 오목부의 형상 효과에 의해서, 방사형 경사 배향을 더 안정화할 수 있다.

대향 기판(300b)의 액정층(30)측의 표면에 오목부를 형성하기 위해서, 예를 들면, 유전체층(23)으로서, 컬러 필터층이나 컬러 필터층의 오버코트층을 이용하면, 프로세스가 증가하지 않기 때문에 바람직하다. 또한, 도 22c 및 22d에 도시한 구조는, 도 22a에 도시한 구조와 마찬가지로, 볼록부(22b)를 통하여 액정층(30)에 전압이 인가되는 영역이 존재하지 않기 때문에, 빛의 이용 효율의 저하가 적다.

도 22e에 도시한 배향 규제 구조(28)는, 도 22d에 도시한 배향 규제 구조(28)와 마찬가지로, 유전체층(23)의 개구부(23a)를 이용하여, 대향 기판(300b)의 액정층(30)측에 오목부를 형성하고, 그 오목부의 저부에만 수평 배향막(26)을 형성하고 있다. 수평 배향막(26)을 형성하는 대신에 도 22c에 도시한 바와 같이 대향 전극(22)의 표면을 노출시켜도 된다.

상술한, 제1 배향 규제 구조 및 배향 규제 구조를 구비하는 액정 표시 장치(300)를 도 23a 및 23b에 도시한다. 도 23a는 평면도이고, 도 23b는 도 23a의 23B-23B'선을 따른 단면도에 상당한다.

액정 표시 장치(300)는, 단위중실부(14a)를 갖는 회소 전극(14) 및 개구 영역 (15)을 갖는 TFT 기판(100a)과, 배향 규제 구조(28)를 갖는 대향 기판(300b)을 갖고 있다. TFT 기판(100a)의 구성은, 여기서 예시하는 구성에 한정되지 않고, 상술한 여러가지 구성을 적절하게 이용할 수 있다. 또한, 배향 규제 구조(28)로서, 전압 무인가 시에도 배향 규제력을 발생하는 것(도 22b∼ 도 22d 및 도 22e)을 예시하지만, 도 22b∼도 22d에 도시한 배향 규제 구조(28) 대신에, 도 22a에 도시한 것을 이용하는 것도 가능하다.

액정 표시 장치(300)의 대향 기판(300b)에 형성되어 있는 배향 규제 구조(28) 중, 회소 전극(14)의 단위중실부(14b)에 대향하는 영역의 중앙 부근에 형성되어 있는 배향 규제 구조(28)는 도 22b∼ 도 22d에 도시한 것 중 어느 하나이고, 회소 전극(14)의 개구부(14a)에 대향하는 영역의 중앙 부근에 형성되어 있는 배향 규제 구조(28)는 도 22e에 도시한 것이다.

이와 같이 배치함으로써, 액정층(30)에 전압을 인가한 상태, 즉, 회소 전극(14)과 대향 전극(22) 사이에 전압을 인가한 상태에서, 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)에 의해서 형성되는 방사형 경사 배향의 방향과 배향 규제 구조(28)에 의해 형성되는 방사형 경사 배향의 방향이 정합하여, 방사형 경사 배향이 안정화한다. 이 모습을 도 24a∼ 도 24c에 개략적으로 도시하고 있다. 도 24a는 전압 무인가 시를 도시하며, 도 24b는 전압 인가후에 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 도시하여, 도 24c는 전압 인가 중의 정상 상태를 개략적으로 도시하고 있다.

도 24a에 도시한 바와 같이, 배향 규제 구조(도 22b∼ 도 22d))(28)에 의한 배향 규제력은, 전압 무인가 상태에서도 근방의 액정 분자(30a)에 작용하여 방사형 경사 배향을 형성한다.

전압을 인가하기 시작하면, 도 24b에 도시한 바와 같은 등전위선 EQ로 나타나는 전계가 발생하여(TFT 기판(100a)의 전극 구조에 의함), 개구 영역(15) 및 중실부(14a)에 대응하는 영역에 액정 분자(30a)가 방사형 경사 배향한 액정 도메인이 형성되어, 도 24c에 도시한 바와 같은 정상 상태에 도달한다. 이 때, 각각의 액정 도메인 내의 액정 분자(30a)의 경사 방향은, 대응하는 영역에 형성된 배향 규제 구조(28)의 배향 규제력에 의한 액정 분자(30a)의 경사 방향과 일치한다.

정상 상태에 있는 액정 표시 장치(300)에 응력이 인가되면, 액정층(30)의 방사형 경사 배향은 일단 무너지지만, 응력이 제거되면, 단위중실부(14a) 및 배향 규제 구조(28)에 의한 배향 규제력이 액정 분자(30a)에 작용하고 있기 때문에, 방사형 경사 배향 상태로 복귀한다. 따라서, 응력에 의한 잔상의 발생이 억제된다. 배향 규제 구조(28)에 의한 배향 규제력이 지나치게 강하면, 전압 무인가 시에도 방사형 경사 배향에 의한 리터데이션이 발생하여, 표시의 콘트라스트비가 저하할 우려가 있지만, 배향 규제 구조(28)에 의한 배향 규제력은, 제1 배향 규제 구조에 의해 형성되는 방사형 경사 배향의 안정화 및 중심축 위치를 고정하는 효과를 가지면 되기 때문에, 강한 배향 규제력은 필요없고, 표시 품위를 저하시킬 정도의 리터데이션을 발생시키지 않을 정도의 배향 규제력으로 충분하다.

예를 들면, 도 22b에 도시한 볼록부(22b)를 채용할 경우, 직경이 약 30μm∼약 35μm인 단위중실부(14a)에 대하여, 각각 직경이 약 15μm이고 높이(두께)가 약 1μm인 볼록부(22)를 형성하면, 충분한 배향 규제력이 얻어지며, 또한 리터데이션에 의한 콘트라스트비의 저하도 실용상 문제가 없는 레벨로 억제된다.

도 25a 및 도 25b에 배향 규제 구조를 구비하는 다른 액정 표시 장치(400)를 도시한다.

액정 표시 장치(400)는, TFT 기판(100a)의 개구 영역(15)에 대향하는 영역에는 배향 규제 구조를 갖고 있지 않다. 개구 영역(15)에 대향하는 영역에 형성되어야 할 도 22e에 도시한 배향 규제 구조(28)를 형성하는 것은 프로세스상 곤란하다. 따라서, 생산성의 관점에서는, 도 22a ∼22d에 도시한 배향 규제 구조(28) 중 어느 하나만을 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 도 22b에 도시한 배향 규제 구조(28)는 간편한 프로세스로 제조할 수 있기 때문에 바람직하다.

액정 표시 장치(400)와 같이, 개구 영역(15)에 대응하는 영역에 배향 규제 구조를 형성하지 않더라도, 도 26a∼ 26c에 개략적으로 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치(300)와 마찬가지의 방사형 경사 배향이 얻어지며, 그 내응력성도 실용상 문제가 없다.

도 27a, 27b 및 27c에 배향 규제 구조를 구비하는 액정 표시 장치의 일례를 나타낸다. 도 27a, 27b 및 27c는 배향 규제 구조를 구비하는 액정 표시 장치(500)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 27a는 전압 무인가 시를 도시하고, 도 27b는 전압 인가후에 배향이 변화하기 시작한 상태(초기 ON 상태)를 도시하며, 도 27c는 전압 인가 중의 정상 상태를 개략적으로 도시하고 있다.

액정 표시 장치(500)는, TFT 기판(200a)의 개구 영역(15)의 내측에, 도 16에 도시한 볼록부(40)를 구비하고 있다. 또한, 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)에 대향하는 영역의 중앙 부근에 형성되어 있는 배향 규제 구조(28)로서, 도 22b에 도시한 볼록부(22b)를 구비하고 있다.

액정 표시 장치(500)에 있어서는, 볼록부(40)의 측면(40s)에 의한 배향 규제력과 볼록부(22b)의 표면에 의한 배향 규제력에 의해, 방사형 경사 배향이 안정화된다. 상술한 볼록부(40) 및 볼록부(22b)의 형상 효과에 의한 배향 규제력은, 인가 전압에 관계없이 방사형 경사 배향 상태를 안정시키기 때문에, 액정 표시 장치(500)는 양호한 내응력성을 구비하고 있다.

배향 규제 구조(28)로서, 도 22b에 도시한 바와 같은, 대향 전극(22)상에 액정층(30)측으로 돌출된 볼록부(22b)를 채용하는 경우에는, 볼록부(22b)에 의해서 액정층(30)의 두께가 규정되는 구성으로 하여도 된다. 즉, 볼록부(22b)가 셀 갭(액정층(30)의 두께)을 제어하는 스페이서로서도 기능하는 구성으로 하여도 된다.

도 28a 및 28b에 스페이서로서도 기능하는 볼록부(22b)를 구비한 액정 표시 장치(600)를 도시한다. 도 28a는 기판 법선 방향에서 본 평면도이고, 도 28b는 도 28a의 28B-28B'선을 따른 단면도에 상당한다.

도 28a 및 b에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치(600)는, 배향 규제 구조(28)로서 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)에 대향하는 영역의 중앙 부근에 형성된 볼록부(22b)에 의해서, 액정층(30)의 두께가 규정되어 있다. 따라서, 이러한 구성을 채용하면, 액정층(30)의 두께를 규정하는 스페이서를 별도로 형성할 필요가없어, 제조 프로세스를 간략화 할 수 있는 이점이 있다.

여기서는, 볼록부(22b)는, 도 28b에 도시한 바와 같이 원추 사다리꼴(truncated cone shape)이고, 기판(21)의 기판면에 대하여 90°미만의 테이퍼각(taper angle) θ로 경사진 측면(22b1)을 갖고 있다. 측면(22b1)이 기판면에 대하여 90°미만의 각도로 경사져 있으면, 볼록부(22b)의 측면(22b1)은, 액정층(30)의 액정 분자(30a)에 대하여, 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖는 것으로 되어, 방사형 경사 배향을 안정시키도록 작용한다.

도 29a∼29c에 개략적으로 도시한 바와 같이, 스페이서로서도 기능하는 볼록부(22b)를 구비한 액정 표시 장치(600)에 있어서도, 액정 표시 장치(300 및 400)와 마찬가지의 방사형 경사 배향이 얻어진다.

도 28b에 있어서는, 기판면에 대하여 90°미만의 각도로 경사진 측면(22b1)을 갖는 볼록부(22b)를 도시하였지만, 기판면에 대하여 90°이상의 각도로 경사진 측면(22b1)을 갖는 볼록부(22b)이어도 된다. 방사형 경사 배향을 안정화시키는 관점에서는, 측면(22b1)의 경사 각도가 90°를 크게 초과하지 않는 것이 바람직하며, 90°미만인 것이 보다 바람직하다. 경사 각도가 90°를 초과하는 경우에도, 90°에 가까우면(90°를 크게 초과하지 않으면), 볼록부(22b)의 경사 측면(22b1) 근방의 액정 분자(31)는, 기판면에 대하여 거의 수평인 방향으로 경사져 있기 때문에, 약간의 뒤틀림이 발생될 뿐이고, 엣지부의 액정 분자(31)의 경사 방향과 정합을 취하면서 방사형 경사 배향한다. 단, 도 30에 도시한 바와 같이, 볼록부(22b)의 측면(22b1)이 90°를 크게 초과하여 경사져 있으면, 볼록부(22b)의 측면(22b1)은, 액정층(30)의 액정 분자(30a)에 대하여, 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 역방향의 배향 규제력을 갖게 되기 때문에, 방사형 경사 배향이 불안정해지는 경우가 있다.

또한, 스페이서로서도 기능하는 볼록부(22b)로서는, 도 28a 및 b에 도시한 원추 사다리꼴 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 31에 도시한 바와 같이, 기판면에 수직인 면내 방향의 단면 형상이 타원의 일부 같은(즉 타원 구의 일부 같은 형상을 가짐) 볼록부(22b)를 이용하여도 된다. 도 31에 도시한 볼록부(22b)에서는, 측면(22b1)의 기판면에 대한 경사각(테이퍼각)이 액정층(30)의 두께 방향을 따라 변화하지만, 액정층(30)의 두께 방향의 어느 위치에서도 측면(22b1)의 경사각은 90°미만이기 때문에, 이러한 볼록부(22b)도 방사형 경사 배향을 안정시키는 볼록부로서 적합하게 이용할 수 있다.

또, 상술한 바와 같이 상하의 기판(TFT 기판 및 대향 기판)에 접하여, 액정층(30)의 두께를 규정하는 스페이서로서도 기능하는 볼록부(22b)는, 액정 표시 장치의 제조 프로세스에 있어서, 상하의 어느 기판에 형성되어도 된다. 어느 기판에 형성되어 있더라도, 상하의 기판이 접합되면, 볼록부(22b)는 양쪽 기판에 접하여, 스페이서로서 기능함과 함께, 배향 규제 구조로서도 기능한다.

또한, 단위중실부(14a)에 대향하는 영역에 형성되는 볼록부(22b)의 전부가 스페이서로서 기능할 필요는 없다. 일부의 볼록부(22b)를, 스페이서로서 기능하는 볼록부(22b)보다도 낮게 형성함으로써, 광 누설의 발생을 억제할 수 있다.

도 32, 도 33 및 도 34에 배향 규제 구조를 구비하는 다른 액정 표시 장치(600A, 600B 및 600C)를 도시한다. 도 32, 도 33 및 도 34에 도시된 액정 표시 장치(600A, 600B 및 600C) 각각은, 어느것이나 회소 전극(14)의 단위중실부(14a)에 대향하는 영역에 배향 규제 구조로서의 볼록부(22b)를 포함한다.

도 32에 도시한 액정 표시 장치(600A)에서는, 보조 용량 배선(43)상에 위치하는 단위중실부(14a)가 다른 단위중실부(14a)보다도 약간 작고, 도 33에 도시한 액정 표시 장치(600B)에서는, 보조 용량 배선(43)상에 위치하는 단위중실부(14a)가 다른 단위중실부(14a)보다도 크다. 이와 같이, 회소 전극(14)이 갖는 복수의 단위중실부(14a)는 반드시 회소 영역 내에서 동일한 크기일 필요는 없다. 특히, 보조 용량 배선(43) 등과 같이 불투명한 구성 요소상에 위치하는 단위중실부(14a)에 형성되는 액정 도메인은, 투과형 액정 표시 장치에서는 표시에 기여하지 않기 때문에, 불투명한 구성 요소 상의 단위중실부(14a)에는 충분히 안정된 방사형 경사 배향이 형성되지 않아도 되며, 이 단위중실부(14a)를 다른 단위중실부(14a)와는 다른 형상 및 크기로 하여도 된다. 예를 들면, 도 34에 도시한 액정 표시 장치(600C)에서는, 보조 용량 배선(43)상에 위치하는 단위중실부(14a)의 형상이 통 형상(각부가 대략 원호형인 대략 구형)인 데 비하여, 다른 단위중실부(14a)의 형상은 대략 별 형상이다.

또한, 여기서는, 보조 용량 배선(43)상에 단위중실부(14a)가 위치하고 있는 구성을 예시하였지만, 보조 용량 배선(43) 등의 불투명한 구성 요소상에 개구영역(15)이 되도록이면 위치하는 구성으로 하면, 회소 영역 내에서 표시에 기여하는 영역의 비율을 많이 할 수 있어, 밝기가 향상한다.

편광판, 위상차판의 배치

소위 "수직 배향형 액정 표시 장치"는, 마이너스의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자가 전압 무인가 시에 수직 배향하는 액정층을 구비하고 여러가지의 표시 모드로 표시를 행할 수 있다. 예를 들면, 액정층의 복굴절율을 전계에 의해 제어함으로써 표시하는 복굴절 모드 외에, 선광(optical rotation) 모드나 선광 모드와 복굴절 모드를 조합하여 표시 모드에 적용된다. 상술한 모든 액정 표시 장치의 한쌍의 기판(예를 들면, TFT 기판과 대향 기판)의 외측(액정층(30)과 반대측)에 한쌍의 편광판을 형성함으로써, 복굴절 모드의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 위상차 보상 소자(전형적으로는 위상차판)를 형성하여도 된다. 또한, 대략 원편광을 이용하여도 밝은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 따라, 방사형 경사 배향을 갖는 액정 도메인이 안정적으로, 높은 연속성을 갖도록 형성된다. 따라서, 종래의 광시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치의 표시 품위를 더 향상할 수 있다.

또한, 각 회소 영역 내에서, 복수의 단위중실부는, 소정의 방향을 따라 배치, 즉, 1 열로 배열되어 있기 때문에, 회소 영역 내에서의 단위중실부의 면적 비율을 높게하여 개구율을 향상할 수 있다.

또한, 1 프레임 내에서, 단위중실부의 배열 방향과는 다른 소정의 방향을 따라 인접한 회소가 반전 구동된다. 따라서, 그 방향으로 인접한 회소 사이에 급격한 전위 구배를 갖는 경사 전계를 발생시킬 수 있다. 그에 따라, 전극간 거리가 짧고, 개구율이 높은 구성을 채용해도, 충분히 안정된 방사형 경사 배향을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 광시야각 특성을 갖고, 표시 품위가 높고, 고개구율로 밝은 표시가 가능한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명했지만, 당업자라면 본 발명을 여러가지 방법에 의해 변형할 수 있고 상술한 실시예 이외의 다른 많은 실시예들로 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위가 본 발명의 사상 및 범주 내에서 모든 변형을 커버할 것이다.

Claims (19)

1. 제1 기판과,

   제2 기판과,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정 표시 장치로서,

   상기 액정층측에 더 근접한 상기 제1 기판의 일측에 형성된 제1 전극과, 상기 제2 기판에 형성되고 상기 제1 전극에 상기 액정층을 개재하여 대향하는 제2 전극에 의해 복수의 회소 영역이 각각 규정되고,

   상기 복수의 회소 영역의 각각에서, 상기 제1 전극은 제1 방향을 따라 배열된 복수의 단위중실부를 포함함으로써, 상기 액정층은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가되어 있지 않았을 때 수직 배향 상태를 취하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가되었을 때 상기 제1 전극의 상기 복수의 단위중실부의 주변에 생성되는 경사 전계에 의해서 상기 복수의 단위중실부에, 각각이 방사형 경사 배향을 취하는 복수의 액정 도메인을 형성하고,

   상기 복수의 회소 영역은, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장하는 복수의 행 및 상기 제1 방향으로 연장하는 복수의 열을 포함하는 매트릭스 형상으로 배열되어 있고,

   상기 복수의 회소 영역 중 제1 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성은, 각 프레임 내에서, 상기 복수의 회소 영역 중 상기 제1 회소 영역과 동일한 행에 속하고 상기 제1 회소 영역이 속하는 열에 인접한 열에 속하는 제2 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성과는 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 회소 영역 각각은, 상기 제1 방향을 따라 길이 방향이 규정되고 상기 제2 방향을 따라 폭 방향이 규정되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 회소 영역 중 1 열에 속하는 복수의 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성은, 각 프레임 내에서, n(n은 1 이상의 정수) 행마다 반전되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성은, 각 프레임 내에서, 상기 제1 회소 영역과 동일한 열에 속하고 상기 제1 회소 영역이 속하는 행에 인접한 행에 속하는 제3 회소 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 극성과는 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 단위중실부의 각각의 형상은 회전 대칭성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 복수의 단위중실부의 각각은 대략 원형인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 복수의 단위중실부의 각각은, 각부가 대략 원호 형상의 대략 구형인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 복수의 단위중실부의 각각은, 각부가 예각화된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제2 기판은, 상기 복수의 액정 도메인 중 적어도 1개의 액정 도메인에 대응하는 영역에, 상기 적어도 1개의 액정 도메인 내의 액정 분자를 적어도 전압 인가 상태에서 방사형 경사 배향시키는 배향 규제력을 발생하는 배향 규제 구조를갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 배향 규제 구조는 상기 적어도 1개의 액정 도메인의 중앙 부근의 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 배향 규제 구조는 전압 무인가 상태에서도 액정 분자를 방사형 경사 배향시키는 배향 규제력을 발생하는 액정 표시 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 배향 규제 구조는 상기 제2 기판으로부터 상기 액정층측으로 돌출된 제1 볼록부인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 액정층의 두께는 상기 제2 기판으로부터 상기 액정층측으로 돌출된 상기 제1 볼록부에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
14. 제1항에 있어서,

    상기 제1 기판은 상기 제1 전극과 중첩되지 않는 복수의 개구 영역을 포함하고,

    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압이 인가되었을 때, 상기 액정층은 상기 경사 전계에 의해, 상기 복수의 개구 영역에, 각각이 방사형 경사 배향을 취하는 복수의 액정 도메인을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 복수의 개구 영역 중 적어도 일부의 개구 영역은, 실질적으로 같은 형상 같은 크기를 갖고, 회전 대칭성을 갖도록 배열된 복수의 단위격자를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 복수의 개구 영역의 상기 적어도 일부의 개구 영역의 각각의 형상은 회전 대칭성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
17. 제15항에 있어서,

    상기 복수의 개구 영역의 상기 적어도 일부의 개구 영역의 각각은 대략 원형인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
18. 제14항에 있어서,

    상기 제1 기판의 상기 복수의 개구 영역의 각각의 내측에 제2 볼록부를 더포함하며, 상기 제2 볼록부의 측면은, 상기 액정층의 액정 분자에 대하여, 상기 경사 전계에 의한 배향 규제 방향과 동일한 방향의 배향 규제력을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
19. 제1항에 있어서,

    상기 제1 기판은 상기 복수의 회소 영역의 각각에 형성된 복수의 스위칭 소자를 더 포함하고,

    상기 제1 전극은, 상기 복수의 회소 영역마다 형성되고 상기 스위칭 소자에 의해 각각 스위칭되는 복수의 회소 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 복수의 회소 전극에 대향하는 적어도 1개의 대향 전극인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.