WO2012093621A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2012093621A1 PCT/JP2011/080196 JP2011080196W WO2012093621A1 WO 2012093621 A1 WO2012093621 A1 WO 2012093621A1 JP 2011080196 W JP2011080196 W JP 2011080196W WO 2012093621 A1 WO2012093621 A1 WO 2012093621A1
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liquid crystal
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crystal display
pixels
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貢祥 平田
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a multi-primary color liquid crystal display device that performs display using four or more primary colors.
  • liquid crystal display devices have been improved, and the use for television receivers is progressing. Although the viewing angle characteristics of liquid crystal display devices have been improved, further improvements are desired. In particular, there is a strong demand for improving the viewing angle characteristics of a liquid crystal display device using a vertical alignment type liquid crystal layer (sometimes referred to as a VA mode liquid crystal display device).
  • a vertical alignment type liquid crystal layer sometimes referred to as a VA mode liquid crystal display device.
  • VA mode liquid crystal display devices currently used in large display devices such as televisions employ an alignment division structure in which a plurality of liquid crystal domains are formed in one pixel in order to improve viewing angle characteristics. .
  • the MVA mode is the mainstream.
  • the MVA mode is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • a plurality of liquid crystal domains having different alignment directions (tilt directions) in each pixel are provided by providing an alignment regulating structure on each liquid crystal layer side of a pair of substrates facing each other with a vertical alignment type liquid crystal layer interposed therebetween. Specifically, four types of orientation directions are formed.
  • the alignment regulating structure slits (openings) provided in the electrodes and ribs (projection structure) are used, and the alignment regulating force is exhibited from both sides of the liquid crystal layer.
  • the slits and ribs are linear, so that the alignment regulating force on the liquid crystal molecules is within the pixel. In this case, there is a problem that the response speed is distributed. In addition, since the light transmittance of the region where the slits and ribs are provided is lowered, there is also a problem that display luminance is lowered.
  • an alignment division structure in the VA mode liquid crystal display device by defining the pretilt direction with the alignment film.
  • the applicant of the present application has proposed a VA mode liquid crystal display device in which an alignment division structure is formed as described above in Patent Document 2.
  • a quadrant alignment structure is formed by defining a pretilt direction with an alignment film. That is, when a voltage is applied to the liquid crystal layer, four liquid crystal domains are formed in one pixel.
  • Such a quadrant alignment structure is sometimes simply referred to as a 4D structure.
  • a pretilt direction defined by one alignment film of a pair of alignment films opposed via a liquid crystal layer and a pretilt defined by the other alignment film are provided.
  • the directions differ from each other by approximately 90 °. Therefore, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules are twisted.
  • the VA mode in which the liquid crystal molecules are twisted by using a pair of vertical alignment films provided so that the pretilt directions (alignment processing directions) are orthogonal to each other is a VATN (Vertical Alignment Twisted Nematic) mode or RTN. Also called (Reverse Twisted Nematic) mode.
  • the applicant of the present application calls the display mode of the liquid crystal display device of Patent Document 2 as the 4D-RTN mode.
  • one color display pixel is composed of three pixels that display red, green, and blue, which are the three primary colors of light, thereby enabling color display.
  • Patent Document 3 a method for widening the color reproduction range of a liquid crystal display device by increasing the number of primary colors used for display to four or more has been proposed.
  • a color display pixel CP is configured by four pixels of a red pixel R, a green pixel G, a blue pixel B, and a yellow pixel Y, so that the color reproduction range can be increased. Can be wide.
  • one color display pixel CP may be configured by five pixels of the red pixel R, the green pixel G, the blue pixel B, the cyan pixel C, and the yellow pixel Y. Then, as in the liquid crystal display device 800 shown in FIG.
  • one color display pixel CP is constituted by six pixels of a red pixel R, a green pixel G, a blue pixel B, a cyan pixel C, a magenta pixel M, and a yellow pixel Y. May be.
  • the color reproduction range can be made wider than that of a conventional liquid crystal display device that performs display using three primary colors.
  • a liquid crystal display device that performs display using four or more primary colors is called a multi-primary color liquid crystal display device.
  • the size of some of the plurality of pixels constituting the color display pixel may be set differently from the size of other pixels.
  • Patent Document 4 proposes a liquid crystal display device in which a red pixel has the largest size among a plurality of pixels constituting a color display pixel.
  • the inventor of the present application examined the adoption of a 4D-RTN mode for a multi-primary color liquid crystal display device. As a result, it was found that when the 4D-RTN mode is adopted in the multi-primary color liquid crystal display device having a specific configuration, the display quality is deteriorated. Specifically, if one color display pixel contains a pixel with a width different from that of the other pixels, the response speed is significantly reduced when performing monochrome display with a relatively small pixel. I understood that.
  • the color display pixel CP of the liquid crystal display device 900 includes a red pixel R, a green pixel G, a blue pixel B, and a yellow pixel Y.
  • the widths of the red pixel R and the blue pixel B are relatively large, and the widths of the green pixel G and the yellow pixel Y are relatively small.
  • FIG. 24 shows an example of response speed when the 4D-RTN mode is used for the liquid crystal display device 900.
  • the voltage corresponding to the highest gradation is applied to all the pixels constituting the color display pixel CP from the black display state (the state where all the pixels constituting the color display pixel CP display the lowest gradation).
  • the relationship between the time (msec) and the luminance level when the (maximum gradation voltage) is applied is shown (curve indicated as “black ⁇ white” in the figure).
  • FIG. 24 shows an example of response speed when the 4D-RTN mode is used for the liquid crystal display device 900.
  • FIG. 24 shows that the response speed is lower in the monochrome display than in the white display.
  • the response speed is significantly reduced. For this reason, the trailing of the color close to the primary color is severe and the display quality is degraded.
  • the response speed is remarkably reduced in pixels having relatively small widths (green pixel G and yellow pixel Y in the example of FIG. 24). . Therefore, a colored tail with high visibility occurs, and the display quality deteriorates.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-primary color liquid crystal display device in which a plurality of pixels constituting a color display pixel include pixels having different widths from other pixels.
  • the object is to suppress a reduction in display quality caused by a reduction in response speed in a pixel having a small width when the RTN mode is employed.
  • the liquid crystal display device has a plurality of pixels arranged in a matrix having a plurality of rows and a plurality of columns, and four or more pixels displaying different colors constitute a color display pixel.
  • An apparatus comprising: a vertical alignment type liquid crystal layer; and a first substrate and a second substrate facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, wherein the first substrate includes a plurality of scanning wirings extending in a row direction; A plurality of signal lines extending in the column direction, a plurality of auxiliary capacitance lines extending in the row direction, and pixel electrodes provided in each of the plurality of pixels, and the four or more constituting the color display pixel.
  • the first type of pixel having a predetermined first width in the row direction and the second width having a second width smaller than the first width in the row direction.
  • Of the plurality of storage capacitor lines Respectively have the above-mentioned pixel electrode, branches portion extending along substantially parallel edges in the column direction of a second type of pixel.
  • the plurality of signal wirings are arranged so as not to substantially overlap the branch portion.
  • the first type pixel and the second type pixel are adjacent to each other along a row direction, and supply a signal voltage to the first type pixel.
  • the signal wiring for supplying the signal voltage to the pixel of the second type and the signal wiring for supplying the signal voltage to the pixel of the second type are respectively connected to the pixel electrode of the first type pixel and the pixel electrode of the second type pixel. Of these, it is arranged so as to substantially overlap only the pixel electrode of the first type pixel.
  • the four or more pixels constituting the color display pixel include a plurality of the second type pixels, and the plurality of second type pixels are included in the color display pixel. They are arranged along the row direction.
  • the four or more pixels constituting the color display pixel include a red pixel that displays red, a green pixel that displays green, and a blue pixel that displays blue.
  • the four or more pixels constituting the color display pixel further include a yellow pixel for displaying yellow.
  • the red pixel and the blue pixel are each the first type pixel, and the green pixel and the yellow pixel are each the second type pixel.
  • the first substrate further includes a first alignment film provided on the surface on the liquid crystal layer side
  • the second substrate is provided on the surface on the liquid crystal layer side.
  • Each of the plurality of pixels has a predetermined tilt direction of liquid crystal molecules in the layer plane of the liquid crystal layer and in the vicinity of the center in the thickness direction when a voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the direction, the second direction, the third direction, and the fourth direction are four directions in which the difference between any two directions is substantially equal to an integral multiple of 90 °.
  • the first liquid crystal domain, the second liquid crystal domain, the third liquid crystal domain, and the fourth liquid crystal domain are respectively adjacent to other liquid crystal domains and arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns. ing.
  • the first liquid crystal domain, the second liquid crystal domain, the third liquid crystal domain, and the fourth liquid crystal domain are arranged so that the tilt direction differs by approximately 90 ° between adjacent liquid crystal domains.
  • the first direction is approximately 45 °, approximately 135 °, approximately 225 °, or approximately 315 °.
  • the liquid crystal display device further includes a pair of polarizing plates arranged so as to face each other with the liquid crystal layer therebetween and the transmission axes thereof are substantially orthogonal to each other.
  • the direction, the second direction, the third direction, and the fourth direction form an angle of about 45 ° with the transmission axis of the pair of polarizing plates.
  • the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and includes a pretilt direction defined by the first alignment film and a pretilt direction defined by the second alignment film. Differ from each other by approximately 90 °.
  • a pretilt angle defined by the first alignment film and a pretilt angle defined by the second alignment film are substantially equal to each other.
  • each of the first alignment film and the second alignment film is a photo-alignment film.
  • a 4D-RTN mode when adopted in a multi-primary color liquid crystal display device in which a plurality of pixels constituting a color display pixel include pixels having different widths from other pixels, Decrease in display quality due to a decrease in response speed can be suppressed.
  • FIG. 1A shows a pretilt direction on the TFT substrate side
  • FIG. 1B shows a pretilt direction on the CF substrate side
  • FIG. A tilt direction and a dark region when a voltage is applied to the layer are shown.
  • segmentation method of a pixel (a) shows the pretilt direction by the side of a TFT substrate, (b) shows the pretilt direction by the side of a CF substrate, (c) is a voltage to a liquid crystal layer.
  • a tilt direction and a dark region when is applied are shown. It is a figure for demonstrating the other alignment division
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a liquid crystal display device 100 according to a preferred embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along line 8A-8A ′ in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a liquid crystal display device 100 according to a preferred embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line 9A-9A ′ in FIG. 7.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line 12A-12A ′ in FIG.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view taken along line 13A-13A ′ in FIG.
  • (B) and (c) are diagrams showing the results of calculating the shape of the equipotential surface and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode (the region surrounded by the broken line in (a)), (B) shows the calculation result when the white display is performed, and (c) shows the calculation result when the monochromatic display is performed.
  • the present invention is widely used when a 4D-RTN mode is employed in a multi-primary color liquid crystal display device.
  • the 4D-RTN mode is an RTN mode (VATN mode) in which a four-division alignment structure (4D structure) is formed in each pixel, and a liquid crystal display device employing the 4D-RTN mode has a vertical alignment.
  • a liquid crystal layer of the type is provided.
  • the “vertical alignment type liquid crystal layer” refers to a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are aligned at an angle of about 85 ° or more with respect to the substrate surface (or the surface of the alignment film) when no voltage is applied.
  • the liquid crystal molecules contained in the vertical alignment type liquid crystal layer have negative dielectric anisotropy.
  • pixel refers to a minimum unit for expressing a specific gradation in display, and a unit for expressing each gradation of primary colors (red, green, blue, etc.) used for display. (Also referred to as “dots”).
  • a combination of a plurality of pixels constitutes (defines) one “color display pixel” which is a minimum unit for performing color display.
  • a “sub-pixel” is a unit that is included in one pixel and can display different luminances, and has a predetermined luminance (gradation) with respect to a display signal voltage input to one pixel. The display is performed by sub-pixels.
  • the “pretilt direction” is an alignment direction of liquid crystal molecules defined by the alignment film, and indicates an azimuth direction in the display surface. Further, the angle formed by the liquid crystal molecules with the surface of the alignment film at this time is referred to as “pretilt angle”.
  • performing the process for expressing the ability to define the pretilt direction in a predetermined direction on the alignment film is expressed as “giving a pretilt direction to the alignment film” in the present specification, and the alignment film
  • the pretilt direction defined by is sometimes simply referred to as “the pretilt direction of the alignment film”.
  • a quadrant alignment structure can be formed by changing the combination of the pretilt directions by a pair of alignment films facing each other through the liquid crystal layer.
  • the pixel divided into four has four liquid crystal domains.
  • Each liquid crystal domain is characterized by a tilt direction (also referred to as “reference alignment direction”) of liquid crystal molecules in the layer plane of the liquid crystal layer and in the thickness direction near the center when a voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the tilt direction (reference orientation direction) has a dominant influence on the viewing angle dependency of each domain. This tilt direction is also the azimuth direction.
  • the reference of the azimuth angle direction is the horizontal direction of the display surface, and the counterclockwise direction is positive (when the display surface is compared to a clock face, the 3 o'clock direction is azimuth angle 0 ° and the counterclockwise direction is positive).
  • the tilt directions of the four liquid crystal domains are four directions (for example, 12 o'clock direction, 9 o'clock direction, 6 o'clock direction, and 3 o'clock direction) in which the difference between any two directions is approximately equal to an integral multiple of 90 °.
  • the viewing angle characteristics are averaged and a good display can be obtained.
  • the areas occupied by the four liquid crystal domains in the pixels are substantially equal to each other.
  • the difference between the area of the largest liquid crystal domain and the area of the smallest liquid crystal domain among the four liquid crystal domains is preferably 25% or less of the largest area.
  • a vertical alignment type liquid crystal layer exemplified in the following embodiment includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy (nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy), and a pretilt direction defined by one alignment film.
  • the pretilt direction defined by the other alignment film is substantially 90 ° different from each other, and the tilt direction (reference alignment direction) is defined in the middle of these two pretilt directions.
  • a chiral agent may be added to the liquid crystal layer as necessary.
  • the pretilt angles defined by each of the pair of alignment films are preferably substantially equal to each other. Since the pretilt angles are substantially equal, an advantage that display luminance characteristics can be improved is obtained. In particular, by making the difference in pretilt angle within 1 °, the tilt direction (reference alignment direction) of the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer can be stably controlled, and the display luminance characteristics can be improved. . This is because when the difference in the pretilt angle exceeds 1 °, the tilt direction varies depending on the position in the liquid crystal layer, and as a result, the transmittance varies (that is, a region having a transmittance lower than the desired transmittance is formed). This is probably because
  • the pretilt direction is imparted to the alignment film by a photo-alignment process.
  • a photo-alignment film containing a photosensitive group By using a photo-alignment film containing a photosensitive group, the variation in the pretilt angle can be controlled to 1 ° or less.
  • the photosensitive group preferably contains at least one photosensitive group selected from the group consisting of a 4-chalcone group, a 4'-chalcone group, a coumarin group, and a cinnamoyl group.
  • FIG. 1 shows a pixel P1 having a quadrant alignment structure (4D structure).
  • FIG. 1 shows a substantially square pixel P1 corresponding to a substantially square pixel electrode, but the shape of the pixel is not limited.
  • the pixel P1 may be substantially rectangular.
  • the pixel P1 has four liquid crystal domains D1, D2, D3, and D4 as shown in FIG.
  • the areas of the liquid crystal domains D1, D2, D3, and D4 are equal to each other, and the example shown in FIG. 1 is an example of the most preferable 4D structure in view angle characteristics.
  • the four liquid crystal domains D1, D2, D3 and D4 are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns.
  • the respective tilt directions (reference alignment directions) of the liquid crystal domains D1, D2, D3, and D4 are t1, t2, t3, and t4, these are the difference between any two directions is approximately equal to an integral multiple of 90 ° 4
  • the tilt direction t1 of the liquid crystal domain D1 is about 225 °
  • the tilt direction t2 of the liquid crystal domain D2 is about 315 °
  • the tilt direction t4 of the liquid crystal domain D4 is approximately 135 °. That is, the liquid crystal domains D1, D2, D3, and D4 are arranged such that their tilt directions differ by approximately 90 ° between adjacent liquid crystal domains.
  • the pair of polarizing plates facing each other through the liquid crystal layer are arranged so that the transmission axes (polarization axes) are substantially orthogonal to each other. More specifically, one transmission axis is the display surface. Are arranged so that the other transmission axis is substantially parallel to the vertical direction of the display surface. Therefore, the tilt directions t1, t2, t3, and t4 form an angle of about 45 ° with the transmission axis of the pair of polarizing plates.
  • the arrangement of the transmission axes of the polarizing plates is the same as that described above.
  • FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams for explaining the alignment dividing method of the pixel P1 shown in FIG. 2A shows the pretilt directions PA1 and PA2 of the alignment film provided on the TFT substrate (lower substrate), and FIG. 2B is provided on the color filter (CF) substrate (upper substrate).
  • the pretilt directions PB1 and PB2 of the alignment film are shown.
  • FIG. 2C shows the tilt direction when a voltage is applied to the liquid crystal layer.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules as viewed from the observer side is schematically shown, and the liquid crystal molecules are aligned so that the bottom end of the liquid crystal molecules shown in a conical shape is close to the observer. Indicates that the camera is tilted.
  • the area on the TFT substrate side (area corresponding to one pixel P1) is divided into two parts on the left and right, and the vertical alignment of each area (left area and right area).
  • Orientation treatment is performed so that pretilt directions PA1 and PA2 antiparallel to the film are given.
  • photo-alignment processing is performed by obliquely irradiating ultraviolet rays from the direction indicated by the arrow.
  • the left region is irradiated with light
  • the right region is shielded by the light shielding portion of the photomask, and when the right region is irradiated with light, the left region is similarly shielded.
  • the area on the CF substrate side (area corresponding to one pixel P1) is vertically divided into two areas, and each area (upper area and lower area) is perpendicular to each other.
  • Alignment processing is performed so that pretilt directions PB1 and PB2 antiparallel to the alignment film are provided.
  • photo-alignment processing is performed by obliquely irradiating ultraviolet rays from the direction indicated by the arrow.
  • the alignment-divided pixel P1 can be formed as shown in FIG. 2C by bonding together the TFT substrate and the CF substrate that have been subjected to the alignment treatment. it can.
  • the pretilt direction of the alignment film of the TFT substrate and the pretilt direction of the alignment film of the CF substrate are approximately 90 to each other.
  • the tilt direction (reference orientation direction) is defined in the middle direction between these two pretilt directions.
  • the combination of the pretilt directions by the upper and lower alignment films is different from that of the other liquid crystal domains, and thereby, four tilt directions are realized in one pixel P1.
  • the dark region DR includes a cross-shaped dark line (cross-shaped portion) CL located at the boundary between the liquid crystal domains D1, D2, D3, and D4, and a linear dark line (in the vicinity of the edge of the pixel electrode, extending substantially parallel to the edge).
  • a straight portion) SL and is generally bowl-shaped as a whole.
  • the cross-shaped dark line CL is formed by aligning the liquid crystal molecules so that the alignment is continuous between the liquid crystal domains so as to be parallel or orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate at the boundary between the liquid crystal domains.
  • the linear dark line SL near the edge indicates that the azimuth angle direction perpendicular to the edge of the pixel electrode to which the liquid crystal domain is adjacent and inward of the pixel electrode is more than 90 ° with respect to the tilt direction (reference alignment direction) of the liquid crystal domain. If there is an edge portion that forms a corner of the shape, it is formed. This is because the tilt direction of the liquid crystal domain and the direction of the alignment regulating force due to the oblique electric field generated at the edge of the pixel electrode have components opposite to each other. This is considered to be oriented in parallel or orthogonal.
  • the method of aligning and dividing one pixel into four liquid crystal domains D1 to D4 (that is, the arrangement of the liquid crystal domains D1 to D4 in the pixel) is not limited to the examples of FIGS.
  • the alignment-divided pixel P2 is formed as shown in FIG. 3C by bonding the TFT substrate and the CF substrate that have been subjected to the alignment treatment as shown in FIGS. 3A and 3B. Can do.
  • the pixel P2 like the pixel P1, has four liquid crystal domains D1 to D4. The tilt directions of the liquid crystal domains D1 to D4 are the same as the liquid crystal domains D1 to D4 of the pixel P1.
  • the liquid crystal domains D1 to D4 are arranged in the order of upper left, lower left, lower right, and upper right (that is, counterclockwise from the upper left), whereas in the pixel P2, the liquid crystal domains D1 to D4 are They are arranged in the order of lower right, upper right, upper left, and lower left (that is, counterclockwise from the lower right). This is because the pretilt direction is opposite between the left and right regions of the TFT substrate and the upper and lower regions of the CF substrate in the pixel P1 and the pixel P2.
  • the alignment-divided pixel P3 as shown in FIG. 4 (c) is formed by bonding the TFT substrate and the CF substrate that have been subjected to the alignment treatment as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Can do.
  • the pixel P3 has four liquid crystal domains D1 to D4 like the pixel P1.
  • the tilt directions of the liquid crystal domains D1 to D4 are the same as the liquid crystal domains D1 to D4 of the pixel P1.
  • the liquid crystal domains D1 to D4 are arranged in the order of upper right, lower right, lower left, and upper left (that is, clockwise from the upper right). This is because the pretilt direction is opposite between the left and right regions of the TFT substrate between the pixel P1 and the pixel P3.
  • the pixel P4 that is divided in alignment as shown in FIG. 5C is formed. Can do.
  • the pixel P4 has four liquid crystal domains D1 to D4 like the pixel P1.
  • the tilt directions of the liquid crystal domains D1 to D4 are the same as the liquid crystal domains D1 to D4 of the pixel P1.
  • the liquid crystal domains D1 to D4 are arranged in the order of lower left, upper left, upper right, and lower right (that is, clockwise from the lower left). This is because the pretilt direction is opposite between the upper region and the lower region of the CF substrate between the pixel P1 and the pixel P4.
  • the arrangement of the liquid crystal domains D1 to D4 in the pixel As described above, various arrangements can be adopted as the arrangement of the liquid crystal domains D1 to D4 in the pixel. As shown in FIGS. 2 to 5, when the arrangement of the liquid crystal domains D1 to D4 is different, the generation pattern of the dark line SL in the vicinity of the edge is different, so that the overall shape of the dark region DR is different. In the pixels P1 and P2 shown in FIGS. 2 and 3, the dark region DR has a substantially bowl shape, whereas in the pixels P3 and P4 shown in FIGS. 4 and 5, the dark region DR has an approximately 8 character shape. (Eight-letter shape inclined from the vertical direction).
  • the decrease in response speed is due to alignment failure that occurs when a voltage is applied.
  • the voltage applied to the liquid crystal layer is a voltage corresponding to the highest gradation (for example, about 0 V). 7V)
  • some of the liquid crystal molecules are subjected to the alignment regulating force due to the oblique electric field generated at the edge of the pixel electrode, and are different from the original alignment directions (tilt directions t1 to t4 shown in FIG. 1). Falls in the direction.
  • the direction in which the liquid crystal molecules are tilted is parallel to or perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate. Therefore, the liquid crystal molecules tilted in such a direction cause a decrease in transmittance.
  • the influence of the pixel electrode edge on the entire pixel becomes large, and thus a decrease in transmittance increases.
  • the luminance level once increases to some extent immediately after voltage application, and then gradually increases. This gradual increase in luminance level is due to the fact that liquid crystal molecules that fall in a direction different from the original orientation due to the edge of the pixel electrode rotate slowly in the liquid crystal layer plane (in the plane parallel to the substrate). The process of returning to the orientation of is shown.
  • liquid crystal display device it is possible to suppress a decrease in response speed due to the alignment failure as described above.
  • specific embodiments of the liquid crystal display device according to the present invention will be described.
  • FIG. 6 shows a liquid crystal display device 100 according to this embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 includes a plurality of pixels arranged in a matrix including a plurality of rows and a plurality of columns.
  • the plurality of pixels include a red pixel R that displays red, a green pixel G that displays green, a blue pixel B that displays blue, and a yellow pixel Y that displays yellow.
  • These four pixels (red pixel R, green pixel G, blue pixel B, and yellow pixel Y) that display different colors constitute (specify) a color display pixel CP that is a minimum unit for performing color display.
  • the liquid crystal display device 100 is a multi-primary color liquid crystal display device that performs display using four primary colors (red, green, blue, and yellow).
  • the red pixel R, the green pixel G, the blue pixel B, and the yellow pixel Y are arranged in one row and four columns in the color display pixel CP.
  • the red pixel R, the green pixel G, the blue pixel B, and the yellow pixel Y are arranged in this order from the left side to the right side in the color display pixel CP.
  • the width W2 along the respective row directions of the green pixel G and the yellow pixel Y is larger than the width W1 along the respective row directions of the red pixel R and the blue pixel B. Is small.
  • the four pixels constituting the color display pixel CP have “first type” pixels (red pixels R and R) having a predetermined first width (width W1 in FIG. 6) along the row direction.
  • the first type pixel and the second type pixel are adjacent to each other along the row direction, and are alternately arranged along the row direction.
  • each area of the red pixel R and the blue pixel B and the width W2 of the green pixel G and the yellow pixel Y are in the above-described relationship (W1> W2), each area of the red pixel R and the blue pixel B is green. It is larger than each area of the pixel G and the yellow pixel Y.
  • the area of the red pixel R is larger than that of the yellow pixel Y, as in the liquid crystal display device disclosed in Patent Document 4, it is brighter red (high brightness) than when each pixel has the same area. Can be displayed.
  • FIG. 7 is a plan view showing a region corresponding to one color display pixel CP (that is, four pixels) of the liquid crystal display device 100.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a region corresponding to two pixels (red pixel R and green pixel G), and is a cross-sectional view taken along line 8A-8A 'in FIG.
  • the liquid crystal display device 100 includes a vertical alignment type liquid crystal layer 30, an active matrix substrate (hereinafter referred to as “TFT substrate”) 10 and a counter substrate (hereinafter referred to as “color filter substrate”) that face each other with the liquid crystal layer 30 interposed therebetween. 20).
  • TFT substrate active matrix substrate
  • color filter substrate counter substrate
  • the liquid crystal layer 30 includes liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy (that is, ⁇ ⁇ 0).
  • the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 30 are aligned substantially perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied to the liquid crystal layer 30.
  • the TFT substrate 10 includes a pixel electrode 11 provided in each of a plurality of pixels, a plurality of scanning wirings (gate bus lines) 12 extending in the row direction, and a plurality of signal wirings (source bus lines) 13 extending in the column direction.
  • the TFT substrate 10 further has a plurality of storage capacitor lines (CS bus lines) 14 extending in the row direction.
  • the pixel electrode 11 is connected to a TFT (Thin Film Transistor) 15 provided in each pixel.
  • the TFT 15 is supplied with a scanning signal from the corresponding scanning wiring 12 and supplied with a display signal (signal voltage) from the corresponding signal wiring 13.
  • the scanning wiring 12 is provided on an insulating transparent substrate (for example, a glass substrate) 10a.
  • auxiliary capacitance wiring 14 is also provided on the transparent substrate 10a.
  • the auxiliary capacitance line 14 is formed of the same conductive film as the scanning line 12.
  • a gate insulating film 16 is provided so as to cover the scanning wiring 12 and the auxiliary capacitance wiring 14.
  • a signal wiring 13 is provided on the gate insulating film 16.
  • An auxiliary capacitance electrode 17 is also provided on the gate insulating film 16.
  • the auxiliary capacitance electrode 17 is formed of the same conductive film as the signal wiring 13.
  • the auxiliary capacitance electrode 17 is electrically connected to the drain electrode of the TFT 15 via the connection electrode 17a.
  • An interlayer insulating film 18 is provided so as to cover the signal wiring 13 and the auxiliary capacitance electrode 17.
  • a pixel electrode 11 is provided on the interlayer insulating film 18.
  • the pixel electrode 11 is connected to the auxiliary capacitance electrode 17 in the contact hole CH formed in the interlayer insulating film 18, and is electrically connected to the TFT 15 via the auxiliary capacitance electrode 17 and the connection electrode 17a. .
  • the same signal voltage is supplied to the pixel electrode 11 and the auxiliary capacitance electrode 17 via the TFT 15.
  • the portion of the auxiliary capacitance line 14 facing the auxiliary capacitance electrode 17 functions as an auxiliary capacitance counter electrode constituting the auxiliary capacitance.
  • a storage capacitor counter voltage (CS voltage) is supplied to the storage capacitor wiring (storage capacitor counter electrode) 14.
  • An alignment film 19 is formed on the outermost surface of the TFT substrate 10 (the surface on the liquid crystal layer 30 side).
  • the alignment film 19 is given a pretilt direction by a photo-alignment process. That is, the alignment film 19 is a photo-alignment film.
  • the counter substrate 20 has a counter electrode 21 that faces the pixel electrode 11.
  • the counter electrode 21 is provided on an insulating transparent substrate (for example, a glass substrate) 20a.
  • An alignment film 29 is formed on the outermost surface of the counter substrate 20 (the surface on the liquid crystal layer 30 side).
  • the alignment film 29 is given a pretilt direction by a photo-alignment process. That is, the alignment film 29 is a photo-alignment film.
  • the counter substrate 20 further includes a color filter layer and a light shielding layer (black matrix).
  • the color filter layer corresponds to the red pixel R, the green pixel G, the blue pixel B, and the yellow pixel Y, a red color filter that transmits red light, a green color filter that transmits green light, and blue light.
  • a blue color filter that transmits light and a yellow color filter that transmits yellow light are included.
  • the liquid crystal display device 100 further includes a pair of polarizing plates 41 and 42.
  • the pair of polarizing plates 41 and 42 are opposed to each other with at least the liquid crystal layer 30 therebetween, and are arranged so that their transmission axes (polarization axes) are substantially orthogonal to each other.
  • the tilt directions of the four liquid crystal domains D1 to D4 included in each pixel form an angle of approximately 45 ° with the transmission axes of the pair of polarizing plates 41 and 42.
  • the liquid crystal display device 100 is a multi-primary color liquid crystal display device that performs display in the 4D-RTN mode.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a region corresponding to two pixels (red pixel R and green pixel G), and is a cross-sectional view taken along line 9A-9A 'in FIG.
  • each of the plurality of auxiliary capacitance lines 14 has a branch portion 14a extending in a direction different from the main body portion (that is, a direction different from the row direction).
  • branch portions 14a are edges (hereinafter referred to as “vertical edges”) of the pixel electrodes 11 of the green pixel G and the yellow pixel Y (that is, the “second type” pixel) substantially parallel to the column direction. Called). Since the branch portion 14a extends from the auxiliary capacitance line 14, the same voltage (CS voltage) as that of the auxiliary capacitance line (auxiliary capacitance counter electrode) 14 is supplied.
  • the half branch portion 14a of the plurality of branch portions 14a extends upward from the auxiliary capacitance line 14.
  • the remaining half branch portion 14 a extends downward from the auxiliary capacitance line 14.
  • two branch portions 14a are provided. Yes.
  • two branch portions 14a are provided corresponding to each of the two vertical edges of the pixel electrode 11 of the yellow pixel Y. It has been.
  • branch portions 14a are provided for one second-type pixel.
  • only the branch portion 14a extending upward from the auxiliary capacitance line 14 or only the branch portion 14a extending downward from the auxiliary capacitance line 14 may be provided.
  • two branch portions 14a are provided for one second-type pixel.
  • each branch portion 14a is not only the vertical edge of the pixel electrode 11 of the second type pixel (green pixel G or yellow pixel Y), but also the first type pixel (red) adjacent thereto.
  • the pixel R or the blue pixel B) is formed so as to overlap with the vertical edge of the pixel electrode 11. Therefore, the branch portion 14a extends not only along the vertical edge of the pixel electrode 11 of the second type pixel but also along the vertical edge of the pixel electrode 11 of the first type pixel. I can say that.
  • the branch portion 14a only needs to extend along the vertical edge of the pixel electrode 11 of the second type pixel, and each branch portion 14a is formed of the second type pixel as shown in FIG.
  • the storage capacitor line 14 extends along the vertical edge (the edge substantially parallel to the column direction) of the pixel electrode 11 of the second type pixel. It has a branch portion 14a. Since the CS voltage (typically the same voltage as the voltage applied to the counter electrode 21) is supplied to the branch part 14a, by providing such a branch part 14a, Even when monochromatic display is performed with a pixel having a smaller width (second type pixel), an equipotential surface generated between adjacent pixel electrodes 11 along the row direction can be sharpened.
  • the CS voltage typically the same voltage as the voltage applied to the counter electrode 21
  • the liquid crystal molecules existing in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 are aligned at an angle close to perpendicular to the substrate surface. For this reason, as in the case of performing white display, the liquid crystal molecules quickly return to the original alignment, thereby suppressing a decrease in response speed.
  • liquid crystal display device 100 since it is possible to suppress a decrease in response speed when performing monochrome display with the second type of pixels, it is possible to suppress the occurrence of colored tailing and to achieve high quality. Display can be made.
  • FIG. 11 is a plan view showing regions corresponding to four pixels (that is, one color display pixel) of the liquid crystal display device 1000.
  • the liquid crystal display device 1000 is different from the liquid crystal display device 100 shown in FIG. 7 and the like in that the auxiliary capacitance line 14 does not have the branch portion 14a.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line 12A-12A 'in FIG. 12B and 12C, the shape of the equipotential surface and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 (the region surrounded by the broken line in FIG. 12A) were calculated.
  • FIG. 12B shows a calculation result when white display is performed
  • FIG. 12C shows a calculation result when monochrome display is performed.
  • the curves in FIGS. 12B and 12C represent equipotential surfaces, and the short line segments represent liquid crystal molecules.
  • the thickness of the gate insulating film 16 is 0.4 ⁇ m
  • the thickness of the interlayer insulating film 18 is 2.3 ⁇ m
  • the thickness of the liquid crystal layer 30 (cell The gap) was 3.4 ⁇ m.
  • the distance between the pixel electrodes 11 was 4.0 ⁇ m
  • the voltage applied to the lit pixel was 7.5V.
  • the equipotential surface between the pixel electrodes 11 is steep. Accordingly, the liquid crystal molecules present in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 are aligned at an angle close to perpendicular to the substrate surface. Therefore, since the energy required for the rotation of the liquid crystal molecules is small, the liquid crystal molecules quickly return to the original alignment.
  • the equipotential surface between the pixel electrodes 11 is gentler (that is, the inclination is smaller) than in the case of white display. Accordingly, the liquid crystal molecules existing in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 (notice the region surrounded by the broken line in FIG. 12C) make a relatively large angle with respect to the substrate normal direction. It has fallen. Therefore, since the energy required for the rotation of the liquid crystal molecules is large, the time required for the liquid crystal molecules to return to the original alignment is long. Therefore, the response speed decreases.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view taken along line 13A-13A 'in FIG. 13B and 13C, the shape of the equipotential surface and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 (the region surrounded by the broken line in FIG. 13A) were calculated.
  • FIG. 13B shows a calculation result when white display is performed
  • FIG. 13C shows a calculation result when monochrome display is performed.
  • the curves in FIGS. 13B and 13C represent equipotential surfaces, and the short line segments represent liquid crystal molecules.
  • the thickness of the gate insulating film 16 is 0.4 ⁇ m
  • the thickness of the interlayer insulating film 18 is 2.3 ⁇ m
  • the thickness (cell gap) of the layer 30 was 3.4 ⁇ m.
  • the distance between the pixel electrodes 11 was 3.0 ⁇ m
  • the width of the branch portion 14a of the auxiliary capacitance wiring 14 was 8.0 ⁇ m
  • the voltage applied to the pixel in the lit state was 7.5V.
  • the equipotential surface is steep between the pixel electrodes 11. Accordingly, the liquid crystal molecules present in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 are aligned at an angle close to perpendicular to the substrate surface. Therefore, since the energy required for the rotation of the liquid crystal molecules is small, the liquid crystal molecules quickly return to the original alignment.
  • the equipotential surface is steep between the pixel electrodes 11 even in the case of monochromatic display. Accordingly, the liquid crystal molecules present in the vicinity of the vertical edge of the pixel electrode 11 (notice the region surrounded by the broken line in FIG. 13C) are aligned at an angle close to perpendicular to the substrate surface. For this reason, as in the case of performing white display, the liquid crystal molecules quickly return to the original alignment, thereby suppressing a decrease in response speed.
  • the liquid crystal display device 100 it is possible to suppress a decrease in response speed when performing a monochrome display with a second type (that is, a relatively small width) of pixels.
  • the branch portion 14a extending along the vertical edge of the pixel electrode 11
  • the signal wiring 13 is arranged as in a general liquid crystal display device, the branch portion 14a and the signal wiring 13 are connected. Since they overlap with each other via the gate insulating film 16, the parasitic capacitance of the signal wiring 13 increases.
  • the plurality of signal wirings 13 are arranged so as not to substantially overlap the branch portion 14a.
  • each signal wiring 13 is disposed so that most of the signal wiring 13 overlaps the pixel electrode 11, and more specifically, the pixel electrode 11 that supplies a signal voltage by itself and a pixel adjacent thereto. It meanders so as to overlap both electrodes 11. Therefore, each signal wiring 13 overlaps the branch portion 14a only at the bent portion. Thus, when the plurality of signal wirings 13 are arranged so as not to substantially overlap the branch portions 14a, an increase in parasitic capacitance of the signal wirings 13 can be suppressed. In this specification, the signal wiring 13 does not substantially overlap the branch portion 14a. Specifically, the ratio of the portion of the entire signal wiring 13 that overlaps the branch portion 14a. It means 5% or less.
  • each pixel electrode 11 has a signal wiring (hereinafter also referred to as “own source”) 13 for supplying a signal voltage to the pixel electrode 11 and the pixel. It overlaps with a signal wiring 13 (hereinafter also referred to as “other source”) 13 for supplying a signal voltage to the pixel electrode 11 adjacent to the electrode 11 with substantially the same area. Therefore, the parasitic capacitance Csd between the source and the drain and the parasitic capacitance Csd between the other source (which supplies a voltage having a polarity opposite to that of the source) and the drain are substantially equal, and the pixel is caused by the parasitic capacitance Csd. Variations in the potential (drain voltage) of the electrode 11 can be offset.
  • the plurality of signal wirings 13 are arranged so as not to overlap the branch portion 14a at all. Since the plurality of signal wirings 13 do not overlap the branch portion 14a, the parasitic capacitance of the signal wiring 13 does not increase.
  • each signal line 13 is substantially the former (first type) of the pixel electrode 11 of the first type pixel and the pixel electrode 11 of the second type pixel.
  • the signal wiring 13 for supplying a signal voltage to the red pixel R and the signal wiring 13 for supplying a signal voltage to the green pixel G are mostly connected to the pixel electrode 11 of the red pixel R. It overlaps with the interlayer insulating film 18 interposed therebetween.
  • the signal wiring 13 for supplying the signal voltage to the red pixel R slightly overlaps the pixel electrode 11 of the yellow pixel Y only in the vicinity of the TFT 15, and the signal wiring 13 for supplying the signal voltage to the green pixel G is Only in the vicinity of the TFT 15 slightly overlaps the pixel electrode 11 of the green pixel G.
  • the signal wiring 13 for supplying the signal voltage to the blue pixel B and the signal wiring 13 for supplying the signal voltage to the yellow pixel Y are both mostly connected to the pixel electrode 11 of the blue pixel B. It overlaps with the interlayer insulating film 18 interposed therebetween.
  • the signal wiring 13 for supplying a signal voltage to the blue pixel B slightly overlaps the pixel electrode 11 of the green pixel G only in the vicinity of the TFT 15, and the signal wiring 13 for supplying the signal voltage to the yellow pixel Y is It slightly overlaps the pixel electrode 11 of the yellow pixel Y only in the vicinity of the TFT 15.
  • the signal wiring 13 is typically formed from a light-shielding conductive material. For this reason, if the signal wiring 13 overlaps the pixel electrode 11, it causes a decrease in the aperture ratio. As shown in FIG. 14, each signal wiring 13 is arranged so as to substantially overlap only the pixel electrode 11 of the first type pixel (that is, a pixel having a relatively large width and a large area). Therefore, the influence on the display quality due to the decrease in the aperture ratio can be reduced.
  • the signal wiring 13 “substantially overlaps only the pixel electrode of the first type pixel” specifically means that the first signal wiring 13 in the entire first wiring It means that the ratio of the portion overlapping the pixel electrode of the type pixel is 95% or more larger than the ratio of the portion overlapping the pixel electrode of the second type pixel.
  • Each signal line 13 may be arranged so as to overlap only the former of the pixel electrode 11 of the first type pixel and the pixel electrode 11 of the second type pixel and not overlap the latter at all. Good.
  • each pixel electrode 11 has a signal wiring (own source) 13 for supplying a signal voltage to the pixel electrode 11 and a signal to the pixel electrode 11 adjacent to the pixel electrode 11. It overlaps with a signal wiring (other source) 13 for supplying a voltage with an almost same area. Therefore, the parasitic capacitance Csd between its own source and drain and the parasitic capacitance Csd between the other source and drain are almost equal, and the fluctuation of the potential (drain voltage) of the pixel electrode 11 caused by the parasitic capacitance Csd is canceled out. can do.
  • first type pixel and the second type pixel are alternately arranged along the row direction, but the first type pixel and the second type pixel are illustrated as examples.
  • the arrangement of the type pixels is not limited to this.
  • FIG. 15 shows another example of the arrangement of the first type pixel and the second type pixel.
  • a plurality of pixels in the color display pixel CP are arranged in the order of red pixel R, yellow pixel Y, green pixel G, and blue pixel B from the left side to the right side. That is, the first type pixel, the second type pixel, the second type pixel, and the first type pixel are arranged from the left side to the right side.
  • a plurality of second type pixels green pixel G and yellow pixel Y
  • the branch portion 14a When the branch portion 14a is extended from the auxiliary capacitance wiring 14, there is a possibility that the possibility of leakage between pixels is increased. In addition, there may be a variation in auxiliary capacity due to a variation during production. As shown in FIG. 15, when the plurality of second-type pixels are arranged so as to be continuous in the row direction in the color display pixel CP, the number of locations where the branch portions 14a are to be provided can be reduced. it can. For example, in the arrangement shown in FIG. 7 or the like, it is necessary to provide the branch portions 14a between all the pixel electrodes 11 in each pixel row. However, in the arrangement shown in FIG. 15, the blue pixel B and the red pixel R ( It is not necessary to provide the branch portion 14a between them (both are pixels of the first type). Therefore, it is possible to reduce the possibility of leakage between pixels and the occurrence of variations in auxiliary capacitance.
  • the liquid crystal display device in this embodiment can perform multi-pixel driving (pixel division driving).
  • multi-pixel driving the problem that the ⁇ characteristic (gamma characteristic) observed from the front direction is different from the ⁇ characteristic observed from the oblique direction, that is, the viewing angle dependency of the ⁇ characteristic is improved.
  • the ⁇ characteristic is the gradation dependency of display luminance.
  • one pixel is composed of a plurality of sub-pixels that can display different luminances, and a predetermined luminance corresponding to a display signal input to the pixels is displayed.
  • multi-pixel driving is a technique for improving the viewing angle dependency of the ⁇ characteristics of pixels by combining different ⁇ characteristics of a plurality of sub-pixels.
  • FIG. 16 shows a liquid crystal display device 200 according to this embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view showing a region corresponding to one color display pixel (four pixels of red pixel R, green pixel G, blue pixel B, and yellow pixel Y) of the liquid crystal display device 200.
  • Each pixel of the liquid crystal display device 200 has a plurality of sub-pixels sp1 and sp2 that can apply different voltages to the liquid crystal layer in each pixel.
  • a plurality (specifically two) of sub-pixels sp1 and sp2 are arranged along the column direction. Although two subpixels sp1 and sp2 are illustrated here, each pixel may have three or more subpixels.
  • the pixel electrode 11 of each pixel has two subpixel electrodes 11A and 11B so as to correspond to the two subpixels sp1 and sp2.
  • the two subpixel electrodes 11A and 11B are connected to the corresponding TFTs 15A and 15B, respectively.
  • the gate electrodes of the two TFTs 15A and 15B are connected to the common scanning wiring 12, and are on / off controlled by the same gate signal.
  • the source electrodes of the two TFTs 15A and 15B are connected to a common signal line 13.
  • An auxiliary capacitor is provided for each of the two sub-pixels sp1 and sp2.
  • the auxiliary capacitance electrode 17 constituting the auxiliary capacitance of one subpixel sp1 is electrically connected to the drain electrode of the TFT 15A, and the auxiliary capacitance electrode 17 constituting the auxiliary capacitance of the other subpixel sp2 is connected to the drain of the TFT 15B. It is electrically connected to the electrode.
  • the storage capacitor counter electrode 14b constituting the storage capacitor of the sub-pixel sp1 is electrically connected to the storage capacitor line 14A, and the storage capacitor counter electrode 14b forming the storage capacitor of the sub-pixel sp2 is connected to the storage capacitor line 14B. Is electrically connected.
  • the storage capacitor counter electrode 14b of the subpixel sp1 and the storage capacitor counter electrode 14b of the subpixel sp2 are independent from each other, and different voltages (CS voltages) are supplied from the storage capacitor lines 14A and 14B, respectively.
  • CS voltages different voltages supplied to the storage capacitor counter electrode 14b
  • the effective voltage applied to the liquid crystal layer 30 of the sub-pixel sp1 and the liquid crystal layer 30 of the sub-pixel sp2 is made different by using capacitive division. Accordingly, the display luminance can be different between the sub-pixel sp1 and the sub-pixel sp2.
  • each pixel of the liquid crystal display device 200 has the same quadrant alignment structure as any of the pixels P1 to P4 shown in FIGS. From the viewpoint of viewing angle characteristics, it is more preferable that each of the sub-pixel sp1 and the sub-pixel sp2 has a quadrant alignment structure.
  • the green pixels G and the yellow pixels Y are arranged in the row directions rather than the widths of the red pixels R and the blue pixels B in the row directions.
  • the width is small. That is, the red pixel R and the blue pixel B are “first type” pixels, and the green pixel G and the yellow pixel Y are “second type” pixels.
  • each of the auxiliary capacitance lines 14A and 14B is arranged in the column direction of the pixel electrode 11 of the green pixel G and the yellow pixel Y (that is, the “second type” pixel). It has the branch part 14a extended along the substantially parallel edge (vertical edge). Therefore, similarly to the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment, it is possible to suppress a decrease in response speed when performing monochrome display with the second type of pixels, and thus it is possible to suppress the occurrence of colored tailing. High-quality display can be performed.
  • the red pixel R and the blue pixel B are the first type pixels and the green pixel G and the yellow pixel Y are the second type pixels is exemplified. Is not limited to this. Which pixel has a relatively large width (that is, which pixel has a relatively large area) may be appropriately determined in accordance with the application, specifications, and the like of the liquid crystal display device.
  • a configuration in which a plurality of pixels are arranged in one row and a plurality of columns in the color display pixel CP is illustrated.
  • a plurality of pixels may be arranged in a plurality of rows and a plurality of columns.
  • a red pixel R as a first type pixel and a green pixel G as a second type pixel are alternately arranged in a pixel row, and the pixel row adjacent to the red pixel R is the first type pixel.
  • Blue pixels B that are one type of pixel and yellow pixels Y that are a second type of pixel are alternately arranged. Therefore, four pixels are arranged in 2 rows and 2 columns in the color display pixel CP.
  • the number of the plurality of pixels constituting the color display pixel CP is not limited to four.
  • the present invention is widely used in a liquid crystal display device in which the color display pixel CP includes four or more pixels that display different colors.
  • the color display pixel CP may be configured by five pixels, or may be configured by six pixels as in the liquid crystal display device 400 illustrated in FIG.
  • the color display pixel CP includes a cyan pixel C that displays cyan and a magenta pixel M that displays magenta in addition to the red pixel R, green pixel G, blue pixel B, and yellow pixel Y. .
  • the type (combination) of the pixels constituting the color display pixel CP is not limited to the above example.
  • the color display pixel CP when the color display pixel CP is configured by four pixels, the color display pixel CP may be configured by the red pixel R, the green pixel G, the blue pixel B, and the cyan pixel C, or the red pixel R, the green pixel
  • the color display pixel CP may be configured by G, the blue pixel B, and the magenta pixel M.
  • the color display pixel CP may be configured by a red pixel R, a green pixel G, a blue pixel B, and a white pixel W that displays white.
  • a color filter that is colorless and transparent that is, transmits white light
  • the added primary color is white, the effect of widening the color reproduction range cannot be obtained, but the display luminance of one color display pixel CP can be improved.
  • the auxiliary capacitance line has the vertical edge of the pixel electrode of the second type pixel (the pixel having a relatively small width). By having the branch part extended along the line, it is possible to suppress a decrease in response speed when performing monochrome display with the second type pixel.
  • the color display pixel CP includes only the first type pixel and the second type pixel, that is, there are two types of pixel widths along the row direction in the color display pixel CP.
  • the width of the pixel along the row direction may be three or more types.
  • the color display pixel CP includes a first type pixel whose width along the row direction is a predetermined first width, and a second width whose width along the row direction is smaller than the first width.
  • the pixel further includes a “third type” pixel having a width along the row direction smaller than the first width and larger than the second width. Also good.
  • the present invention when a 4D-RTN mode is adopted in a multi-primary color liquid crystal display device in which a plurality of pixels constituting a color display pixel include pixels having different widths from other pixels, Decrease in display quality due to a decrease in response speed can be suppressed.
  • the liquid crystal display device according to the present invention is suitably used for applications that require high quality display such as television receivers.

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Abstract

 液晶表示装置(100)のカラー表示画素(CP)は、互いに異なる色を表示する4つ以上の画素によって構成される。液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層(30)と、液晶層を介して互いに対向する第1基板(10)および第2基板(20)とを備える。第1基板は、行方向に延びる複数の走査配線(12)と、列方向に延びる複数の信号配線(13)と、行方向に延びる複数の補助容量配線(14)と、各画素に設けられた画素電極(11)とを有する。カラー表示画素を構成する4つ以上の画素は、行方向に沿った幅が所定の第1の幅(W1)である第1のタイプの画素と、行方向に沿った幅が第1の幅よりも小さい第2の幅(W2)である第2のタイプの画素とを含む。複数の補助容量配線のそれぞれは、第2のタイプの画素の画素電極の、列方向に略平行なエッジに沿って延設された枝部(14a)を有する。

Description

液晶表示装置
 本発明は、液晶表示装置に関し、特に、4つ以上の原色を用いて表示を行う多原色液晶表示装置に関する。
 液晶表示装置の表示特性が改善され、テレビジョン受像機などへの利用が進んでいる。液晶表示装置の視野角特性は向上したものの、さらなる改善が望まれている。特に、垂直配向型の液晶層を用いた液晶表示装置(VAモードの液晶表示装置と呼ばれることもある。)の視野角特性を改善する要求は強い。
 現在、テレビ等の大型表示装置に用いられているVAモードの液晶表示装置には、視野角特性を改善するために、1つの画素に複数の液晶ドメインを形成する配向分割構造が採用されている。配向分割構造を形成する方法としては、MVAモードが主流である。MVAモードは、例えば特許文献1に開示されている。
 MVAモードでは、垂直配向型液晶層を挟んで対向する一対の基板のそれぞれの液晶層側に配向規制構造を設けることによって、各画素内に配向方向(チルト方向)が異なる複数の液晶ドメイン(典型的には配向方向は4種類)が形成される。配向規制構造としては、電極に設けたスリット(開口部)や、リブ(突起構造)が用いられ、液晶層の両側から配向規制力が発揮される。
 しかしながら、スリットやリブを用いると、従来のTNモードで用いられていた配向膜によってプレチルト方向を規定した場合と異なり、スリットやリブが線状であることから、液晶分子に対する配向規制力が画素内で不均一となるため、応答速度に分布が生じるという問題がある。また、スリットやリブを設けた領域の光透過率が低下するので、表示輝度が低下するという問題もある。
 上述の問題を回避するためには、VAモードの液晶表示装置についても、配向膜でプレチルト方向を規定することによって配向分割構造を形成することが好ましい。そのようにして配向分割構造が形成されたVAモードの液晶表示装置を、本願出願人は、特許文献2に提案している。
 特許文献2に開示されている液晶表示装置では、配向膜でプレチルト方向を規定することによって、4分割配向構造が形成される。つまり、液晶層に電圧が印加されたときに、1つの画素内に4つの液晶ドメインが形成される。このような4分割配向構造を、単に4D構造と呼ぶこともある。
 また、特許文献2に開示されている液晶表示装置では、液晶層を介して対向する一対の配向膜のうちの一方の配向膜によって規定されるプレチルト方向と、他方の配向膜によって規定されるプレチルト方向とは互いに略90°異なっている。そのため、電圧印加時には、液晶分子はツイスト配向をとる。このように、プレチルト方向(配向処理方向)が互いに直交するように設けられた一対の垂直配向膜を用いることによって液晶分子がツイスト配向をとるVAモードは、VATN(Vertical Alignment Twisted Nematic)モードあるいはRTN(Reverse Twisted Nematic)モードと呼ばれることもある。既に説明したように、特許文献2の液晶表示装置では4D構造が形成されることから、本願出願人は、特許文献2の液晶表示装置の表示モードを4D-RTNモードと呼んでいる。
 液晶分子のプレチルト方向を配向膜に規定させる具体的な方法としては、特許文献2にも記載されているように、光配向処理を行う方法が有望視されている。光配向処理は、非接触で処理できるので、ラビング処理のように摩擦による静電気の発生が無く、歩留まりを向上させることができる。
 また、近年、上述したような視野角特性の改善に加え、液晶表示装置の色再現範囲(表示可能な色の範囲)の拡大が望まれている。一般的な液晶表示装置では、光の三原色である赤、緑、青を表示する3つの画素によって1つのカラー表示画素が構成されており、そのことによってカラー表示が可能になっている。これに対し、特許文献3に開示されているような、表示に用いる原色の数を4つ以上に増やすことによって液晶表示装置の色再現範囲を広くする手法が提案されている。
 例えば、図20に示す液晶表示装置600のように、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yの4つの画素によって1つのカラー表示画素CPを構成することにより、色再現範囲を広くすることができる。あるいは、図21に示す液晶表示装置700のように、赤画素R、緑画素G、青画素B、シアン画素Cおよび黄画素Yの5つの画素によって1つのカラー表示画素CPを構成してもよいし、図22に示す液晶表示装置800のように、赤画素R、緑画素G、青画素B、シアン画素C、マゼンタ画素Mおよび黄画素Yの6つの画素によって1つのカラー表示画素CPを構成してもよい。4つ以上の原色を用いることにより、三原色を用いて表示を行う従来の液晶表示装置よりも色再現範囲を広くすることができる。4つ以上の原色を用いて表示を行う液晶表示装置は、多原色液晶表示装置と呼ばれる。
 多原色液晶表示装置では、カラー表示画素を構成する複数の画素のうちの一部の画素のサイズが、他の画素のサイズと異なるように設定されることがある。例えば特許文献4には、カラー表示画素を構成する複数の画素のうちで赤画素のサイズがもっとも大きい液晶表示装置が提案されている。
特開平11-242225号公報 国際公開第2006/132369号 特表2004-529396号公報 国際公開第2007/148519号
 本願発明者は、多原色液晶表示装置への4D-RTNモードの採用を検討した。その結果、特定の構成を有する多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用すると、表示品位の低下が発生することがわかった。具体的には、1つのカラー表示画素内に他の画素と幅の異なる画素が含まれていると、相対的に幅の小さい画素で単色表示を行う際、応答速度の低下が顕著に発生してしまうことがわかった。
 ここで、図23に示す液晶表示装置900を例として、上述した応答速度の低下をより具体的に説明する。液晶表示装置900のカラー表示画素CPは、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yによって構成されている。液晶表示装置900では、図23に示すように、赤画素Rおよび青画素Bの幅が相対的に大きく、緑画素Gおよび黄画素Yの幅が相対的に小さい。
 図24に、液晶表示装置900に4D-RTNモードを用いた場合の応答速度の例を示す。図24には、黒表示状態(カラー表示画素CPを構成するすべての画素が最低階調を表示している状態)からカラー表示画素CPを構成するすべての画素に最高階調に対応する電圧(最高階調電圧)を印加したときの時間(msec)と輝度レベルとの関係が示されている(図中に「黒→白」と表記されている曲線)。また、図24には、黒表示状態から赤画素Rのみに最高階調電圧を印加したとき、黒表示状態から緑画素Gのみに最高階調電圧を印加したとき、黒表示状態から青画素Bのみに最高階調電圧を印加したときおよび黒表示状態から黄画素Yのみに最高階調電圧を印加したときについても、時間(msec)と輝度レベルとの関係が示されている(それぞれ図中に「黒→赤」、「黒→緑」、「黒→青」、「黒→黄」と表記されている曲線)。
 図24から、単色表示の場合、白表示の場合よりも応答速度が低下することがわかる。特に、緑表示の場合および黄表示の場合、応答速度の低下が顕著である。そのため、原色に近い色のスクロールで尾引きがひどく、表示品位が低下してしまう。
 このように、多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用すると、相対的に幅の小さい画素(図24の例では、緑画素Gおよび黄画素Y)で応答速度の低下が顕著に発生する。そのため、視認性の高い色付いた尾引きが発生し、表示品位が低下してしまう。
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カラー表示画素を構成する複数の画素に他の画素と幅の異なる画素が含まれている多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用したときの、幅の小さい画素での応答速度の低下に起因する表示品位の低下を抑制することにある。
 本発明による液晶表示装置は、複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、互いに異なる色を表示する4つ以上の画素がカラー表示画素を構成する液晶表示装置であって、垂直配向型の液晶層と、前記液晶層を介して互いに対向する第1基板および第2基板と、を備え、前記第1基板は、行方向に延びる複数の走査配線と、列方向に延びる複数の信号配線と、行方向に延びる複数の補助容量配線と、前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極と、を有し、前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、行方向に沿った幅が所定の第1の幅である第1のタイプの画素と、行方向に沿った幅が前記第1の幅よりも小さい第2の幅である第2のタイプの画素とを含み、前記複数の補助容量配線のそれぞれは、前記第2のタイプの画素の前記画素電極の、列方向に略平行なエッジに沿って延設された枝部を有する。
 ある好適な実施形態において、前記複数の信号配線は、前記枝部に実質的に重ならないように配置されている。
 ある好適な実施形態において、前記第1のタイプの画素と、前記第2のタイプの画素とは、行方向に沿って互いに隣接しており、前記第1のタイプの画素に信号電圧を供給するための信号配線および前記第2のタイプの画素に信号電圧を供給するための信号配線のそれぞれは、前記第1のタイプの画素の前記画素電極および前記第2のタイプの画素の前記画素電極のうちの、実質的に前記第1のタイプの画素の前記画素電極のみに重なるように配置されている。
 ある好適な実施形態において、前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、前記第2のタイプの画素を複数含み、前記複数の第2のタイプの画素は、前記カラー表示画素内で行方向に沿って連続するように配置されている。
 ある好適な実施形態において、前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、赤を表示する赤画素、緑を表示する緑画素および青を表示する青画素を含む。
 ある好適な実施形態において、前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、黄を表示する黄画素をさらに含む。
 ある好適な実施形態において、前記赤画素および前記青画素は、それぞれ前記第1のタイプの画素であり、前記緑画素および前記黄画素は、それぞれ前記第2のタイプの画素である。
 ある好適な実施形態において、前記第1基板は、前記液晶層側の表面に設けられた第1配向膜をさらに有し、前記第2基板は、前記液晶層側の表面に設けられた第2配向膜を有し、前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層に電圧が印加されたときの前記液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が予め決められた第1方向である第1液晶ドメインと、第2方向である第2液晶ドメインと、第3方向である第3液晶ドメインと、第4方向である第4液晶ドメインと、を有し、前記第1方向、第2方向、第3方向および第4方向は、任意の2つの方向の差が90°の整数倍に略等しい4つの方向である。
 ある好適な実施形態において、前記第1液晶ドメイン、第2液晶ドメイン、第3液晶ドメインおよび第4液晶ドメインは、それぞれ他の液晶ドメインと隣接し、かつ、2行2列のマトリクス状に配置されている。
 ある好適な実施形態において、前記第1液晶ドメイン、第2液晶ドメイン、第3液晶ドメインおよび第4液晶ドメインは、前記チルト方向が隣接する液晶ドメイン間で略90°異なるように配置されている。
 ある好適な実施形態において、表示面における水平方向の方位角を0°とするとき、前記第1方向は略45°、略135°、略225°または略315°である。
 ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記液晶層を介して互いに対向し、それぞれの透過軸が互いに略直交するように配置された一対の偏光板をさらに備え、前記第1方向、第2方向、第3方向および第4方向は、前記一対の偏光板の前記透過軸と略45°の角をなす。
 ある好適な実施形態において、前記液晶層は、負の誘電異方性を有する液晶分子を含み、前記第1配向膜によって規定されるプレチルト方向と、前記第2配向膜によって規定されるプレチルト方向とは互いに略90°異なる。
 ある好適な実施形態において、前記第1配向膜によって規定されるプレチルト角と、前記第2配向膜によって規定されるプレチルト角とは互いに略等しい。
 ある好適な実施形態において、前記第1配向膜および前記第2配向膜のそれぞれは、光配向膜である。
 本発明によれば、カラー表示画素を構成する複数の画素に他の画素と幅の異なる画素が含まれている多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用したときの、幅の小さい画素での応答速度の低下に起因する表示品位の低下を抑制することができる。
4分割配向構造を有する画素の例を示す図である。 図1に示した画素の配向分割方法を説明するための図であり、(a)はTFT基板側のプレチルト方向を示し、(b)はCF基板側のプレチルト方向を示し、(c)は液晶層に電圧を印加したときのチルト方向および暗い領域を示している。 画素の他の配向分割方法を説明するための図であり、(a)はTFT基板側のプレチルト方向を示し、(b)はCF基板側のプレチルト方向を示し、(c)は液晶層に電圧を印加したときのチルト方向および暗い領域を示している。 画素の他の配向分割方法を説明するための図であり、(a)はTFT基板側のプレチルト方向を示し、(b)はCF基板側のプレチルト方向を示し、(c)は液晶層に電圧を印加したときのチルト方向および暗い領域を示している。 画素の他の配向分割方法を説明するための図であり、(a)はTFT基板側のプレチルト方向を示し、(b)はCF基板側のプレチルト方向を示し、(c)は液晶層に電圧を印加したときのチルト方向および暗い領域を示している。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図であり、1つのカラー表示画素(4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図であり、図7中の8A-8A’線に沿った断面図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図であり、図7中の9A-9A’線に沿った断面図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図であり、1つのカラー表示画素(4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。 比較例の液晶表示装置1000を模式的に示す図であり、1つのカラー表示画素(4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。 (a)は、図11中の12A-12A’線に沿った断面図である。(b)および(c)は、画素電極の垂直エッジ近傍((a)中の破線で囲まれた領域)における等電位面の形状および液晶分子の配向方向を計算した結果を示す図であり、(b)は白表示を行った場合の計算結果を示し、(c)は単色表示を行った場合の計算結果を示す。 (a)は、図7中の13A-13A’線に沿った断面図である。(b)および(c)は、画素電極の垂直エッジ近傍((a)中の破線で囲まれた領域)における等電位面の形状および液晶分子の配向方向を計算した結果を示す図であり、(b)は白表示を行った場合の計算結果を示し、(c)は単色表示を行った場合の計算結果を示す。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図であり、1つのカラー表示画素(4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置100を模式的に示す図であり、1つのカラー表示画素(4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置200を模式的に示す図であり、1つのカラー表示画素(4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置300を模式的に示す図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置400を模式的に示す図である。 本発明の好適な実施形態における液晶表示装置500を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置600を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置700を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置800を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置900を模式的に示す図である。 図23に示す液晶表示装置900に4D-RTNモードを用いた場合の応答速度(時間(msec)と輝度レベルとの関係)を示すグラフである。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明は、多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用する場合に広く用いられる。4D-RTNモードは、既に説明したように、各画素に4分割配向構造(4D構造)が形成されるRTNモード(VATNモード)であり、4D-RTNモードを採用した液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層を備える。
 本願明細書において、「垂直配向型の液晶層」とは、電圧無印加時に液晶分子が基板面(あるいは配向膜の表面)に対して略85°以上の角度で配向する液晶層を指す。垂直配向型の液晶層に含まれる液晶分子は、負の誘電異方性を有する。垂直配向型の液晶層と、液晶層を介して互いに対向するようにクロスニコルに配置された(つまりそれぞれの透過軸が互いに略直交するように配置された)一対の偏光板とを組み合わせることにより、ノーマリブラックモードの表示が行われる。
 また、本願明細書において、「画素」とは、表示において特定の階調を表現する最小の単位を指し、表示に用いられる原色(赤、緑、青など)のそれぞれの階調を表現する単位に対応する(「ドット」とも呼ばれる。)。複数の画素の組み合わせが、カラー表示を行うための最小単位である1つの「カラー表示画素」を構成(規定)する。また、「サブ画素」とは、1つの画素に複数個含まれ、互いに異なる輝度を表示できる単位であって、1つの画素に入力される表示信号電圧に対する所定の輝度(階調)を当該複数のサブ画素によって表示するものをいう。
 「プレチルト方向」とは、配向膜によって規定される液晶分子の配向方向であって、表示面内の方位角方向を指す。また、このとき液晶分子が配向膜の表面となす角を「プレチルト角」と呼ぶ。なお、配向膜に対し、所定の向きのプレチルト方向を規定する能力を発現させるための処理を行うことを、本願明細書では「配向膜にプレチルト方向を付与する」と表現し、また、配向膜によって規定されるプレチルト方向を単に「配向膜のプレチルト方向」と呼ぶこともある。
 液晶層を介して対向する一対の配向膜によるプレチルト方向の組み合わせを変えることによって、4分割配向構造を形成することができる。4分割された画素は、4つの液晶ドメインを有する。
 それぞれの液晶ドメインは、液晶層に電圧が印加されたときの液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向(「基準配向方向」ということもある。)で特徴付けられ、このチルト方向(基準配向方向)が各ドメインの視角依存性に支配的な影響を与える。このチルト方向も方位角方向である。方位角方向の基準は、表示面の水平方向とし、左回りを正とする(表示面を時計の文字盤に例えると3時方向を方位角0°として、反時計回りを正とする)。4つの液晶ドメインのチルト方向が、任意の2つの方向の差が90°の整数倍に略等しい4つの方向(例えば、12時方向、9時方向、6時方向、3時方向)となるように設定することによって、視野角特性が平均化され、良好な表示を得ることができる。また、視野角特性の均一さの観点からは、4つの液晶ドメインの画素内に占める面積を互いに略等しくすることが好ましい。具体的には、4つの液晶ドメインの内の最大の液晶ドメインの面積と最小の液晶ドメインの面積との差が、最大の面積の25%以下であることが好ましい。
 以下の実施形態で例示する垂直配向型の液晶層は、誘電異方性が負の液晶分子(誘電異方性が負のネマチック液晶材料)を含み、一方の配向膜によって規定されるプレチルト方向と、他方の配向膜によって規定されるプレチルト方向とは互いに略90°異なっており、これら2つのプレチルト方向の中間の方向にチルト方向(基準配向方向)が規定されている。液晶層に電圧を印加したときには、液晶分子は配向膜の配向規制力に従ってツイスト配向をとる。液晶層には、必要に応じてカイラル剤が添加されていてもよい。
 一対の配向膜のそれぞれによって規定されるプレチルト角は互いに略等しいことが好ましい。プレチルト角が略等しいことにより、表示輝度特性を向上させることができるという利点が得られる。特に、プレチルト角の差を1°以内にすることによって、液晶層の中央付近の液晶分子のチルト方向(基準配向方向)を安定に制御することが可能となり、表示輝度特性を向上させることができる。これは、上記プレチルト角の差が1°を超えると、チルト方向が液晶層内の位置によってばらつき、その結果、透過率がばらつく(すなわち所望の透過率よりも低い透過率となる領域が形成される)ためと考えられる。
 配向膜へのプレチルト方向の付与は、光配向処理によって行われる。感光性基を含む光配向膜を用いることによって、プレチルト角のばらつきを1°以下に制御することができる。感光性基としては、4-カルコン基、4’-カルコン基、クマリン基、及び、シンナモイル基からなる群より選ばれる少なくとも一つの感光性基を含むことが好ましい。
 (実施形態1)
 本実施形態の説明に先立ち、4D-RTNモードにおいて画素を配向分割する方法と、多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用した場合の問題点(単色表示を行う際に応答速度が低下する理由)を説明する。
 図1に、4分割配向構造(4D構造)を有する画素P1を示す。なお、図1には、説明の簡単さのために、略正方形の画素電極に対応する略正方形の画素P1を示しているが、画素の形状に制限はない。例えば、画素P1は略長方形であってもよい。
 画素P1は、図1に示すように、4つの液晶ドメインD1、D2、D3およびD4を有する。図1では、液晶ドメインD1、D2、D3およびD4の面積は互いに等しく、図1に示す例は、視野角特性上最も好ましい4D構造の例である。4つの液晶ドメインD1、D2、D3およびD4は、2行2列のマトリクス状に配置されている。
 液晶ドメインD1、D2、D3およびD4のそれぞれのチルト方向(基準配向方向)をt1、t2、t3およびt4とすると、これらは、任意の2つの方向の差が90°の整数倍に略等しい4つの方向である。表示面における水平方向の方位角(3時方向)を0°とすると、液晶ドメインD1のチルト方向t1は略225°、液晶ドメインD2のチルト方向t2は略315°、液晶ドメインD3のチルト方向t3は略45°、液晶ドメインD4のチルト方向t4は略135°方向である。つまり、液晶ドメインD1、D2、D3およびD4は、それぞれのチルト方向が、隣接する液晶ドメイン間で略90°異なるように配置されている。
 なお、ここで、液晶層を介して互いに対向する一対の偏光板は、透過軸(偏光軸)が互いに略直交するように配置されており、より具体的には、一方の透過軸が表示面の水平方向に略平行で、他方の透過軸が表示面の垂直方向に略平行となるように配置されている。従って、チルト方向t1、t2、t3およびt4は、一対の偏光板の透過軸と略45°の角をなす。以下、特に示さない限り、偏光板の透過軸の配置は上述した配置と同じである。
 図1に示した画素P1の4D構造は、図2に示すようにして得ることができる。図2(a)、(b)および(c)は、図1に示した画素P1の配向分割方法を説明するための図である。図2(a)は、TFT基板(下側基板)に設けられている配向膜のプレチルト方向PA1およびPA2を示し、図2(b)は、カラーフィルタ(CF)基板(上側基板)に設けられている配向膜のプレチルト方向PB1およびPB2を示している。また、図2(c)は、液晶層に電圧を印加したときのチルト方向を示している。これらの図では、観察者側から見たときの液晶分子の配向方向を模式的に示しており、円錐状に示した液晶分子の底面側の端部が観察者に近いように、液晶分子がチルトしていることを示している。
 TFT基板側の領域(1つの画素P1に対応する領域)は、図2(a)に示すように、左右に2分割されており、それぞれの領域(左側の領域と右側の領域)の垂直配向膜に反平行なプレチルト方向PA1およびPA2が付与されるように配向処理されている。具体的には、矢印で示した方向から紫外線を斜め照射することによって光配向処理が行われている。左側の領域に光照射を行う際には、フォトマスクの遮光部によって右側の領域は遮光されており、右側の領域に光照射を行う際には、同様に左側の領域が遮光されている。
 CF基板側の領域(1つの画素P1に対応する領域)は、図2(b)に示すように、上下に2分割されており、それぞれの領域(上側の領域と下側の領域)の垂直配向膜に反平行なプレチルト方向PB1およびPB2が付与されるように配向処理されている。具体的には、矢印で示した方向から紫外線を斜め照射することによって光配向処理が行われている。上側の領域に光照射を行う際には、フォトマスクの遮光部によって下側の領域は遮光されており、下側の領域に光照射を行う際には、同様に上側の領域が遮光されている。
 図2(a)および(b)に示したように配向処理がなされたTFT基板およびCF基板を貼り合わせることによって、図2(c)に示すように配向分割された画素P1を形成することができる。図2(a)、(b)および(c)からわかるように、液晶ドメインD1~D4のそれぞれについて、TFT基板の配向膜のプレチルト方向と、CF基板の配向膜のプレチルト方向とは互いに略90°異なっており、これら2つのプレチルト方向の中間の方向にチルト方向(基準配向方向)が規定されている。また、液晶ドメインD1~D4のそれぞれについて、上下の配向膜によるプレチルト方向の組み合わせが他の液晶ドメインと異なっており、そのことによって、1つの画素P1内で4つのチルト方向が実現されている。
 4D-RTNモードにおける画素P1内では、ある中間調(あるいは最高階調)を表示するときに、図2(c)に示すように、表示すべき階調よりも暗い領域DRが形成される。この暗い領域DRは、液晶ドメインD1、D2、D3およびD4間の境界に位置する十字状の暗線(十字状部分)CLと、画素電極のエッジ近傍においてエッジに略平行に延びる直線状の暗線(直線状部分)SLとを有し、全体として略卍状である。
 十字状の暗線CLは、液晶ドメイン間で配向が連続的になるように、液晶分子が液晶ドメイン同士の境界で偏光板の透過軸に平行または直交するように配向することによって形成される。また、エッジ近傍の直線状の暗線SLは、液晶ドメインが近接する画素電極のエッジに、それに直交し画素電極の内側に向かう方位角方向が液晶ドメインのチルト方向(基準配向方向)と90°超の角をなすエッジ部が存在すると、形成される。これは、液晶ドメインのチルト方向と画素電極のエッジに生成される斜め電界による配向規制力の方向が互いに対向する成分を有することになるために、この部分で液晶分子が偏光板の透過軸に平行または直交するように配向するためと考えられる。
 なお、1つの画素を4つの液晶ドメインD1~D4に配向分割する方法(つまり画素内での液晶ドメインD1~D4の配置)は、図1および図2の例に限定されない。
 例えば、図3(a)および(b)に示すように配向処理がなされたTFT基板およびCF基板を貼り合わせることによって、図3(c)に示すように配向分割された画素P2を形成することができる。画素P2は、画素P1と同様、4つの液晶ドメインD1~D4を有する。液晶ドメインD1~D4のそれぞれのチルト方向は、画素P1の液晶ドメインD1~D4と同じである。
 ただし、画素P1では、液晶ドメインD1~D4が左上、左下、右下、右上の順に(つまり左上から反時計回りに)配置されているのに対し、画素P2では、液晶ドメインD1~D4は、右下、右上、左上、左下の順に(つまり右下から反時計回りに)配置されている。これは、画素P1と画素P2とでは、TFT基板の左側領域および右側領域とCF基板の上側領域および下側領域のそれぞれについて、プレチルト方向が反対だからである。
 また、図4(a)および(b)に示すように配向処理がなされたTFT基板およびCF基板を貼り合わせることによって、図4(c)に示すように配向分割された画素P3を形成することができる。画素P3は、画素P1と同様、4つの液晶ドメインD1~D4を有する。液晶ドメインD1~D4のそれぞれのチルト方向は、画素P1の液晶ドメインD1~D4と同じである。
 ただし、画素P3では、液晶ドメインD1~D4は、右上、右下、左下、左上の順に(つまり右上から時計回りに)配置されている。これは、画素P1と画素P3とでは、TFT基板の左側領域および右側領域について、プレチルト方向が反対だからである。
 また、図5(a)および(b)に示すように配向処理がなされたTFT基板およびCF基板を貼り合わせることによって、図5(c)に示すように配向分割された画素P4を形成することができる。画素P4は、画素P1と同様、4つの液晶ドメインD1~D4を有する。液晶ドメインD1~D4のそれぞれのチルト方向は、画素P1の液晶ドメインD1~D4と同じである。
 ただし、画素P4では、液晶ドメインD1~D4は、左下、左上、右上、右下の順に(つまり左下から時計回りに)配置されている。これは、画素P1と画素P4とでは、CF基板の上側領域および下側領域について、プレチルト方向が反対だからである。
 上述したように、画素内における液晶ドメインD1~D4の配置としては、種々の配置を採用することができる。図2~図5に示しているように、液晶ドメインD1~D4の配置が異なると、エッジ近傍の暗線SLの発生パターンが異なり、そのため、暗い領域DRの全体形状が異なる。図2および図3に示した画素P1およびP2では、暗い領域DRが略卍状であるのに対し、図4および図5に示した画素P3およびP4では、暗い領域DRは略8の字状(垂直方向から傾斜した8の字状)である。
 次に、4D-RTNモードを単純に採用した多原色液晶表示装置(例えば図23に示した液晶表示装置900)において、相対的に幅の小さい画素で単色表示を行う際に図24を参照しながら説明したような応答速度の低下が顕著に発生する理由を説明する。
 応答速度の低下は、電圧印加時に発生する配向不良に起因している。画素による表示階調が最低階調から最高階調に遷移する際、つまり、液晶層への印加電圧が最低階調に対応する電圧(例えば約0V)から最高階調に対応する電圧(例えば約7V)に変化する際、一部の液晶分子は、画素電極のエッジに生成される斜め電界による配向規制力を受け、本来の配向方向(図1に示したチルト方向t1~t4)とは異なる方向に倒れる。このとき液晶分子が倒れる方向は、偏光板の透過軸に平行かまたは直交するので、そのような方向に倒れた液晶分子は、透過率の低下の原因となる。幅の小さい画素では、画素全体に対する画素電極エッジの影響が大きくなるので、透過率の低下も大きくなる。
 単色表示を行った場合、図24に示したように、電圧印加直後に輝度レベルが一旦ある程度増加し、その後ゆるやかに増加し続ける。このゆるやかな輝度レベルの増加は、画素電極のエッジの影響で本来の配向方向とは異なる方向に倒れた液晶分子が、液晶層面内(基板に平行な面内)でゆっくりと回転しながら、本来の配向に戻る過程を示している。
 白表示の場合、すべての画素が点灯状態となるので、隣接する2つの画素同士で、液晶層への印加電圧は互いに逆極性となる(液晶表示装置では典型的にはドット反転駆動がなされる)。従って、画素電極間の等電位面(画素電極のエッジに生成される斜め電界を示している)が急峻となるので、画素電極のエッジ近傍に存在する液晶分子は、基板面に対して垂直に近い角度に配向している。そのため、液晶分子の回転に要するエネルギーが小さいので、液晶分子は速やかに本来の配向に戻る。
 単色表示の場合、ある色の画素のみが点灯状態となるので、その画素に隣接する画素は黒表示状態(例えば約0.2Vの電圧が液晶層に印加された状態)である。従って、画素電極間の等電位面はなだらかであるので、画素電極のエッジ近傍に存在する液晶分子は、基板法線方向に対して比較的大きな角度をなすように倒れている。そのため、液晶分子の回転に要するエネルギーが大きいので、液晶分子が本来の配向に戻るのに要する時間が長い。幅の小さい画素では、そのような液晶分子の存在比率が高くなるので、応答速度の低下が顕著となり、視認性の高い色の付いた尾引きが発生する。
 本発明による液晶表示装置では、上述したような配向不良に起因した応答速度の低下を抑制することができる。以下、本発明による液晶表示装置の具体的な実施形態を説明する。
 図6に、本実施形態における液晶表示装置100を示す。液晶表示装置100は、図6に示すように、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有する。複数の画素は、赤を表示する赤画素R、緑を表示する緑画素G、青を表示する青画素Bおよび黄を表示する黄画素Yを含む。互いに異なる色を表示するこれら4つの画素(赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Y)が、カラー表示を行う最小の単位であるカラー表示画素CPを構成(規定)する。このように、液晶表示装置100は、4つの原色(赤、緑、青および黄)を用いて表示を行う多原色液晶表示装置である。
 図6に示す例では、カラー表示画素CP内で、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yは、1行4列に配置されている。また、図6に示す例では、カラー表示画素CP内で、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yは、左側から右側に向かってこの順で配置されている。
 液晶表示装置100では、図6に示すように、赤画素Rおよび青画素Bのそれぞれの行方向に沿った幅W1よりも、緑画素Gおよび黄画素Yのそれぞれの行方向に沿った幅W2が小さい。つまり、カラー表示画素CPを構成する4つの画素は、行方向に沿った幅が所定の第1の幅(図6中の幅W1)である「第1のタイプ」の画素(赤画素Rおよび青画素B)と、行方向に沿った幅が上記第1の幅よりも小さい第2の幅(図6中の幅W2)である「第2のタイプ」の画素(緑画素Gおよび黄画素Y)とを含んでいる。図6に示した例では、第1のタイプの画素と第2のタイプの画素とは行方向に沿って互いに隣接しており、これらは行方向に沿って交互に配置されている。
 赤画素Rおよび青画素Bの幅W1と、緑画素Gおよび黄画素Yの幅W2とが上述した関係(W1>W2)にあるので、赤画素Rおよび青画素Bのそれぞれの面積は、緑画素Gおよび黄画素Yのそれぞれの面積よりも大きい。赤画素Rの面積が黄画素Yよりも大きいと、特許文献4に開示されている液晶表示装置と同様、各画素が同じ面積を有している場合に比べ、明るい赤(明度の高い赤)を表示することができる。
 また、液晶表示装置100は、4D-RTNモードで表示を行う。液晶表示装置100の各画素は、例えば、図2~図5に示した画素P1~P4のいずれかと同じ4分割配向構造を有する。以下、図7および図8を参照しながら、液晶表示装置100の構造を具体的に説明する。図7は、液晶表示装置100の1つのカラー表示画素CP(つまり4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。図8は、2つの画素(赤画素Rおよび緑画素G)に対応した領域を示す断面図であり、図7中の8A-8A’線に沿った断面図である。
 液晶表示装置100は、垂直配向型の液晶層30と、液晶層30を介して互いに対向するアクティブマトリクス基板(以下では「TFT基板」と呼ぶ。)10および対向基板(「カラーフィルタ基板」と呼ばれることもある。)20とを備える。
 液晶層30は、負の誘電異方性を有する(つまりΔε<0)液晶分子を含む。液晶層30の液晶分子は、液晶層30に電圧が印加されていないとき、基板面に対して略垂直に配向している。
 TFT基板10は、複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極11と、行方向に延びる複数の走査配線(ゲートバスライン)12と、列方向に延びる複数の信号配線(ソースバスライン)13とを有する。TFT基板10は、さらに、行方向に延びる複数の補助容量配線(CSバスライン)14を有する。
 画素電極11は、各画素に設けられたTFT(薄膜トランジスタ)15に接続されている。TFT15は、対応する走査配線12から走査信号を供給され、対応する信号配線13から表示信号(信号電圧)を供給される。
 走査配線12は、絶縁性を有する透明基板(例えばガラス基板)10a上に設けられている。また、透明基板10a上には、補助容量配線14も設けられている。ここでは、補助容量配線14は、走査配線12と同じ導電膜から形成されている。
 走査配線12および補助容量配線14を覆うように、ゲート絶縁膜16が設けられている。ゲート絶縁膜16上に、信号配線13が設けられている。また、ゲート絶縁膜16上には、補助容量電極17も設けられている。ここでは、補助容量電極17は、信号配線13と同じ導電膜から形成されている。補助容量電極17は、TFT15のドレイン電極に接続電極17aを介して電気的に接続されている。
 信号配線13および補助容量電極17を覆うように、層間絶縁膜18が設けられている。層間絶縁膜18上に、画素電極11が設けられている。ここでは、画素電極11は、層間絶縁膜18に形成されたコンタクトホールCHにおいて補助容量電極17と接続されており、補助容量電極17および接続電極17aを介してTFT15に電気的に接続されている。画素電極11と補助容量電極17とには、TFT15を介して同じ信号電圧が供給される。また、補助容量配線14の、補助容量電極17に対向する(ゲート絶縁膜16を介して重なる)部分は、補助容量を構成する補助容量対向電極として機能する。補助容量配線(補助容量対向電極)14には、補助容量対向電圧(CS電圧)が供給される。
 TFT基板10の最表面(液晶層30側の表面)には、配向膜19が形成されている。配向膜19は、光配向処理によってプレチルト方向が付与されている。つまり、配向膜19は、光配向膜である。
 対向基板20は、画素電極11に対向する対向電極21を有する。対向電極21は、絶縁性を有する透明基板(例えばガラス基板)20a上に設けられている。対向基板20の最表面(液晶層30側の表面)には、配向膜29が形成されている。配向膜29は、光配向処理によってプレチルト方向が付与されている。つまり、配向膜29は、光配向膜である。
 また、ここでは図示していないが、対向基板20は、カラーフィルタ層および遮光層(ブラックマトリクス)をさらに有する。カラーフィルタ層は、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yに対応するように、赤色の光を透過する赤カラーフィルタ、緑色の光を透過する緑カラーフィルタ、青色の光を透過する青カラーフィルタおよび黄色の光を透過する黄カラーフィルタを含んでいる。
 液晶表示装置100は、さらに、一対の偏光板41および42を備える。一対の偏光板41および42は、少なくとも液晶層30を介して互いに対向し、それぞれの透過軸(偏光軸)が互いに略直交するように配置されている。各画素が有する4つの液晶ドメインD1~D4のそれぞれのチルト方向は、一対の偏光板41および42の透過軸と略45°の角をなす。
 上述したように、本実施形態における液晶表示装置100は、4D-RTNモードで表示を行う多原色液晶表示装置である。以下、図9もさらに参照しながら、液晶表示装置100の構造をより具体的に説明する。図9は、2つの画素(赤画素Rおよび緑画素G)に対応した領域を示す断面図であり、図7中の9A-9A’線に沿った断面図である。
 本実施形態における液晶表示装置100では、図7および図9に示すように、複数の補助容量配線14のそれぞれは、本体部分とは異なる方向(つまり行方向とは異なる方向)に延びる枝部14aを複数有する。これらの枝部14aは、具体的には、緑画素Gおよび黄画素Y(つまり「第2のタイプ」の画素)の画素電極11の、列方向に略平行なエッジ(以下では「垂直エッジ」と呼ぶ。)に沿って延設されている。枝部14aは、補助容量配線14から延びているので、補助容量配線(補助容量対向電極)14と同じ電圧(CS電圧)を供給される。
 本実施形態では、補助容量配線14が各画素の中央付近を横切るように配置されているので、複数の枝部14aのうちの半分の枝部14aは、補助容量配線14から上側に向かって延び、残り半分の枝部14aは、補助容量配線14から下側に向かって延びている。緑画素Gの画素電極11が有する2つの垂直エッジのそれぞれに対応して、2つの枝部14a(上側に延びる枝部14aと下側に延びる枝部14aとが1つずつ)が設けられている。また、黄画素Yの画素電極11が有する2つの垂直エッジのそれぞれに対応して、2つの枝部14a(上側に延びる枝部14aと下側に延びる枝部14aとが1つずつ)が設けられている。このように、第2のタイプの画素1つに対して、4つの枝部14aが設けられている。なお、補助容量配線14の位置によっては、補助容量配線14から上側に向かって延びる枝部14aのみ、あるいは、補助容量配線14から下側に向かって延びる枝部14aのみを設けてもよい。その場合には、第2のタイプの画素1つに対して、2つの枝部14aが設けられることになる。
 また、本実施形態では、各枝部14aは、第2のタイプの画素(緑画素Gまたは黄画素Y)の画素電極11の垂直エッジだけでなく、それに隣接する第1のタイプの画素(赤画素Rまたは青画素B)の画素電極11の垂直エッジにも重なるような幅で形成されている。そのため、枝部14aは、第2のタイプの画素の画素電極11の垂直エッジに沿ってだけでなく、第1のタイプの画素の画素電極11の垂直エッジに沿っても延設されているといえる。しかしながら、枝部14aは、第2のタイプの画素の画素電極11の垂直エッジに沿って延設されていればよく、図10に示すように、各枝部14aが、第2のタイプの画素(緑画素Gまたは黄画素Y)の画素電極11の垂直エッジには重なるが、それに隣接する第1のタイプの画素(赤画素Rまたは青画素B)の画素電極11の垂直エッジには重ならないような幅で形成されていてもよい。
 上述したように、本実施形態における液晶表示装置100では、補助容量配線14が、第2のタイプの画素の画素電極11の垂直エッジ(列方向に略平行なエッジ)に沿って延設された枝部14aを有している。枝部14aには、CS電圧(典型的には対向電極21に印加される電圧と同じ大きさの電圧である)が供給されるので、このような枝部14aが設けられていることにより、幅が小さい方の画素(第2のタイプの画素)で単色表示を行う場合でも、行方向に沿って隣接する画素電極11間に生成される等電位面を急峻にすることができる。従って、電圧印加直後に配向不良が発生しても、画素電極11の垂直エッジ近傍に存在する液晶分子は、基板面に対して垂直に近い角度に配向する。そのため、白表示を行う場合と同様に、液晶分子は速やかに本来の配向に戻るので、応答速度の低下が抑制される。
 このように、液晶表示装置100では、第2のタイプの画素で単色表示を行う場合の応答速度の低下を抑制することができるので、色の付いた尾引きの発生を抑制でき、高品位の表示を行うことができる。
 ここで、上記の効果をシミュレーションにより検証した結果を説明する。
 まず、図11に示す比較例の液晶表示装置1000についての検証結果を、図12を参照しながら説明する。図11は、液晶表示装置1000の4つの画素(つまり1つのカラー表示画素)に対応した領域を示す平面図である。液晶表示装置1000は、図11に示すように、補助容量配線14が枝部14aを有していない点において、図7などに示した液晶表示装置100と異なる。図12(a)は、図11中の12A-12A’線に沿った断面図である。また、図12(b)および(c)は、画素電極11の垂直エッジ近傍(図12(a)中の破線で囲まれた領域)における等電位面の形状および液晶分子の配向方向を計算した結果を示す図であり、図12(b)は白表示を行った場合の計算結果を示し、図12(c)は単色表示を行った場合の計算結果を示している。図12(b)および(c)中の曲線は等電位面を表しており、短い線分は液晶分子を表している。
 図12(a)中に示されているように、シミュレーションに際しては、ゲート絶縁膜16の厚さを0.4μm、層間絶縁膜18の厚さを2.3μm、液晶層30の厚さ(セルギャップ)を3.4μmとした。また、画素電極11間の距離は4.0μmとし、点灯状態の画素への印加電圧は7.5Vとした。
 図12(b)に示すように、白表示の場合、画素電極11間において等電位面は急峻である。従って、画素電極11の垂直エッジ近傍に存在する液晶分子は、基板面に対して垂直に近い角度に配向している。そのため、液晶分子の回転に要するエネルギーが小さいので、液晶分子は速やかに本来の配向に戻る。
 これに対し、図12(c)に示すように、単色表示の場合、画素電極11間における等電位面は、白表示の場合に比べてなだらかである(つまり傾きが小さい)。従って、画素電極11の垂直エッジ近傍に存在する液晶分子(図12(c)中の破線で囲まれた領域に着目されたい)は、基板法線方向に対して比較的大きな角度をなすように倒れている。そのため、液晶分子の回転に要するエネルギーが大きいので、液晶分子が本来の配向に戻るのに要する時間が長い。そのため、応答速度が低下する。
 次に、本実施形態における液晶表示装置100についての検証結果を、図13を参照しながら説明する。図13(a)は、図7中の13A-13A’線に沿った断面図である。また、図13(b)および(c)は、画素電極11の垂直エッジ近傍(図13(a)中の破線で囲まれた領域)における等電位面の形状および液晶分子の配向方向を計算した結果を示す図であり、図13(b)は白表示を行った場合の計算結果を示し、図13(c)は単色表示を行った場合の計算結果を示している。図13(b)および(c)中の曲線は等電位面を表しており、短い線分は液晶分子を表している。
 図13(a)中に示されているように、シミュレーションに際しては、液晶表示装置1000と同様、ゲート絶縁膜16の厚さを0.4μm、層間絶縁膜18の厚さを2.3μm、液晶層30の厚さ(セルギャップ)を3.4μmとした。また、画素電極11間の距離は3.0μm、補助容量配線14の枝部14aの幅は8.0μmとし、点灯状態の画素への印加電圧は7.5Vとした。
 図13(b)に示すように、白表示の場合、画素電極11間において等電位面は急峻である。従って、画素電極11の垂直エッジ近傍に存在する液晶分子は、基板面に対して垂直に近い角度に配向している。そのため、液晶分子の回転に要するエネルギーが小さいので、液晶分子は速やかに本来の配向に戻る。
 また、図13(c)に示すように、単色表示の場合でも、画素電極11間において等電位面は急峻である。従って、画素電極11の垂直エッジ近傍に存在する液晶分子(図13(c)中の破線で囲まれた領域に着目されたい)は、基板面に対して垂直に近い角度に配向している。そのため、白表示を行う場合と同様に、液晶分子は速やかに本来の配向に戻るので、応答速度の低下が抑制される。
 上述したように、液晶表示装置100では、第2のタイプの(つまり相対的に幅の小さい)画素で単色表示を行う場合の応答速度の低下を抑制することができる。なお、画素電極11の垂直エッジに沿って延設された枝部14aを設ける場合、一般的な液晶表示装置と同様に信号配線13が配置されていると、枝部14aと信号配線13とがゲート絶縁膜16を介して少なからず重なるので、信号配線13の寄生容量が増加してしまう。図7などに例示した構成では、複数の信号配線13は、枝部14aに実質的に重ならないように配置されている。具体的には、各信号配線13は、その大部分が画素電極11に重なるように配置されており、より具体的には、それ自身が信号電圧を供給する画素電極11と、それに隣接する画素電極11の両方に重なるように蛇行している。そのため、各信号配線13は、その屈曲部分でのみ枝部14aに重なっている。このように複数の信号配線13が枝部14aに実質的に重ならないように配置されていると、信号配線13の寄生容量の増加を抑制することができる。なお、本願明細書において信号配線13が枝部14aに「実質的に重ならない」とは、具体的には、1本の信号配線13全体のうち、枝部14aに重なっている部分の割合が5%以下であることを指す。
 また、図7などに例示した構成では、各画素電極11は、その画素電極11に信号電圧を供給するための信号配線(以下では「自ソース」と呼ぶこともある。)13と、その画素電極11に隣接する画素電極11に信号電圧を供給するための信号配線(以下では「他ソース」と呼ぶこともある。)13とにほぼ同程度の面積で重なっている。そのため、自ソースとドレインとの間の寄生容量Csdと、他ソース(自ソースと逆極性の電圧を供給する)とドレインとの間の寄生容量Csdとがほぼ等しく、寄生容量Csdに起因する画素電極11の電位(ドレイン電圧)の変動を相殺することができる。
 勿論、複数の信号配線13は、図14に示すように、枝部14aにまったく重ならないように配置されていることがさらに好ましい。複数の信号配線13が枝部14aに重ならないことにより、信号配線13の寄生容量が増加しない。
 また、図14に示した構成では、各信号配線13は、第1のタイプの画素の画素電極11および第2のタイプの画素の画素電極11のうちの、実質的に前者(第1のタイプの画素の画素電極11)のみに重なるように配置されている。つまり、第1のタイプの画素に信号電圧を供給するための信号配線13および第2のタイプの画素に信号電圧を供給するための信号配線13のいずれも、そのほとんどの部分が第1のタイプの画素の画素電極11に重なるように配置されている。
 例えば、赤画素Rに信号電圧を供給するための信号配線13と、緑画素Gに信号電圧を供給するための信号配線13とは、いずれもそのほとんどの部分が赤画素Rの画素電極11に層間絶縁膜18を介して重なっている。赤画素Rに信号電圧を供給するための信号配線13は、TFT15近傍でのみわずかに黄画素Yの画素電極11に重なっており、緑画素Gに信号電圧を供給するための信号配線13は、TFT15近傍でのみわずかに緑画素Gの画素電極11に重なっている。
 また、青画素Bに信号電圧を供給するための信号配線13と、黄画素Yに信号電圧を供給するための信号配線13とは、いずれもそのほとんどの部分が青画素Bの画素電極11に層間絶縁膜18を介して重なっている。青画素Bに信号電圧を供給するための信号配線13は、TFT15近傍でのみわずかに緑画素Gの画素電極11に重なっており、黄画素Yに信号電圧を供給するための信号配線13は、TFT15近傍でのみわずかに黄画素Yの画素電極11に重なっている。
 信号配線13は、典型的には遮光性の導電材料から形成される。そのため、信号配線13が画素電極11に重なると、開口率の低下の要因となる。図14に示したように、各信号配線13が、実質的に第1のタイプの画素(つまり相対的に幅が大きく、面積も大きい方の画素)の画素電極11のみに重なるように配置されていることにより、開口率の低下による表示品位への影響を小さくできる。なお、本願明細書において、信号配線13が、「実質的に第1のタイプの画素の画素電極のみに重なる」とは、具体的には、1本の信号配線13全体のうち、第1のタイプの画素の画素電極に重なっている部分の割合が、第2のタイプの画素の画素電極に重なっている部分の割合よりも95%以上大きいことを指す。なお、各信号配線13が、第1のタイプの画素の画素電極11および第2のタイプの画素の画素電極11のうちの、前者のみに重なり、後者にまったく重ならないように配置されていてもよい。
 また、図14に示した構成においても、各画素電極11は、その画素電極11に信号電圧を供給するための信号配線(自ソース)13と、その画素電極11に隣接する画素電極11に信号電圧を供給するための信号配線(他ソース)13とにほぼ同程度の面積で重なっている。そのため、自ソースとドレインとの間の寄生容量Csdと、他ソースとドレインとの間の寄生容量Csdとがほぼ等しく、寄生容量Csdに起因する画素電極11の電位(ドレイン電圧)の変動を相殺することができる。
 なお、これまでの説明では、第1のタイプの画素と第2のタイプの画素とが行方向に沿って交互に配置されている場合を例示したが、第1のタイプの画素および第2のタイプの画素の配置はこれに限定されるものではない。
 図15に、第1のタイプの画素および第2のタイプの画素の配置の他の例を示す。図15に示す例では、カラー表示画素CP内で複数の画素は、左側から右側に向かって赤画素R、黄画素Y、緑画素G、青画素Bの順で配置されている。つまり、左側から右側に向かって第1のタイプの画素、第2のタイプの画素、第2のタイプ画素、第1のタイプの画素と配置されている。さらに言い換えると、カラー表示画素CP内で複数の第2のタイプの画素(緑画素Gおよび黄画素Y)が、行方向に沿って連続するように配置されている。
 補助容量配線14から枝部14aを延設した場合、画素-画素間でのリークの可能性が増大するおそれがある。また、生産時のばらつきに起因する補助容量のばらつきが発生するおそれもある。図15に示したように、複数の第2のタイプの画素が、カラー表示画素CP内で行方向に沿って連続するように配置されていると、枝部14aを設けるべき箇所を減らすことができる。例えば図7などに示した配置では、各画素行ですべての画素電極11間に枝部14aを設ける必要があるが、図15に示した配置では、青画素Bとそれに隣接する赤画素R(いずれも第1のタイプの画素である)間には枝部14aを設ける必要がない。そのため、画素-画素間でのリークの可能性の増大や、補助容量のばらつきの発生を低減することができる。
 (実施形態2)
 本実施形態における液晶表示装置は、マルチ画素駆動(画素分割駆動)を行うことができる。マルチ画素駆動によれば、正面方向から観測したときのγ特性(ガンマ特性)と斜め方向から観測したときのγ特性とが異なるという問題点、すなわち、γ特性の視角依存性が改善される。ここで、γ特性とは、表示輝度の階調依存性である。マルチ画素駆動では、1つの画素を互いに異なる輝度を表示できる複数のサブ画素で構成し、画素に入力される表示信号に対応した所定の輝度を表示する。つまり、マルチ画素駆動とは、複数のサブ画素の互いに異なるγ特性を合成することによって、画素のγ特性の視角依存性を改善する技術である。
 図16に、本実施形態における液晶表示装置200を示す。図16は、液晶表示装置200の1つのカラー表示画素(赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yの4つの画素)に対応した領域を示す平面図である。液晶表示装置200の各画素は、それぞれ内の液晶層に互いに異なる電圧を印加することができる複数のサブ画素sp1およびsp2を有する。複数(具体的には2つ)のサブ画素sp1およびsp2は、列方向に沿って配置されている。なお、ここでは2つのサブ画素sp1およびsp2を例示しているが、各画素が3つ以上のサブ画素を有していてもよい。
 各画素の画素電極11は、2つのサブ画素sp1およびsp2に対応するように2つのサブ画素電極11Aおよび11Bを有する。2つのサブ画素電極11Aおよび11Bは、それぞれ対応するTFT15Aおよび15Bに接続されている。
 2つのTFT15Aおよび15Bのゲート電極は、共通の走査配線12に接続され、同じゲート信号によってオン/オフ制御される。また、2つのTFT15Aおよび15Bのソース電極は、共通の信号配線13に接続されている。
 2つのサブ画素sp1およびsp2のそれぞれごとに補助容量が設けられている。一方のサブ画素sp1の補助容量を構成する補助容量電極17は、TFT15Aのドレイン電極に電気的に接続されており、他方のサブ画素sp2の補助容量を構成する補助容量電極17は、TFT15Bのドレイン電極に電気的に接続されている。また、サブ画素sp1の補助容量を構成する補助容量対向電極14bは補助容量配線14Aに電気的に接続されており、サブ画素sp2の補助容量を構成する補助容量対向電極14bは、補助容量配線14Bに電気的に接続されている。従って、サブ画素sp1の補助容量対向電極14bとサブ画素sp2の補助容量対向電極14bとは互いに独立しており、それぞれ補助容量配線14Aおよび14Bから互いに異なる電圧(CS電圧)が供給される。補助容量対向電極14bに供給されるCS電圧を変化させることによって、容量分割を利用して、サブ画素sp1の液晶層30とサブ画素sp2の液晶層30とに印加される実効電圧を異ならせることができ、それによって、サブ画素sp1とサブ画素sp2とで表示輝度を異ならせることができる。
 液晶表示装置200も、液晶表示装置100と同様に、4D-RTNモードで表示を行う。つまり、液晶表示装置200の各画素は、例えば図2~図5に示した画素P1~P4のいずれかと同じ4分割配向構造を有する。視野角特性の点からは、サブ画素sp1およびサブ画素sp2のそれぞれが4分割配向構造を有することがさらに好ましい。
 また、図16に示すように、液晶表示装置200においても、赤画素Rおよび青画素Bのそれぞれの行方向に沿った幅よりも、緑画素Gおよび黄画素Yのそれぞれの行方向に沿った幅が小さい。つまり、赤画素Rおよび青画素Bが「第1のタイプ」の画素であり、緑画素Gおよび黄画素Yが「第2のタイプ」の画素である。
 さらに、本実施形態における液晶表示装置200においても、補助容量配線14Aおよび14Bのそれぞれは、緑画素Gおよび黄画素Y(つまり「第2のタイプ」の画素)の画素電極11の、列方向に略平行なエッジ(垂直エッジ)に沿って延設された枝部14aを有する。そのため、実施形態1における液晶表示装置100と同様に、第2のタイプの画素で単色表示を行う場合の応答速度の低下を抑制することができるので、色の付いた尾引きの発生を抑制でき、高品位の表示を行うことができる。
 (その他の実施形態)
 上記の実施形態1および2では、赤画素Rおよび青画素Bが第1のタイプの画素であり、緑画素Gおよび黄画素Yが第2のタイプの画素である場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。どの画素の幅を相対的に大きく(つまりどの画素の面積を相対的に大きく)するかは、液晶表示装置の用途や仕様等に応じて適宜決定すればよい。
 また、実施形態1および2では、カラー表示画素CP内で複数の画素が1行複数列に配置されている構成を例示したが、図17に示す液晶表示装置300のように、カラー表示画素CP内で複数の画素が複数行複数列に配置されていてもよい。図17に示す例では、ある画素行では第1のタイプの画素である赤画素Rと第2のタイプの画素である緑画素Gとが交互に配置されており、それに隣接する画素行では第1のタイプの画素である青画素Bと第2のタイプの画素である黄画素Yとが交互に配置されている。従って、カラー表示画素CP内で4つの画素が2行2列に配置されている。
 さらに、カラー表示画素CPを構成する複数の画素の個数は、4に限定されるものではない。本発明は、カラー表示画素CPが互いに異なる色を表示する4つ以上の画素によって構成される液晶表示装置に広く用いられる。例えば、カラー表示画素CPは、5つの画素によって構成されてもよいし、図18に示す液晶表示装置400のように、6つの画素によって構成されてもよい。図18に示す例では、カラー表示画素CPは、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび黄画素Yに加え、シアンを表示するシアン画素Cおよびマゼンタを表示するマゼンタ画素Mを含んでいる。
 また、カラー表示画素CPを構成する画素の種類(組み合わせ)も、上述した例に限定されるものではない。例えば、カラー表示画素CPが4つの画素によって構成される場合、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよびシアン画素Cによってカラー表示画素CPが構成されてもよいし、赤画素R、緑画素G、青画素Bおよびマゼンタ画素Mによってカラー表示画素CPが構成されてもよい。また、図19に示す液晶表示装置500のように、カラー表示画素CPが赤画素R、緑画素G、青画素Bおよび白を表示する白画素Wによって構成されてもよい。図19に示す構成を採用する場合、対向基板のカラーフィルタ層の白画素Wに対応する領域には、無色透明な(つまり白色の光を透過する)カラーフィルタが設けられる。図19の構成では、追加された原色が白であるため、色再現範囲を広くするという効果は得られないが、1つのカラー表示画素CP全体の表示輝度を向上させることができる。
 図17、図18および図19に示した液晶表示装置300、400および500においても、補助容量配線が、第2のタイプの画素(相対的に幅が小さい方の画素)の画素電極の垂直エッジに沿って延設された枝部を有することにより、第2のタイプの画素で単色表示を行う場合の応答速度の低下を抑制することができる。
 また、上記の説明では、カラー表示画素CPが第1のタイプの画素と第2のタイプの画素のみを含んでいる、つまり、カラー表示画素CP内で行方向に沿った画素の幅が2種類である場合を例示したが、行方向に沿った画素の幅が3種類以上であってもよい。例えば、カラー表示画素CPが、行方向に沿った幅が所定の第1の幅である第1のタイプの画素と、行方向に沿った幅が上記第1の幅よりも小さい第2の幅である第2のタイプの画素とに加え、さらに、行方向に沿った幅が上記第1の幅よりも小さく、上記第2の幅よりも大きい「第3のタイプ」の画素を含んでいてもよい。
 本発明によれば、カラー表示画素を構成する複数の画素に他の画素と幅の異なる画素が含まれている多原色液晶表示装置に4D-RTNモードを採用したときの、幅の小さい画素での応答速度の低下に起因する表示品位の低下を抑制することができる。本発明による液晶表示装置は、テレビジョン受像機などの高品位の表示が求められる用途に好適に用いられる。
 10  アクティブマトリクス基板(TFT基板)
 10a、20a  透明基板
 11  画素電極
 11A、11B  サブ画素電極
 12  走査配線
 13  信号配線
 14、14A、14B  補助容量配線
 14a 枝部
 14b 補助容量対向電極
 15、15A、15B  薄膜トランジスタ(TFT)
 16  ゲート絶縁膜
 17  補助容量電極
 18  層間絶縁膜
 19、29  配向膜
 20  対向基板(カラーフィルタ基板)
 21  対向電極
 29  配向膜
 30  液晶層
 41、42  偏光板
 100、200、300、400、500  液晶表示装置
 CP  カラー表示画素
 P1、P2、P3、P4  画素
 R  赤画素
 G  緑画素
 B  青画素
 Y  黄画素
 C  シアン画素
 M  マゼンタ画素
 W  白画素
 sp1、sp2  サブ画素
 D1~D4  液晶ドメイン
 DR  暗い領域
 SL  直線状の暗線
 CL  十字状の暗線

Claims (15)

  1.  複数の行および複数の列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、互いに異なる色を表示する4つ以上の画素がカラー表示画素を構成する液晶表示装置であって、
     垂直配向型の液晶層と、
     前記液晶層を介して互いに対向する第1基板および第2基板と、を備え、
     前記第1基板は、
     行方向に延びる複数の走査配線と、
     列方向に延びる複数の信号配線と、
     行方向に延びる複数の補助容量配線と、
     前記複数の画素のそれぞれに設けられた画素電極と、を有し、
     前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、行方向に沿った幅が所定の第1の幅である第1のタイプの画素と、行方向に沿った幅が前記第1の幅よりも小さい第2の幅である第2のタイプの画素とを含み、
     前記複数の補助容量配線のそれぞれは、前記第2のタイプの画素の前記画素電極の、列方向に略平行なエッジに沿って延設された枝部を有する液晶表示装置。
  2.  前記複数の信号配線は、前記枝部に実質的に重ならないように配置されている請求項1に記載の液晶表示装置。
  3.  前記第1のタイプの画素と、前記第2のタイプの画素とは、行方向に沿って互いに隣接しており、
     前記第1のタイプの画素に信号電圧を供給するための信号配線および前記第2のタイプの画素に信号電圧を供給するための信号配線のそれぞれは、前記第1のタイプの画素の前記画素電極および前記第2のタイプの画素の前記画素電極のうちの、実質的に前記第1のタイプの画素の前記画素電極のみに重なるように配置されている請求項2に記載の液晶表示装置。
  4.  前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、前記第2のタイプの画素を複数含み、
     前記複数の第2のタイプの画素は、前記カラー表示画素内で行方向に沿って連続するように配置されている請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5.  前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、赤を表示する赤画素、緑を表示する緑画素および青を表示する青画素を含む請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6.  前記カラー表示画素を構成する前記4つ以上の画素は、黄を表示する黄画素をさらに含む請求項5に記載の液晶表示装置。
  7.  前記赤画素および前記青画素は、それぞれ前記第1のタイプの画素であり、
     前記緑画素および前記黄画素は、それぞれ前記第2のタイプの画素である請求項6に記載の液晶表示装置。
  8.  前記第1基板は、前記液晶層側の表面に設けられた第1配向膜をさらに有し、
     前記第2基板は、前記液晶層側の表面に設けられた第2配向膜を有し、
     前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層に電圧が印加されたときの前記液晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が予め決められた第1方向である第1液晶ドメインと、第2方向である第2液晶ドメインと、第3方向である第3液晶ドメインと、第4方向である第4液晶ドメインと、を有し、前記第1方向、第2方向、第3方向および第4方向は、任意の2つの方向の差が90°の整数倍に略等しい4つの方向である請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9.  前記第1液晶ドメイン、第2液晶ドメイン、第3液晶ドメインおよび第4液晶ドメインは、それぞれ他の液晶ドメインと隣接し、かつ、2行2列のマトリクス状に配置されている請求項8に記載の液晶表示装置。
  10.  前記第1液晶ドメイン、第2液晶ドメイン、第3液晶ドメインおよび第4液晶ドメインは、前記チルト方向が隣接する液晶ドメイン間で略90°異なるように配置されている請求項9に記載の液晶表示装置。
  11.  表示面における水平方向の方位角を0°とするとき、前記第1方向は略45°、略135°、略225°または略315°である請求項10に記載の液晶表示装置。
  12.  前記液晶層を介して互いに対向し、それぞれの透過軸が互いに略直交するように配置された一対の偏光板をさらに備え、
     前記第1方向、第2方向、第3方向および第4方向は、前記一対の偏光板の前記透過軸と略45°の角をなす請求項8から11のいずれかに記載の液晶表示装置。
  13.  前記液晶層は、負の誘電異方性を有する液晶分子を含み、
     前記第1配向膜によって規定されるプレチルト方向と、前記第2配向膜によって規定されるプレチルト方向とは互いに略90°異なる請求項8から12のいずれかに記載の液晶表示装置。
  14.  前記第1配向膜によって規定されるプレチルト角と、前記第2配向膜によって規定されるプレチルト角とは互いに略等しい請求項8から13のいずれかに記載の液晶表示装置。
  15.  前記第1配向膜および前記第2配向膜のそれぞれは、光配向膜である請求項8から14のいずれかに記載の液晶表示装置。
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