WO2010092658A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2010092658A1
WO2010092658A1 PCT/JP2009/007248 JP2009007248W WO2010092658A1 WO 2010092658 A1 WO2010092658 A1 WO 2010092658A1 JP 2009007248 W JP2009007248 W JP 2009007248W WO 2010092658 A1 WO2010092658 A1 WO 2010092658A1
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liquid crystal
display device
crystal display
different
electrode
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PCT/JP2009/007248
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橋本義人
大上裕之
久保木剣
Original Assignee
シャープ株式会社
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Priority to US13/148,754 priority patent/US20110310335A1/en
Priority to JP2010550356A priority patent/JPWO2010092658A1/ja
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    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/13624—Active matrix addressed cells having more than one switching element per pixel

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a vertical alignment type liquid crystal display device having a plurality of alignment division regions in a pixel.
  • a liquid crystal display device using a lateral electric field mode IPS (In-Plane-Switching) mode or an FFS (Fringe Field Switching) mode, a vertical alignment mode VA (Vertical) A liquid crystal display device using an alignment mode has been developed.
  • the VA mode liquid crystal display device includes an MVA (Multidomain Vertical Alignment) mode liquid crystal display device in which a plurality of domains having different liquid crystal alignment directions are formed in one pixel, and an electrode at the center of the pixel.
  • MVA Multidomain Vertical Alignment
  • CPA Continuous Pinwheel Alignment
  • Patent Document 1 An example of an MVA mode liquid crystal display device is described in Patent Document 1.
  • the polarization axis (transmission axis) of a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol in one pixel On the other hand, four liquid crystal domains having an azimuth angle of 45 ° representing the liquid crystal domain are formed.
  • the azimuth angle of 0 ° is the direction of the polarization axis of one polarizing plate and the counterclockwise direction is the positive azimuth
  • the director angles of these four liquid crystal domains are 45 °, 135 °, 225 °, 315 °. It becomes.
  • a configuration in which four domains are formed in one pixel is referred to as a four-divided alignment structure or simply a 4D structure.
  • Patent Document 2 Other examples of MVA mode liquid crystal display devices are described in Patent Document 2 and Patent Document 3.
  • pixel electrodes also referred to as comb-like pixel electrodes or fishbone pixel electrodes
  • slits cuts
  • a liquid crystal display device is described that realizes a four-part alignment structure by aligning liquid crystals parallel to these slits.
  • Patent Document 3 a liquid crystal display device that restricts the orientation direction of liquid crystal molecules with respect to the polarization axis to 45 ° and other directions by a domain restricting means, and a slit extending in order to gently change the orientation of liquid crystal molecules between domains A liquid crystal display device in which directions or slit widths are gradually changed is described.
  • Patent Document 4 discloses a liquid crystal display device in which each pixel includes a plurality of subpixel electrodes to which different voltages can be applied in order to improve the viewing angle dependency of the ⁇ characteristic of the liquid crystal display device. Are listed.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of a fishbone-type subpixel electrode in the liquid crystal display device 100 in which one pixel includes a pixel electrode including a plurality of subpixel electrodes.
  • the liquid crystal display device 100 is a vertical alignment type liquid crystal display device including a liquid crystal having negative dielectric anisotropy. As shown in FIG. 8, the pixel electrode of the liquid crystal display device 100 includes two subpixel electrodes 110 and 120.
  • the sub-pixel electrode 110 has a stem electrode 111 extending in the left-right direction (X direction) in the figure and a stem electrode 112 extending in the up-down direction (Y direction) in the figure.
  • the direction from the center of the intersection of the trunk electrode 111 and the trunk electrode 112 toward the right in the figure is the 0 ° direction, and the azimuth angle is counterclockwise.
  • the trunk electrode 111 extends in the 0 ° -180 ° direction
  • the trunk electrode 112 extends in the 90 ° -270 ° direction.
  • the subpixel electrode 110 further includes a plurality of branch electrodes 113, branch electrodes 114, branch electrodes 115, and branch electrodes that extend from the trunk electrode 111 or 112 in 45 ° direction, 135 ° direction, 225 ° direction, and 315 ° direction, respectively. 116.
  • the subpixel electrode 120 includes a stem electrode 121 extending in the 0 ° -180 ° direction, a stem electrode 122 extending in the 90 ° -270 ° direction, and 45 ° direction, 135 ° direction, and 225 ° direction from the stem electrode 121 or 122, respectively. , And a branch electrode 123, a branch electrode 124, a branch electrode 125, and a branch electrode 126 extending in the 315 ° direction.
  • This liquid crystal display device includes two polarizing plates arranged in crossed Nicols with a liquid crystal layer interposed therebetween.
  • One of the polarizing axes of the two polarizing plates extends in the 0 ° -180 ° direction (X direction), and the other extends in the 90 ° -270 ° direction (Y direction).
  • black display is performed, and when a voltage is applied, the polarization direction of incident light is rotated by the aligned liquid crystal molecules to perform bright display.
  • liquid crystal molecules In order to improve the light utilization efficiency, it is preferable to align liquid crystal molecules in an azimuth direction of 45 ° (a direction different by 45 °) with respect to the absorption axis when a voltage is applied. Therefore, in the liquid crystal display device of Patent Document 1, the extending direction of the domain regulating means is 45 ° different from the absorption axis, and in Patent Documents 2 and 3, the extending direction of the branch electrode of the pixel electrode is 45 with respect to the absorption axis. ° Each is set differently.
  • the inventor of the present application carefully observed the alignment direction of the liquid crystal by the liquid crystal display device 100 including the sub-pixel electrodes 110 and 120, some liquid crystal molecules are in a direction of 45 ° with respect to the absorption axis. It was found that they were not oriented. Specifically, as shown in FIG. 8, although the liquid crystal molecules on the subpixel electrode 120 are aligned in a direction of 45 ° with respect to the absorption axis, the average alignment direction of the liquid crystal molecules on the subpixel electrode 110 is It was found that the azimuth is different from the 45 ° direction with respect to the absorption axis, more specifically, the azimuth in which the angle intersecting the X direction is greater than 45 °.
  • the VT characteristics transmission voltage dependence
  • the azimuth angle of the viewing angle characteristics in both subpixels. A difference occurs in the dependency, and it becomes difficult to control the characteristics to obtain a desired display characteristic.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with high light utilization efficiency or a liquid crystal display device with excellent viewing angle characteristics.
  • a vertical alignment type liquid crystal display device including a plurality of pixels, the first polarizing plate having an absorption axis extending in the first direction, and the first polarizing plate orthogonal to the first direction.
  • a second polarizing plate having an absorption axis extending in two directions, a pixel electrode including a first subpixel electrode and a second subpixel electrode which are arranged in one pixel and can apply different voltages to each other; A counter electrode facing the pixel electrode; and a liquid crystal layer disposed between the pixel electrode and the counter electrode, wherein the first subpixel electrode is a plurality of branch electrodes extending in the same direction, There is provided a liquid crystal display device including a plurality of branch electrodes extending in a third direction different from a direction inclined by 45 ° with respect to the first direction or the second direction.
  • the second subpixel electrode is a plurality of branch electrodes extending in the same direction, and extends in a fourth direction different from the third direction.
  • a liquid crystal display device including a plurality of branch electrodes is provided.
  • a liquid crystal display device in which the fourth direction is 45 ° different from the first direction or the second direction.
  • the first subpixel electrode is a plurality of branch electrodes extending in the same direction, wherein the first direction or the A liquid crystal display device including a plurality of branch electrodes extending in a direction different from a direction inclined by 45 ° with respect to the second direction and different from the third direction is provided.
  • the first subpixel electrode has a direction inclined by 45 ° with respect to the first direction or the second direction.
  • a display device is provided.
  • a liquid crystal display device in which the alignment direction of the liquid crystal molecules in the plurality of liquid crystal regions is 45 ° different from the first direction or the second direction.
  • the liquid crystal display device in which the width in the first direction and the width in the second direction of the first subpixel electrode are different. Is provided.
  • the width of the first subpixel electrode in the first direction is wider than the width in the second direction, and the first direction and the third direction
  • a liquid crystal display device in which the directions intersect at an angle greater than 0 ° and less than 45 ° is provided.
  • a liquid crystal display device in which the second subpixel electrode includes a plurality of branch electrodes extending in a direction different from the fourth direction. Is done.
  • the second subpixel electrode includes a plurality of branch electrodes extending in a plurality of different directions, and a voltage is applied
  • a liquid crystal display device in which a plurality of liquid crystal regions having different alignment directions of liquid crystal molecules are formed by a plurality of branch electrodes extending in the plurality of directions of the second subpixel electrode.
  • a liquid crystal display device in which the alignment direction of liquid crystal molecules in the plurality of liquid crystal regions is 45 ° different from the first direction or the second direction. Is done.
  • the width of the second subpixel electrode in the first direction and the first A liquid crystal display device having the same width in two directions is provided.
  • a vertical alignment type liquid crystal display device including a plurality of pixels, the first polarizing plate having an absorption axis extending in the first direction, and the first polarizing plate orthogonal to the first direction.
  • a second polarizing plate having an absorption axis extending in two directions; a pixel electrode disposed in one pixel; a counter electrode facing the pixel electrode; and the pixel electrode disposed between the pixel electrode and the counter electrode
  • a liquid crystal layer wherein the pixel electrode has a plurality of branch electrodes extending in the same direction, wherein the width of the pixel electrode in the first direction is different from the width in the second direction
  • a liquid crystal display device including a plurality of branch electrodes extending in a third direction different from a direction inclined by 45 ° with respect to the second direction is provided.
  • the pixel electrode is a plurality of branch electrodes extending in the same direction, and is inclined by 45 ° with respect to the first direction or the second direction.
  • a liquid crystal display device including a plurality of branch electrodes extending in a direction different from the third direction and different from the third direction is provided.
  • the pixel electrode is in a plurality of directions different from a direction inclined by 45 ° with respect to the first direction or the second direction.
  • a liquid crystal display device including a plurality of extending branch electrodes, wherein when a voltage is applied, the plurality of branch electrodes extending in the plurality of directions form a plurality of liquid crystal regions having different alignment directions of liquid crystal molecules. .
  • a liquid crystal display device in which the alignment direction of liquid crystal molecules in the plurality of liquid crystal regions is 45 ° different from the first direction or the second direction. Is done.
  • the width of the pixel electrode in the first direction is wider than the width in the second direction.
  • a liquid crystal display device is provided in which the third direction intersects at an angle greater than 0 ° and less than 45 °.
  • a liquid crystal display device with high light utilization efficiency or a liquid crystal display device with high display quality with suitably controlled viewing angle characteristics can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of one pixel in a liquid crystal display device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device 1 taken along line A-A ′ in FIG. 3 is a plan view schematically showing the shapes of subpixel electrodes 20a and 20b of the liquid crystal display device 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the orientation of the liquid crystal molecule by subpixel electrode 20a and 20b. It is a figure for demonstrating the effect obtained by the liquid crystal display device 1, and is a figure showing the azimuth angle dependence of the viewing angle characteristic.
  • It is the top view which showed typically the structure of the pixel in the liquid crystal display device 2 by the 2nd Embodiment of this invention.
  • 4 is a plan view schematically showing the shape of a pixel electrode 40 of the liquid crystal display device 2.
  • FIG. It is the top view which represented typically the shape of the subpixel electrodes 110 and 120 in the liquid crystal display device 100
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of one pixel 10 in the liquid crystal display device 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a typical sectional view along a line.
  • the liquid crystal display device 1 has a plurality of pixels 10 having the configuration shown in FIG. 1, and is normally formed by pixels 10 arranged in a matrix along the X direction (left-right direction in the figure) and the Y direction (up-down direction in the figure).
  • This is a vertical alignment type liquid crystal display device that performs display in a black mode.
  • the pixel 10 corresponds to a display area of one color among R, G, and B in a minimum display unit composed of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B).
  • Three pixels 10 successively arranged in the X direction or the Y direction correspond to three pixels of R, G, and B, and these three pixels 10 constitute a minimum unit of display.
  • the pixel 10 includes two subpixels 10a and 10b. It is also possible to configure the pixel 10 with three or more subpixels.
  • the subpixel 10a includes a TFT 16a and a fishbone-type subpixel electrode (first subpixel electrode) 20a
  • the subpixel 10b includes a TFT16b and a fishbone-type subpixel electrode (second subpixel electrode) 20b.
  • the subpixel electrodes 20a and 20b may be simply referred to as pixel electrodes 20a and 20b.
  • the liquid crystal display device 1 includes a TFT substrate 60 that is an active matrix substrate, a counter substrate 70 that is a color filter substrate, and a liquid crystal layer 80 provided between these substrates.
  • the liquid crystal layer 80 includes nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ 0).
  • a polarizing plate (first polarizing plate) 85b is provided outside the TFT substrate 60 (opposite the liquid crystal layer 80), and a polarizing plate (second polarizing plate) 85a is provided outside the counter substrate 70.
  • the polarizing plates 85a and 85b are arranged in crossed Nicols, and one absorption axis thereof extends in the X direction (first direction), and the other absorption axis extends in the Y direction (second direction).
  • the azimuth direction from the left side to the right side in FIG. 1 is defined as the azimuth direction of 0 °, and the azimuth angle is set counterclockwise within the substrate plane with reference to this.
  • the polarizing plates 85a and 85b can be arranged such that the directions of the absorption axes thereof are orthogonal to each other and the respective absorption axes are different from the X direction or the Y direction by 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, or 270 degrees. .
  • the TFT substrate 60 includes a glass substrate (transparent substrate) 62, a gate insulating film 64, an insulating layer 66, and a resin layer (insulating layer) 67 sequentially formed on the glass substrate 62. , And an alignment film (vertical alignment film) 68.
  • Scan lines (gate bus lines) 12 and auxiliary capacitance lines (Cs lines) 18 a and 18 b are formed between the glass substrate 62 and the gate insulating film 64, and between the gate insulating film 64 and the insulating layer 66.
  • TFTs 16a and 16b and a signal line (source bus line) 14 are formed in the insulating layer 66.
  • Subpixel electrodes 20a and 20b are formed on the resin layer 67, and an alignment film 68 covers the subpixel electrodes 20a and 20b.
  • the source electrodes of the TFTs 16a and 16b are connected to the signal line 14 extending in the Y direction, and the drain electrodes of the TFTs 16a and 16b are connected to the subpixel electrodes 20a and 20b via contact holes (not shown), respectively.
  • the gate electrodes of the TFTs 16a and 16b are connected to the scanning line 12 extending in the X direction between the subpixel 10a and the subpixel 10b.
  • a scanning line may be provided for each of the TFTs 16a and 16b, and the gate electrodes of the TFTs 16a and 16b may be connected to the corresponding scanning lines.
  • Auxiliary capacitors 19a and 19b are formed between the sub-pixel electrode 20a and the auxiliary capacitance line 18a and between the sub-pixel electrode 20b and the auxiliary capacitance line 18b, respectively.
  • By supplying different voltages to the auxiliary capacitance lines 18a and 18b different voltages can be applied to the sub-pixel electrodes 20a and 20b.
  • the transmittance or ⁇ characteristics of the sub-pixels 10a and 10b can be varied, and a display with excellent viewing angle characteristics can be provided. Note that by providing a corresponding signal line for each of the sub-pixel electrodes 20a and 20b, it is possible to make the applied voltages of the sub-pixel electrodes 20a and 20b different.
  • the counter substrate 70 is formed on the transparent substrate 72, the CF (color filter) layer 74 disposed on the transparent substrate 72 (on the surface on the liquid crystal layer side), and the CF layer 74.
  • the counter electrode (common electrode) 76 and an alignment film (vertical alignment film) 78 formed on the counter electrode 76 are provided.
  • Both the alignment film 68 of the TFT substrate 60 and the alignment film 78 of the counter substrate 70 are composed of an alignment layer and an alignment maintaining layer.
  • the alignment layer is a vertical alignment film applied on the substrate
  • the alignment maintaining layer is a liquid crystal cell (TFT substrate 60, counter substrate 70, and liquid crystal layer 80) prepared by mixing a photopolymerizable monomer previously mixed with a liquid crystal material. And a polymer formed by photopolymerization in a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer 80.
  • a voltage is applied to the liquid crystal layer 80 by the subpixel electrodes 20a and 20b and the counter electrode 76, and the liquid crystal molecules are aligned by an oblique electric field generated according to the shape of the subpixel electrodes 20a and 20b.
  • the monomer is polymerized by irradiation with light.
  • Alignment can be maintained (stored) in the liquid crystal molecules even after the voltage is removed (a state where no voltage is applied) by the alignment maintaining layer formed in this way.
  • Such an alignment film forming technique is called a polymer alignment supported (PSA) technique.
  • the alignment maintaining layer has a function of pretilting the alignment direction of the liquid crystal in a direction slightly inclined from the direction perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied to the liquid crystal layer during display.
  • the alignment films 68 and 78 are formed of only the vertical alignment film without including the alignment maintaining layer.
  • the subpixel electrode 20a includes a stem electrode (trunk portion of the subpixel electrode) 21 extending in the X direction (azimuth angle 0 ° -180 ° direction) and a Y direction (azimuth angle 90 ° -270 ° direction). ), A plurality of branch electrodes 23 extending from the stem electrode 21 or 22, a plurality of branch electrodes 24, a plurality of branch electrodes 25, and a plurality of branch electrodes 26.
  • the branch electrode 23 extends in an azimuth direction (not including 45 °) greater than 0 ° and less than 90 °, and the branch electrode 24 is azimuth direction (greater than 90 ° and less than 180 °) (not including 135 °).
  • the branch electrode 25 extends in an azimuth direction (not including 225 °) that is greater than 180 ° and less than 270 °, and the branch electrode 26 is in an azimuth direction that is greater than 270 ° and less than 360 °. (Not including 315 °).
  • the extending directions of the branch electrodes 23, 24, 25, and 26 are 42.5 °, 137.5 °, 222.5 °, and 317.5 °, respectively. That is, the angle (acute angle) ⁇ 1 at which the X direction intersects with the branch electrodes 23, 24, 25, and 26 is 42.5 °.
  • the branch electrodes 23, 24, 25, and 26 all extend in a direction (third direction) different from the direction inclined by 45 ° with respect to the X direction or the Y direction.
  • the subpixel electrode 20a has a width d1 in the X direction (distance between the rightmost end and the leftmost end in the drawing) of 150 ⁇ m and a width d2 in the Y direction (the uppermost end in the drawing). And the lowest end (d1 / 3) is 50 ⁇ m.
  • the subpixel electrode 20b includes a trunk electrode 31 extending in the X direction, a trunk electrode 32 extending in the Y direction, a plurality of branch electrodes 33 extending from the stem electrode 31 or 32, a plurality of branch electrodes 34, a plurality of branch electrodes 35, and A plurality of branch electrodes 36 are included.
  • the extending directions of the branch electrodes 33, 34, 35, and 36 are 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °, respectively. That is, the angle (acute angle) ⁇ 2 at which the X direction intersects with the branch electrodes 33, 34, 35, and 36 is 45 °.
  • the width in the X direction of the subpixel electrode 20b is the same d1 as that of the subpixel electrode 20a, and the width d3 in the Y direction is also equal to d1.
  • the branch electrodes 33 to 36 of the subpixel electrode 20b extend in a direction different from the branch electrodes 23 to 26 of the subpixel electrode 20a.
  • the ratio between the width d1 and the width d3 may be changed to a ratio other than 1: 1, and depending on the ratio, the branch electrodes 33, 34, 35, and 36 may be set to 45 degrees with respect to the X direction or the Y direction, respectively.
  • the branch electrodes 23, 24, 25, and 26 may extend in different directions. Further, the branch electrodes 33, 34, 35, and 36 may extend in the same direction as the branch electrodes 23, 24, 25, and 26, respectively.
  • the sub-pixel electrodes 20a and 20b have such a shape, between the two adjacent branch electrodes of the branch electrodes 23 to 26 and 33 to 36, respectively, in the same direction as the two adjacent branch electrodes.
  • a plurality of extending slits are formed.
  • the widths of the branch electrodes 23 to 26 and 33 to 36 are substantially the same, and the widths of the slits are all substantially the same.
  • the width of the branch electrode means the width in the direction perpendicular to the extending direction of the branch electrode
  • the width of the slit means the width in the direction perpendicular to the extending direction of the slit.
  • a multi-domain having a 4D structure is formed in each of the sub-pixels 10a and 10b by the action of the sub-pixel electrodes 20a and 20b having the above-described shape and the alignment films 68 and 78.
  • the pretilt azimuth is an azimuth stored in the alignment films 68 and 78, and is a direction inclined by 45 ° with respect to the X direction or the Y direction.
  • the orientation azimuth is substantially the same as the pretilt orientation. Since the orientation azimuth coincides with the pretilt azimuth, orientation in an accurate azimuth with an extremely fast response speed is realized.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal display device 1.
  • the liquid crystal molecules in the subpixel 10b have the same width in the X direction and the width in the Y direction of the subpixel electrode 20b. Since all the branch electrodes 33 to 36 extend in the azimuth angle direction of 45 ° with respect to the X direction (or Y direction), the branch electrodes 33 to 36 have a 45 ° Oriented in the azimuth direction ( ⁇ 4).
  • the liquid crystal molecules in the subpixel 10a are different in the width d1 in the X direction and the width d2 in the Y direction of the subpixel electrode 20a. If it extends in an azimuth angle direction different by 45 °, it will be oriented in an azimuth angle direction different from 45 ° with respect to the X direction, as described with reference to FIG. This is because the force that the liquid crystal molecules try to align along the Y direction works near the upper and lower ends of the subpixel electrode 20a, and the liquid crystal molecules align along the X direction near the right and left ends.
  • the branch electrodes 23 to 26 of the sub-pixel electrode 20a have the branch electrodes 23 to 26 arranged in the X direction (or after taking into account the imbalance between the alignment regulating force in the X direction and the alignment regulating force in the Y direction in advance. It is formed to extend in an azimuth angle direction different from 45 ° with respect to the (Y direction). Therefore, the liquid crystal molecules in the sub-pixel 10a can be aligned in the azimuth direction ( ⁇ 3) of 45 ° with respect to the X direction when a voltage is applied to the liquid crystal molecules.
  • the angle (acute angle: ⁇ 1) between the extending direction of the branch electrodes 23 to 26 and the X direction may be smaller than 45 °. preferable. If the width in the X direction of the subpixel electrode 20a is shorter than the width in the Y direction, the angle (acute angle: ⁇ 1) between the extending direction of the branch electrodes 23 to 26 and the X direction is larger than 45 °. It is preferable to do.
  • the unbalance between the alignment regulating forces in the X direction and the Y direction as described above has a larger influence on the entire liquid crystal molecules in the pixel as the pixel size becomes smaller. Therefore, forming the subpixel electrode 20a so that the branch electrode extends in a direction different from 45 ° with respect to the X direction means that the liquid crystal display device having a small pixel size, for example, the width d2 (the narrower width) of the subpixel electrode. ) Is more effective for a liquid crystal display device of 50 ⁇ m or less.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the effect obtained by using the subpixel electrodes 20a and 20b.
  • the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device 1 and the liquid crystal using the subpixel electrodes 110 and 120 shown in FIG. 6 is a diagram comparing viewing angle characteristics of the display device 100.
  • FIG. 6 is a diagram comparing viewing angle characteristics of the display device 100.
  • the horizontal axis of the graph represents the transmittance (maximum transmittance is 1.0) when the liquid crystal display device is viewed from the front (direction of polar angle 90 ° with respect to the substrate surface), and the vertical axis represents It represents the transmittance when the liquid crystal display device is viewed from the polar angle of 60 ° (the maximum transmittance is 1.0).
  • “a” (line connecting ⁇ ) and “b” (line connecting x) are viewing angle characteristics (front transmittance and polar angle of 60 °) along the Y direction and X direction by the liquid crystal display device 100, respectively.
  • “C” (line connecting ⁇ ) and “d” (line connecting x) represent viewing angle characteristics along the Y direction and X direction, respectively, of the liquid crystal display device 1. ing.
  • “a” and “b” show different viewing angle characteristics
  • “c” and “d” show almost the same viewing angle characteristics.
  • the viewing angle characteristic in the Y direction (polarity dependence of luminance) is different from the viewing angle characteristic in the X direction.
  • the viewing angle characteristics in the X direction and the Y direction are almost the same. This shows that the same viewing angle characteristic can be obtained, that is, a viewing angle characteristic with little azimuth angle dependency can be obtained.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules in the pixel 10 can be stably aligned in the X direction and the Y direction, that is, in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate. Therefore, it is possible to provide a high-quality display with high light utilization efficiency.
  • the azimuth angle dependency of the viewing angle characteristics in the liquid crystal display device having a plurality of sub-pixels can be made more uniform, high-quality display can be provided.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the structure of the pixel 10 in the liquid crystal display device 2 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic view showing the shape of one pixel electrode 40 of the liquid crystal display device 2.
  • the liquid crystal display device 2 differs from the liquid crystal display device 1 of the first embodiment in the form of pixels and pixel electrodes, but the other configuration is basically the same as that of the liquid crystal display device 1. Therefore, the following description will focus on the differences from the liquid crystal display device 1, and the same components as those of the liquid crystal display device 1 are denoted by the same reference numerals, and much of the description is omitted.
  • the liquid crystal display device 2 has a plurality of pixels 10 and is normally formed by pixels 10 arranged in a matrix along the X direction (left-right direction in the figure) and the Y direction (up-down direction in the figure).
  • This is a vertical alignment type liquid crystal display device that performs display in a black mode.
  • the pixel 10 corresponds to a display area of one color among R, G, and B in a minimum display unit composed of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B).
  • the cross-sectional configuration of the liquid crystal display device 2 is the same as that shown in FIG. 2 except that the sub-pixel electrode 20a is replaced with the pixel electrode 40.
  • Each pixel 10 includes a TFT 16 and a fishbone type pixel electrode 40.
  • the source electrode of the TFT is connected to the signal line 14, the drain electrode is connected to the pixel electrode 40, and the gate electrode is connected to the scanning line 12.
  • the shape of the pixel electrode 40 is basically the same as the shape of the sub-pixel electrode 20a in the first embodiment (however, the pixel electrode 40 is shown with a width in the X direction shorter than a width in the Y direction).
  • the pixel electrode 40 includes a trunk electrode (a trunk portion of the pixel electrode) 41 extending in the X direction, a trunk electrode 42 extending in the Y direction, a plurality of branch electrodes 43 extending from the trunk electrode 41 or 42, and a plurality of branch electrodes 43.
  • the branch electrode 43 extends in an azimuth direction (not including 45 °) greater than 0 ° and less than 90 °, and the branch electrode 44 is azimuth direction (greater than 90 ° and less than 180 °).
  • Branch electrode 45 extends in an azimuth direction (not including 225 °) greater than 180 ° and less than 270 °, and branch electrode 46 extends in an azimuth direction greater than 270 ° and less than 360 °. (Not including 315 °).
  • the extending directions of the branch electrodes 43, 44, 45, and 46 are 47.5 °, 132.5 °, 227.5 °, and 312.5 °, respectively. That is, the angle (acute angle) ⁇ 5 at which the Y direction intersects with the branch electrodes 43, 44, 45, and 46 is 42.5 °.
  • the branch electrodes 43, 44, 45, and 46 all extend in a direction (third direction) different from the direction inclined by 45 ° with respect to the X direction or the Y direction.
  • the width d4 in the X direction of the pixel electrode 40 (distance between the rightmost end and the leftmost end in the drawing) is 150 ⁇ m, and the width d5 in the Y direction (in the drawing with respect to the uppermost end in the drawing). The distance between the lowermost end) is 450 ⁇ m.
  • each branch electrode is substantially the same, and the widths of all the slits are also substantially the same.
  • the width of each branch electrode is preferably in the range of 1.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, and the width of the slit is preferably in the range of 1.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
  • a multi-domain having a 4D structure is formed in the pixel 10 by the action of the pixel electrode 40 having the above-described shape and the alignment film.
  • the branch electrodes 43 to 46 of the pixel electrode 40 are arranged in consideration of an imbalance between the alignment regulating force in the X direction and the alignment regulating force in the Y direction in advance. 46 is formed to extend in an azimuth angle direction different from 45 ° with respect to the X direction (or Y direction). Therefore, the liquid crystal molecules in the pixel 10 can be aligned in the azimuth direction ( ⁇ 3) of 45 ° with respect to the X direction when a voltage is applied to the liquid crystal molecules.
  • the angle (acute angle: ⁇ 5) between the extending direction of the branch electrodes 43 to 46 and the Y direction is preferably smaller than 45 °. .
  • the unbalance between the alignment regulating forces in the X direction and the Y direction as described above has a larger influence on the entire liquid crystal molecules in the pixel as the pixel size becomes smaller. Therefore, forming the pixel electrode 40 so that the branch electrode extends in a direction different from 45 ° with respect to the X direction means that the liquid crystal display device having a small pixel size, for example, the width d4 (narrower width) of the pixel electrode 40 is used. Is more effective for a liquid crystal display device of 150 ⁇ m or less.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules in the pixel 10 can be stably aligned in the X direction and the Y direction, that is, in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate. Therefore, it is possible to provide a high-quality display with high light utilization efficiency.
  • the present invention can be used to improve the display characteristics of various types of liquid crystal display devices, and is particularly suitable for liquid crystal display devices having relatively small pixels.

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Abstract

　視野角特性の優れた高画質の液晶表示装置を提供する。本発明による液晶表示装置は、複数の画素を含む垂直配向型の液晶表示装置であって、第１方向に延びる吸収軸を有する第１偏光板と、第１方向に直交する第２方向に延びる吸収軸を有する第２偏光板と、１つの画素内に配置され、互いに異なる電圧を印加することが可能な第１副画素電極及び第２副画素電極を含む画素電極と、画素電極に対向する対向電極と、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層と、を備え、第１副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、第１方向または第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる第３方向に延びる複数の枝電極を含む。

Description

液晶表示装置
　本発明は、液晶表示装置に関し、特に、画素内に複数の配向分割領域を有する垂直配向型の液晶表示装置に関する。
　現在、広視野角特性を有する液晶表示装置として、横電界モードであるＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードあるいはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを利用した液晶表示装置、垂直配向モードであるＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードを利用した液晶表示装置などが開発されている。
　ＶＡモードの液晶表示装置には、１つの画素の中に液晶の配向方向が互いに異なる複数のドメインが形成されるＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置や、画素の中心部の電極上に形成されたリベット等を中心として液晶の配向方向を連続的に異ならせるＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｐｉｎｗｈｅｅｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置などがある。
　ＭＶＡモードの液晶表示装置の例が特許文献１に記載されている。特許文献１の液晶表示装置では、互いに直交する２つの方向に延びる配向規制手段を配置することにより、１つの画素内に、クロスニコルに配置された一対の偏光板の偏光軸（透過軸）に対して、液晶ドメインを代表するディレクタの方位角が４５°をなす４つの液晶ドメインが形成される。方位角の０°を一方の偏光板の偏光軸の方向とし、反時計回りを正の方位とすると、この４つの液晶ドメインのディレクタの方位角は、４５°、１３５°、２２５°、３１５°となる。このように、１つの画素に４つのドメインを形成する構成を４分割配向構造または単に４Ｄ構造という。
　ＭＶＡモードの液晶表示装置の他の例が、特許文献２及び特許文献３に記載されている。特許文献２には、４５°－２２５°方向および１３５°－３１５°方向に延びる多くの微細なスリット（切り込み）を入れた画素電極（櫛歯状画素電極またはフィッシュボーン型画素電極とも呼ぶ）を備え、これらのスリットに対して平行に液晶を配向させることにより４分割配向構造を実現する液晶表示装置が記載されている。特許文献３には、ドメイン規制手段によって偏光軸に対する液晶分子の配向方向を４５°及びそれ以外の方向に規制する液晶表示装置、ドメイン間において液晶分子の配向をなだらかに変化させるためにスリットの延びる方向またはスリットの幅を徐々に異ならせた液晶表示装置などが記載されている。
　また、液晶表示装置のγ特性の視野角依存性を改善するために、各画素を、互いに異なる電圧を印加することができる複数の副画素電極を含む構成とした液晶表示装置が特許文献４に記載されている。
特開平１１－２４２２２５号公報 特開２００３－１４９６４７号公報 特開２００７－２４９２４３号公報 特開２００８－２２５４９１号公報
　図８は、１つの画素が複数の副画素電極からなる画素電極を含む液晶表示装置１００におけるフィッシュボーン型の副画素電極の一例を模式的に表した図である。この液晶表示装置１００は、負の誘電率異方性を有する液晶を備えた垂直配向型の液晶表示装置である。図８に示すように、液晶表示装置１００の画素電極は２つの副画素電極１１０及び１２０からなる。
　副画素電極１１０は、図の左右方向（Ｘ方向）に延びる幹電極１１１と、図の上下方向（Ｙ方向）に延びる幹電極１１２とを有している。以下、画素電極面内における方向（方位角方向）を定めるために、幹電極１１１と幹電極１１２の交差部の中心から図の右に向かう方向を０°方向とし、反時計回りに方位角を設定する。つまり、幹電極１１１は０°－１８０°方向に延び、幹電極１１２は９０°－２７０°方向に延びている。副画素電極１１０は、さらに、幹電極１１１または１１２からそれぞれ４５°方向、１３５°方向、２２５°方向、及び３１５°方向に延びる複数の枝電極１１３、枝電極１１４、枝電極１１５、及び枝電極１１６を有している。
　副画素電極１２０は、０°－１８０°方向に延びる幹電極１２１と、９０°－２７０°方向に延びる幹電極１２２と、幹電極１２１または１２２からそれぞれ４５°方向、１３５°方向、２２５°方向、及び３１５°方向に延びる枝電極１２３、枝電極１２４、枝電極１２５、及び枝電極１２６とを有している。
　この液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いにクロスニコルに配置された２枚の偏光板を備えている。２枚の偏光板の吸収軸は、一方が０°－１８０°方向（Ｘ方向）に延び、他方が９０°－２７０°方向（Ｙ方向）に延びている。液晶層に電圧が印加されない場合には黒表示が、電圧が印加された場合には、配向した液晶分子より入射光の偏光方向が回転して明表示がなされる。
　光の利用効率を向上させるためには、電圧印加時に液晶分子を吸収軸に対して４５°の方位角方向（４５°異なる方向）に配向させることが好ましい。そのため、特許文献１の液晶表示装置ではドメイン規制手段の延びる方向が吸収軸に対して４５°異なるように、また特許文献２及び３では画素電極の枝電極の延びる方向が吸収軸に対して４５°異なるように、それぞれ設定されている。
　しかし、本願の発明者が、このような副画素電極１１０及び１２０を備えた液晶表示装置１００による液晶の配向方向を注意深く観察したところ、一部の液晶分子が吸収軸に対して４５°の方向に配向していないことがわかった。具体的には、図８に示すように、副画素電極１２０の上の液晶分子は吸収軸に対して４５°の方向に配向するものの、副画素電極１１０の上の液晶分子の平均配向方位は、吸収軸に対して４５°の方向とは異なる方位、より詳しくは、Ｘ方向と交わる角度が４５°より大きくなる方位になることがわかった。
　このように、液晶分子の平均配向方向と吸収軸の方向が４５°からずれると、明表示時に入射光の偏光面を９０°回転させることが難しくなり、光の利用効率が低下する。また、副画素電極１１０上の液晶分子と副画素電極１２０上の液晶分子との配向方向が異なると、両副画素におけるＶ－Ｔ特性（透過率の電圧依存性）及び視野角特性の方位角依存性に差が生じ、所望の表示特性を得るための特性コントロールが困難になる。
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光利用効率の高い液晶表示装置、または視野角特性の優れた液晶表示装置を提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、複数の画素を含む垂直配向型の液晶表示装置であって、第１方向に延びる吸収軸を有する第１偏光板と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる吸収軸を有する第２偏光板と、１つの画素内に配置され、互いに異なる電圧を印加することが可能な第１副画素電極及び第２副画素電極を含む画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる第３方向に延びる複数の枝電極を含む液晶表示装置が提供される。
　前記第１の態様に基づく本発明の第２の態様によれば、前記第２副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第３方向とは異なる第４方向に延びる複数の枝電極を含む液晶表示装置が提供される。
　前記第２の態様に基づく本発明の第３の態様によれば、前記第４方向が、前記第１方向または前記第２方向と４５°異なる方向である液晶表示装置が提供される。
　前記第１から第３のいずれかの態様に基づく本発明の第４の態様によれば、前記第１副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なり、且つ前記第３方向とも異なる方向に延びる複数の枝電極を含む液晶表示装置が提供される。
　前記第１から第３のいずれかの態様に基づく本発明の第５の態様によれば、前記第１副画素電極が、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる複数の方向に延びる複数の枝電極を含み、電圧が印加された場合、前記複数の方向に延びる複数の枝電極によって、液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の液晶領域が形成される液晶表示装置が提供される。
　前記第５の態様に基づく本発明の第６の態様によれば、前記複数の液晶領域における液晶分子の配向方向が、前記第１方向または前記第２方向と４５°異なる液晶表示装置が提供される。
　前記第１から第６のいずれかの態様に基づく本発明の第７の態様によれば、前記第１副画素電極の前記第１方向の幅と前記第２方向の幅とが異なる液晶表示装置が提供される。
　前記第７の態様に基づく本発明の第８の態様によれば、前記第１副画素電極の前記第１方向の幅が前記第２方向の幅よりも広く、前記第１方向と前記第３方向とが、０°よりも大きく４５°よりも小さい角度で交わる液晶表示装置が提供される。
　前記第２または第３の態様に基づく本発明の第９の態様によれば、前記第２副画素電極が、前記第４方向とは異なる方向に延びる複数の枝電極を含む液晶表示装置が提供される。
　前記第２または第３の態様に基づく本発明の第１０の態様によれば、前記第２副画素電極が、互いに異なる複数の方向に延びる複数の枝電極を含み、電圧が印加された場合、前記第２副画素電極の前記複数の方向に延びる複数の枝電極によって、液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の液晶領域が形成される液晶表示装置が提供される。
　前記第１０の態様に基づく本発明の第１１の態様によれば、前記複数の液晶領域における液晶分子の配向方向が、前記第１方向または前記第２方向とは４５°異なる液晶表示装置が提供される。
　前記第２、第３、第９、第１０、及び第１１のいずれかの態様に基づく本発明の第１２の態様によれば、前記第２副画素電極の前記第１方向の幅と前記第２方向の幅とが等しい液晶表示装置が提供される。
　本発明の第１３の態様によれば、複数の画素を含む垂直配向型の液晶表示装置であって、第１方向に延びる吸収軸を有する第１偏光板と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる吸収軸を有する第２偏光板と、１つの画素内に配置された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に配置された液晶層と、を備え、前記画素電極の前記第１方向の幅と前記第２方向の幅とが異なり、前記画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる第３方向に延びる複数の枝電極を含む液晶表示装置が提供される。
　前記第１３の態様に基づく本発明の第１４の態様によれば、前記画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なり、且つ前記第３方向とも異なる方向に延びる複数の枝電極を含む液晶表示装置が提供される。
　前記第１３または第１４の態様に基づく本発明の第１５の態様によれば、前記画素電極が、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる複数の方向に延びる複数の枝電極を含み、電圧が印加された場合、前記複数の方向に延びる複数の枝電極によって、液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の液晶領域が形成される液晶表示装置が提供される。
　前記第１５の態様に基づく本発明の第１６の態様によれば、前記複数の液晶領域における液晶分子の配向方向が、前記第１方向または前記第２方向とは４５°異なる液晶表示装置が提供される。
　前記第１３から第１６のいずれかの態様に基づく本発明の第１７の態様によれば、前記画素電極の前記第１方向の幅が前記第２方向の幅よりも広く、前記第１方向と前記第３方向とが、０°よりも大きく４５°よりも小さい角度で交わる液晶表示装置が提供される。
　本発明によれば、光の利用効率の高い液晶表示装置、あるいは視野角特性が好適にコントロールされた表示品質の高い液晶表示装置が得られる。
本発明の第１の実施形態による液晶表示装置１における１つの画素の構成を模式的に示した平面図である。 液晶表示装置１の図１におけるＡ－Ａ’線に沿った模式的な断面図である。 液晶表示装置１の副画素電極２０ａ及び２０ｂの形状を模式的に表した平面図である。 副画素電極２０ａ及び２０ｂによる液晶分子の配向を説明するための図である。 液晶表示装置１によって得られる効果を説明するための図であり、視野角特性の方位角依存性を表した図である。 本発明の第２の実施形態による液晶表示装置２における画素の構成を模式的に示した平面図である。 液晶表示装置２の画素電極４０の形状を模式的に表した平面図である。 参考例の液晶表示装置１００における副画素電極１１０及び１２０の形状を模式的に表した平面図である。
　以下、図面を参照して、本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を説明するが、本発明は以下で説明する実施形態に限定されるものではない。
　（実施形態１）
　図１は、本発明による第１の実施形態の液晶表示装置１における１つの画素１０の構成を模式的に表した平面図であり、図２は、液晶表示装置１の図１におけるＡ－Ａ’線に沿った模式的な断面図である。
　液晶表示装置１は、図１に示す構成の画素１０を複数有し、Ｘ方向（図の左右方向）及びＹ方向（図の上下方向）に沿ってマトリックス状に配置された画素１０によってノーマリブラックモードで表示を行う垂直配向型の液晶表示装置である。画素１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなる表示の最小単位におけるＲ、Ｇ、Ｂのうちの１色の表示領域に対応している。Ｘ方向またはＹ方向に連続して並ぶ３つの画素１０が、Ｒ、Ｇ、Ｂの３画素に対応しており、これら３つの画素１０によって表示の最小単位が構成される。なお、表示の最小単位を４つ以上の原色によって構成することも可能であり（多原色表示）、その場合、画素１０は表示の最小単位を構成する複数の原色のうちの１つの表示領域に対応する。
　画素１０は、２つの副画素１０ａ及び１０ｂからなる。画素１０を３つ以上の副画素によって構成することも可能である。副画素１０ａはＴＦＴ１６ａ及びフィッシュボーン型の副画素電極（第１副画素電極）２０ａを含み、副画素１０ｂはＴＦＴ１６ｂ及びフィッシュボーン型の副画素電極（第２副画素電極）２０ｂを含んでいる。副画素電極２０ａ及び２０ｂを単に画素電極２０ａ及び２０ｂと呼ぶこともある。
　液晶表示装置１は、図２に示すように、アクティブマトリクス基板であるＴＦＴ基板６０と、カラーフィルタ基板である対向基板７０と、これらの基板の間に設けられた液晶層８０とを備えている。液晶層８０は、負の誘電率異方性（Δε＜０）を有するネマティック液晶を含んでいる。
　ＴＦＴ基板６０の外側（液晶層８０の反対側）には偏光板（第１偏光板）８５ｂが、対向基板７０の外側には偏光板（第２偏光板）８５ａがそれぞれ設けられている。偏光板８５ａと８５ｂとはクロスニコルに配置されており、その一方の吸収軸はＸ方向（第１の方向）に、他方の吸収軸はＹ方向（第２の方向）にそれぞれ延びている。以下の説明では、図１の左側から右側に向かう方位を方位０°とし、これを基準として基板面内で反時計回りに方位角を設定している。偏光板８５ａ及び８５ｂは、両者の吸収軸の方向が互いに直交し、且つそれぞれの吸収軸がＸ方向またはＹ方向と０度、９０度、１８０度、又は２７０度異なるように配置することができる。
　図１及び図２に示すように、ＴＦＴ基板６０は、ガラス基板（透明基板）６２と、ガラス基板６２の上に順次形成されたゲート絶縁膜６４、絶縁層６６、樹脂層（絶縁層）６７、及び配向膜（垂直配向膜）６８とを備えている。ガラス基板６２とゲート絶縁膜６４との間には、走査線（ゲートバスライン）１２及び補助容量線（Ｃｓライン）１８ａ及び１８ｂが形成されており、ゲート絶縁膜６４と絶縁層６６との間（または絶縁層６６の中）には、ＴＦＴ１６ａ及び１６ｂならびに信号線（ソースバスライン）１４が形成されている。樹脂層６７の上には副画素電極２０ａ及び２０ｂが形成されており、配向膜６８が副画素電極２０ａ及び２０ｂを覆っている。
　ＴＦＴ１６ａ及び１６ｂのソース電極はＹ方向に延びる信号線１４に接続されており、ＴＦＴ１６ａ及び１６ｂのドレイン電極は副画素電極２０ａ及び２０ｂにそれぞれ図示しないコンタクトホールを介して接続されている。ＴＦＴ１６ａ及び１６ｂのゲート電極は、副画素１０ａと副画素１０ｂとの間をＸ方向に延びる走査線１２に接続されている。ＴＦＴ１６ａ及び１６ｂ毎に走査線を設け、ＴＦＴ１６ａ及び１６ｂのゲート電極をそれぞれ対応する走査線に接続してもよい。
　副画素電極２０ａと補助容量線１８ａとの間、及び副画素電極２０ｂと補助容量線１８ｂとの間には、それぞれ補助容量１９ａ及び１９ｂが形成される。補助容量線１８ａ及び１８ｂに互いに異なる電圧を供給することにより、副画素電極２０ａ及び２０ｂに互いに異なる電圧が印加され得る。これにより、副画素１０ａ及び１０ｂによる透過率またはγ特性を異ならせることが可能となり、視野角特性の優れた表示を提供することが可能となる。なお、副画素電極２０ａ及び２０ｂ毎に対応する信号線を設けることによって、副画素電極２０ａ及び２０ｂの印加電圧を異ならせることも可能である。
　対向基板７０は、図２に示すように、透明基板７２と、透明基板７２の上（液晶層側の面上）に配置されたＣＦ（カラーフィルタ）層７４と、ＣＦ層７４の上に形成された対向電極（共通電極）７６と、対向電極７６の上に形成された配向膜（垂直配向膜）７８とを備えている。
　ＴＦＴ基板６０の配向膜６８及び対向基板７０の配向膜７８は、どちらも配向層及び配向維持層からなっている。配向層は基板上に塗布された垂直配向膜であり、配向維持層は液晶材料に予め混合しておいた光重合性モノマーを、液晶セル（ＴＦＴ基板６０、対向基板７０、及び液晶層８０を含むセル）を形成した後、液晶層８０に電圧を印加した状態で光重合することによって形成されたポリマーからなる。モノマーの重合時には、副画素電極２０ａ及び２０ｂと対向電極７６とによって液晶層８０に電圧が印加され、副画素電極２０ａ及び２０ｂの形状に応じて生じる斜め電界によって液晶分子を配向させ、その状態で光を照射してモノマーが重合される。
　このようにして形成された配向維持層により、電圧を取り去った後（電圧を印加しない状態）でも液晶分子に配向（プレチルト方位）を維持（記憶）させることができる。このような配向膜の形成技術は、ポリマー配向支持（ＰＳＡ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）技術と呼ばれる。配向維持層は、表示時において液晶層に電圧が印加されない場合に、液晶の配向方向を基板面垂直方向から若干傾いた方向にプレチルトさせる機能を有する。なお、配向膜６８及び７８が配向維持層を含まず垂直配向膜のみからなる形態もあり得る。
　次に、図３を用いて副画素電極２０ａ及び２０ｂの形状を説明する。
　図３に示すように、副画素電極２０ａは、Ｘ方向（方位角０°－１８０°方向）に延びる幹電極（副画素電極の幹部）２１と、Ｙ方向（方位角９０°－２７０°方向）に延びる幹電極２２と、幹電極２１または２２から延びる複数の枝電極２３、複数の枝電極２４、複数の枝電極２５、及び複数の枝電極２６を含んでいる。枝電極２３は０°より大きく９０°よりも小さい方位角方向（４５°を含まず）に延びており、枝電極２４は９０°より大きく１８０°よりも小さい方位角方向（１３５°を含まず）に延びており、枝電極２５は１８０°より大きく２７０°よりも小さい方位角方向（２２５°を含まず）に延びており、枝電極２６は２７０°より大きく３６０°よりも小さい方位角方向（３１５°を含まず）に延びている。
　本実施形態では、枝電極２３、２４、２５、及び２６の延びる方向は、それぞれ４２．５°、１３７．５°、２２２．５°、及び３１７．５°である。つまり、Ｘ方向と枝電極２３、２４、２５、及び２６とが交わる角度（鋭角）θ１はいずれも４２．５°である。このように、枝電極２３、２４、２５、及び２６は、いずれもＸ方向またはＹ方向に対して４５°傾いた方向とは異なる方向（第３方向）に延びている。副画素電極２０ａのＸ方向の幅ｄ１（図中、最も右側の端部と最も左側の端部との間の距離）は１５０μｍであり、Ｙ方向の幅ｄ２（図中、最も上側の端部と最も下側の端部との間の距離：ｄ１／３）は５０μｍである。
　副画素電極２０ｂは、Ｘ方向に延びる幹電極３１と、Ｙ方向に延びる幹電極３２と、幹電極３１または３２から延びる複数の枝電極３３、複数の枝電極３４、複数の枝電極３５、及び複数の枝電極３６を含んでいる。枝電極３３、３４、３５、及び３６の延びる方向は、それぞれ４５°、１３５°、２２５°、及び３１５°である。つまり、Ｘ方向と枝電極３３、３４、３５、及び３６とが交わる角度（鋭角）θ２はいずれも４５°である。副画素電極２０ｂのＸ方向の幅は、副画素電極２０ａと同じｄ１であり、Ｙ方向の幅ｄ３もｄ１と等しい。
　このように、副画素電極２０ｂの枝電極３３～３６は副画素電極２０ａの枝電極２３～２６とは異なる方向に延びている。幅ｄ１と幅ｄ３との比率を１：１以外の比率に変えてもよく、その比率に応じて、枝電極３３、３４、３５、及び３６を、それぞれＸ方向またはＹ方向と４５°とは異なる方向であって、枝電極２３、２４、２５、及び２６とも異なる方向に延ばしてもよい。また、枝電極３３、３４、３５、及び３６は、それぞれ枝電極２３、２４、２５、及び２６と同じ方向に延びていてもよい。
　副画素電極２０ａ及び２０ｂがこのような形状を有しているため、枝電極２３～２６及び３３～３６それぞれの隣り合う２つの枝電極の間には、隣り合う２つの枝電極と同じ方向に延びる複数のスリット（電極材料が存在しない間隙）が形成される。
　各枝電極２３～２６及び３３～３６の幅は実質的に同じであり、スリットの幅も全て実質的に同じである。ここで、枝電極の幅とは枝電極の延びる方向に垂直な方向の幅を意味し、スリットの幅とはスリットの延びる方向に垂直な方向の幅を意味する。枝電極の幅及びスリットの幅が極端に大きいか極端に小さい場合、配向規制力が適切に働かないため、枝電極の幅は１．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあることが望ましく、スリットの幅は１．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあることが望ましい。
　上述の形状を有する副画素電極２０ａ及び２０ｂと配向膜６８及び７８との作用により、副画素１０ａ及び１０ｂそれぞれの中に４Ｄ構造のマルチドメインが形成される。電圧が印加されない場合、４つのドメインにおける液晶分子は、基板面に垂直な方向から若干傾いた方向にプレチルトしている。プレチルトの方位は、配向膜６８及び７８に記憶された方位であり、Ｘ方向またはＹ方向に対して４５°傾いた方向である。電圧が印加されたとき、４つのドメインの液晶分子は、極角方向が基板面に平行に近づく方向に配向する。配向の方位は、プレチルトの方位と実質的に同じである。配向の方位がプレチルトの方位と一致しているため、極めて応答速度の速い正確な方位への配向が実現される。
　図４は、液晶表示装置１における液晶分子の配向を説明するための図である。
　図４に示すように、副画素電極２０ａ及び２０ｂによって液晶分子に電圧が印加された場合、副画素１０ｂにおける液晶分子は、副画素電極２０ｂのＸ方向の幅とＹ方向の幅が同じであり、枝電極３３～３６が全てＸ方向（またはＹ方向）に対して４５°の方位角方向に延びているため、枝電極３３～３６の延びる方向に沿って、Ｘ方向に対して４５°の方位角方向（θ４）に配向する。
　副画素１０ａにおける液晶分子は、液晶分子に電圧が印加された場合、副画素電極２０ａのＸ方向の幅ｄ１とＹ方向の幅ｄ２が異なるため、もし枝電極２３～２６がＸ方向に対して４５°異なる方位角方向に延びているとすると、図８を用いて説明したように、Ｘ方向に対して４５°とは異なる方位角方向に配向することになる。これは、副画素電極２０ａの上側及び下側の端部付近では液晶分子がＹ方向に沿って配向しようとする力が働き、右側及び左側の端部付近では液晶分子がＸ方向に沿って配向しようとする力が働き、また、副画素電極２０ａのＸ方向の幅ｄ１がＹ方向の幅ｄ２よりも長いため、副画素電極２０ａの端部付近における液晶分子をＸ方向に沿って配向させようとする力のほうがＹ方向に沿って配向させようとする力よりも弱くなることが原因と思われる。そのような配向規制力のアンバランスの影響を受けて、副画素１０ａ内の液晶分子の多くがＸ方向に対して４５°とは異なる方位角方向に配向することになる。
　しかし、本発明による副画素電極２０ａの枝電極２３～２６は、Ｘ方向の配向規制力とＹ方向の配向規制力のアンバランスを予め考慮した上で、枝電極２３～２６がＸ方向（またはＹ方向）に対して４５°とは異なる方位角方向に延びるように形成されている。したがって、副画素１０ａにおける液晶分子は、液晶分子に電圧が印加された場合、Ｘ方向に対して４５°の方位角方向（θ３）に配向することができる。
　副画素電極２０ａのＸ方向の幅ｄ１がＹ方向の幅ｄ２よりも長い場合、枝電極２３～２６の延びる方向とＸ方向との間の角度（鋭角：θ１）は４５°よりも小さいことが好ましい。もし副画素電極２０ａのＸ方向の幅をＹ方向の幅よりも短くした場合には、枝電極２３～２６の延びる方向とＸ方向との間の角度（鋭角：θ１）を４５°よりも大きくすることが好ましい。
　また、上述したようなＸ方向及びＹ方向の配向規制力のアンバランスは、画素のサイズが小さくなるほど画素内の液晶分子全体に対して大きな影響を与えることになる。したがって、枝電極がＸ方向に対して４５°とは異なる方向に延びるように副画素電極２０ａを形成することは、画素サイズの小さな液晶表示装置、例えば副画素電極の幅ｄ２（狭いほうの幅）が５０μｍ以下の液晶表示装置に対してより効果的である。
　図５は、副画素電極２０ａ及び２０ｂを用いることによって得られる効果を説明するための図であり、液晶表示装置１による視野角特性と図８に示した副画素電極１１０及び１２０を用いた液晶表示装置１００の視野角特性とを比較した図である。
　図中、グラフの横軸は液晶表示装置を正面（基板面に対して極角９０°の方向）から見た場合の透過率（最大の透過率を１．０とする）を、縦軸は液晶表示装置を極角６０°方向から見た場合の透過率（最大の透過率を１．０とする）を表している。図中の「ａ」（○を結ぶ線）及び「ｂ」（×を結ぶ線）は、それぞれ液晶表示装置１００によるＹ方向及びＸ方向に沿った視野角特性（正面透過率と極角６０°方向の透過率との関係）を、「ｃ」（○を結ぶ線）及び「ｄ」（×を結ぶ線）は、それぞれ液晶表示装置１によるＹ方向及びＸ方向に沿った視野角特性を表している。
　図５に示されるように、「ａ」と「ｂ」は異なる視野角特性を示しており、「ｃ」と「ｄ」はほぼ同じ視野角特性を示している。これは、液晶表示装置１００においてはＹ方向の視野角特性（輝度の極角依存性）とＸ方向の視野角特性とが異なるが、液晶表示装置１によれば、Ｘ方向及びＹ方向においてほぼ同じ視野角特性が得られること、すなわち、方位角依存性の少ない視野角特性が得られることを表している。
　このように、液晶表示装置１によれば、画素１０における液晶分子の配向方向をＸ方向及びＹ方向、すなわち偏光板の吸収軸に対して４５°の方向に安定して配向させることができる。したがって、光の利用効率の高い高品質の表示を提供することが可能となる。また、複数の副画素を有する液晶表示装置における視野角特性の方位角依存性をより均一にすることができるため、高品質の表示を提供することが可能となる。
　（実施形態２）
　図６は、本発明による第２の実施形態の液晶表示装置２における画素１０の構造を模式的に示す平面図であり、図７は、液晶表示装置２の１つの画素電極４０の形状を模式的に表した平面図である。
　液晶表示装置２は、実施形態１の液晶表示装置１とは画素及び画素電極の形態が異なっているが、それ以外の構成は基本的に液晶表示装置１と同じである。よって、以下、液晶表示装置１と異なる点を中心に説明を行い、液晶表示装置１と同じ構成要素には同じ参照番号を付して、その説明の多くを省略する。
　図６に示すように、液晶表示装置２は画素１０を複数有し、Ｘ方向（図の左右方向）及びＹ方向（図の上下方向）に沿ってマトリックス状に配置された画素１０によってノーマリブラックモードで表示を行う垂直配向型の液晶表示装置である。画素１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなる表示の最小単位におけるＲ、Ｇ、Ｂのうちの１色の表示領域に対応している。液晶表示装置２の断面構成は、副画素電極２０ａが画素電極４０に置き換えられる以外は図２に示すものと同じである。
　各画素１０は、ＴＦＴ１６及びフィッシュボーン型の画素電極４０を含んでいる。ＴＦＴのソース電極は信号線１４に、ドレイン電極は画素電極４０に、ゲート電極は走査線１２にそれぞれ接続されている。
　次に、図７を用いて画素電極４０の形状を説明する。画素電極４０の形状は、実施形態１における副画素電極２０ａの形状と基本的には同じである（ただし、画素電極４０はＸ方向の幅をＹ方向の幅よりも短く図示している）。
　図７に示すように、画素電極４０は、Ｘ方向に延びる幹電極（画素電極の幹部）４１と、Ｙ方向に延びる幹電極４２と、幹電極４１または４２から延びる複数の枝電極４３、複数の枝電極４４、複数の枝電極４５、及び複数の枝電極４６を含んでいる。枝電極４３は０°より大きく９０°よりも小さい方位角方向（４５°を含まず）に延びており、枝電極４４は９０°より大きく１８０°よりも小さい方位角方向（１３５°を含まず）に延びており、枝電極４５は１８０°より大きく２７０°よりも小さい方位角方向（２２５°を含まず）に延びており、枝電極４６は２７０°より大きく３６０°よりも小さい方位角方向（３１５°を含まず）に延びている。
　本実施形態では、枝電極４３、４４、４５、及び４６の延びる方向は、それぞれ４７．５°、１３２．５°、２２７．５°、及び３１２．５°である。つまり、Ｙ方向と枝電極４３、４４、４５、及び４６とが交わる角度（鋭角）θ５はいずれも４２．５°である。このように、枝電極４３、４４、４５、及び４６は、いずれもＸ方向またはＹ方向に対して４５°傾いた方向とは異なる方向（第３方向）に延びている。画素電極４０のＸ方向の幅ｄ４（図中、最も右側の端部と最も左側の端部との間の距離）は１５０μｍであり、Ｙ方向の幅ｄ５（図中、最も上側の端部と最も下側の端部との間の距離）は４５０μｍである。
　画素電極４０がこのような形状を有しているため、枝電極４３～４６の隣り合う２つの枝電極の間には、隣り合う２つの枝電極と同じ方向に延びる複数のスリットが形成される。各枝電極の幅は実質的に同じであり、スリットの幅も全て実質的に同じである。各枝電極の幅は１．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあることが望ましく、スリットの幅は１．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあることが望ましい。
　上述の形状を有する画素電極４０と配向膜との作用により、画素１０の中に４Ｄ構造のマルチドメインが形成される。画素電極４０の枝電極４３～４６は、実施形態１の枝電極２３～２６と同様、Ｘ方向の配向規制力とＹ方向の配向規制力のアンバランスを予め考慮した上で、枝電極４３～４６がＸ方向（またはＹ方向）に対して４５°とは異なる方位角方向に延びるように形成されている。したがって、画素１０における液晶分子は、液晶分子に電圧が印加された場合、Ｘ方向に対して４５°の方位角方向（θ３）に配向することができる。画素電極４０のＸ方向の幅ｄ４がＹ方向の幅ｄ５よりも短い場合、枝電極４３～４６の延びる方向とＹ方向との間の角度（鋭角：θ５）は４５°よりも小さいことが好ましい。
　また、上述したようなＸ方向及びＹ方向の配向規制力のアンバランスは、画素のサイズが小さくなるほど画素内の液晶分子全体に対して大きな影響を与えることになる。したがって、枝電極がＸ方向に対して４５°とは異なる方向に延びるように画素電極４０を形成することは、画素サイズの小さな液晶表示装置、例えば画素電極４０の幅ｄ４（狭いほうの幅）が１５０μｍ以下の液晶表示装置に対してより効果的である。
　液晶表示装置２によれば、画素１０における液晶分子の配向方向をＸ方向及びＹ方向、すなわち偏光板の吸収軸に対して４５°の方向に安定して配向させることができる。したがって、光の利用効率の高い高品質の表示を提供することが可能となる。
　本発明は、様々なタイプの液晶表示装置の表示特性を向上させるために用いることができ、特に比較的小さな画素を有する液晶表示装置に好適に用いられる。
　１、２　　液晶表示装置
　１０　　画素
　１０ａ、１０ｂ　　副画素
　１２　　走査線
　１４　　信号線
　１６、１６ａ、１６ｂ　　ＴＦＴ
　１８ａ、１８ｂ　　補助容量線
　１９ａ、１９ｂ　　補助容量
　２０ａ、２０ｂ　　副画素電極
　２１、２２、３１、３２、４１、４２　　幹電極
　２３～２６、３３～３６、４３～４６　　枝電極
　４０　　画素電極
　６０　　ＴＦＴ基板
　６２　　ガラス基板
　６４　　ゲート絶縁膜
　６６　　絶縁層
　６７　　樹脂層
　６８　　配向膜
　７０　　対向基板
　７２　　透明基板
　７４　　ＣＦ層
　７６　　対向電極
　７８　　配向膜
　８０　　液晶層
　８５ａ、８５ｂ　　偏光板

Claims (17)

  1. 　複数の画素を含む垂直配向型の液晶表示装置であって、
    　第１方向に延びる吸収軸を有する第１偏光板と、
    　前記第１方向に直交する第２方向に延びる吸収軸を有する第２偏光板と、
    　１つの画素内に配置され、互いに異なる電圧を印加することが可能な第１副画素電極及び第２副画素電極を含む画素電極と、
    　前記画素電極に対向する対向電極と、
    　前記画素電極と前記対向電極との間に配置された液晶層と、を備え、
    　前記第１副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる第３方向に延びる複数の枝電極を含む、液晶表示装置。
  2. 　前記第２副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第３方向とは異なる第４方向に延びる複数の枝電極を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記第４方向が、前記第１方向または前記第２方向と４５°異なる方向である、請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記第１副画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なり、且つ前記第３方向とも異なる方向に延びる複数の枝電極を含む、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 　前記第１副画素電極が、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる複数の方向に延びる複数の枝電極を含み、
    　電圧が印加された場合、前記複数の方向に延びる複数の枝電極によって、液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の液晶領域が形成される、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 　前記複数の液晶領域における液晶分子の配向方向が、前記第１方向または前記第２方向と４５°異なる、請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 　前記第１副画素電極の前記第１方向の幅と前記第２方向の幅とが異なる、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 　前記第１副画素電極の前記第１方向の幅が前記第２方向の幅よりも広く、
    　前記第１方向と前記第３方向とが、０°よりも大きく４５°よりも小さい角度で交わる、請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 　前記第２副画素電極が、前記第４方向とは異なる方向に延びる複数の枝電極を含む、請求項２または３に記載の液晶表示装置。
  10. 　前記第２副画素電極が、互いに異なる複数の方向に延びる複数の枝電極を含み、
    　電圧が印加された場合、前記第２副画素電極の前記複数の方向に延びる複数の枝電極によって、液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の液晶領域が形成される、請求項２または３に記載の液晶表示装置。
  11. 　前記複数の液晶領域における液晶分子の配向方向が、前記第１方向または前記第２方向とは４５°異なる、請求項１０に記載の液晶表示装置。
  12. 　前記第２副画素電極の前記第１方向の幅と前記第２方向の幅とが等しい、請求項２、３、９、１０、及び１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
  13. 　複数の画素を含む垂直配向型の液晶表示装置であって、
    　第１方向に延びる吸収軸を有する第１偏光板と、
    　前記第１方向に直交する第２方向に延びる吸収軸を有する第２偏光板と、
    　１つの画素内に配置された画素電極と、
    　前記画素電極に対向する対向電極と、
    　前記画素電極と前記対向電極との間に配置された液晶層と、を備え、
    　前記画素電極の前記第１方向の幅と前記第２方向の幅とが異なり、
    　前記画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる第３方向に延びる複数の枝電極を含む、液晶表示装置。
  14. 　前記画素電極が、同じ方向に延びる複数の枝電極であって、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なり、且つ前記第３方向とも異なる方向に延びる複数の枝電極を含む、請求項１３に記載の液晶表示装置。
  15. 　前記画素電極が、前記第１方向または前記第２方向に対して４５°傾いた方向とは異なる複数の方向に延びる複数の枝電極を含み、
    　電圧が印加された場合、前記複数の方向に延びる複数の枝電極によって、液晶分子の配向方向が互いに異なる複数の液晶領域が形成される、請求項１３または１４に記載の液晶表示装置。
  16. 　前記複数の液晶領域における液晶分子の配向方向が、前記第１方向または前記第２方向とは４５°異なる、請求項１５に記載の液晶表示装置。
  17. 　前記画素電極の前記第１方向の幅が前記第２方向の幅よりも広く、
    　前記第１方向と前記第３方向とが、０°よりも大きく４５°よりも小さい角度で交わる、請求項１３から１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
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