JP5134011B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、画素内に複数の配向分割領域を有する垂直配向型の液晶表示装置に関する。

現在、広視野角特性を有する液晶表示装置として、横電界モードであるＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードあるいはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを利用した液晶表示装置、および垂直配向モードであるＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードを利用した液晶表示装置が開発されている。ＶＡモードは横電界モードよりも量産性に優れることから、ＴＶ用途やモバイル用途に広く利用されている。

ＶＡモードの液晶表示装置は、１つの画素の中に液晶の配向方向が互いに異なる複数のドメインが形成されるＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置と、画素の中心部の電極上に形成されたリベット等を中心として液晶の配向方向を連続的に異ならせるＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｉｎｗｈｅｅｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置に大別される。

ＭＶＡモードの液晶表示装置では、互いに直交する２つの方向に延びる配向規制手段を配置することにより、１つの画素内に、クロスニコルに配置された一対の偏光板の偏光軸（透過軸）に対して、液晶ドメインを代表するディレクタの方位角が４５度をなす４つの液晶ドメインが形成される。方位角の０度を一方の偏光板の偏光軸の方向とし、反時計回りを正の方位とすると、この４つの液晶ドメインのディレクタの方位角は、４５度、１３５度、２２５度、３１５度となる。偏光軸に対して４５度方向の直線偏光は偏光板によって吸収されないので、このようなダイレクタの方位角を選択することが透過率の観点から最も好ましい。このように、１つの画素に４つのドメインを形成する構成を４分割配向構造または単に４Ｄ構造という。

ＭＶＡモードの液晶表示装置の配向規制手段としてスリット（またはリブ）を利用する場合、十分な配向規制力を得るためにはスリットの幅は１０μｍ程度以上であることが必要であり、これよりもスリットの幅を狭くすると、十分な配向規制力が得られない。４つのドメインを形成するためには、１つの画素の中に、基板法線方向から見たときに互いに９０度異なる方向に延びるスリット（くの字スリット）を対向電極に形成し、これらのスリットに対して一定の間隔をあけて配置され、これらのスリットと平行に延びるスリットを画素電極に形成する必要がある。すなわち、１つの画素の中の対向電極および画素電極の両方に、４５度−２２５度方向および１３５度−３１５度方向に延びる約１０μｍ幅のスリットをそれぞれ複数本配置する必要がある。

しかし、上述したようなスリットを適用すると、画素面積に対してスリットの占める面積が大きくなり、表示に寄与できない部分の面積も増えるため、透過率（輝度）が極端に低下する。さらに高精細な小型の液晶表示装置、例えば携帯電話用の２．４型ＶＧＡでは、画素のピッチ（行方向×縦方向）は例えば２５．５μｍ×７６．５μｍであり、このように小さい画素では、もはや上述のスリットを形成することすらできない。

一方、ＣＰＡモードの液晶表示装置では、対向電極の画素中央部に樹脂等によるリベットを形成して、このリベットと画素電極のエッジ部に生じる斜め電界とによって液晶の配向を規制する。２つの偏光板と液晶層との間には、それぞれ１／４波長板（４分の１波長板）が配置され、全方位的な放射状傾斜配向ドメインと円偏光とを利用することによって、高い透過率（輝度）が得られる。

１／４波長板を利用するＣＰＡモードは、透過率は高いものの、ＭＶＡモードに比べると、コントラスト比が低く、視野角も狭いという問題がある。すなわち、１／４波長板を用いると、斜め視角において、正面（表示面法線方向（視角０度））から観察したときよりも表示（特に低階調（輝度の低い）表示）が明るく見えるという、いわゆる「白浮き」が顕著となる。

このようなＭＶＡモード及びＣＰＡモードによる液晶表示装置の問題を解決するために、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されるような液晶表示装置が提案されている。これらの特許文献の液晶表示装置では、画素電極に４５度−２２５度方向および１３５度−３１５度方向に延びる多くの微細なスリットを入れ（フィッシュボーン型画素電極と呼ぶ）、これらのスリットに対して平行に液晶を配向させることにより４分割配向構造が実現される。このフィッシュボーン型画素電極を用いた液晶表示装置では、画素中に広いスリットやリベットが形成されず、１／４波長板を用いることなく直線偏光を用いているので、透過率及びコントラスト比が高く、且つ視野角の広い表示を実現することができる。

なお、これらの特許文献の液晶表示装置には、上下基板の液晶層側の面に、液晶に電圧を印加しない状態において液晶に適切なプレチルト角を与えるための配向維持層が配置されているが、この配向維持層は、液晶層に含まれたモノマーを、液晶に電圧を印加しながら重合させることによって形成される。
特開２００２−１０７７３０号公報 特開２００３−１４９６４７号公報 特開２００６−３３０６３８号公報

上記の特許文献に記載された液晶表示装置の画素電極は、４５度−２２５度方向および１３５度−３１５度方向に延びる複数の線状電極部（ライン部とも呼ぶ）を有しているが、線状電極部の形状や大きさ、あるいは線状電極部に平行に延びる複数のスリット（線状スペース部とも呼ぶ）の形状や大きさによっては、液晶の配向異常や液晶配向方向が不安定になるという現象を引き起こし、表示面における透過率のばらつき、表示むら、あるいは階調異常を発生させるという問題があった。

本願発明者の検討により、今後液晶表示装置に要求される高い表示特性を満足させるためには、各画素の透過率を上げるとともに、表示面内における画素間の透過率のばらつきを１０％程度以下に抑える必要があることがわかった。しかし、このような高い透過率特性を得るために最適な線状電極部およびスリットの形状および大きさは未だ検討されていなかった。また、フィッシュボーン型電極において、線状電極部の幅とスリットの幅の関係をどのように設定すれば最良の透過率特性が得られるかという検討もなされていなかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高い透過率を有し、表示面における透過率のばらつきが１０％程度よりも小さく抑えられた、表示品質の高いフィッシュボーン型電極を有する液晶表示装置を提供することにある。

本発明による液晶表示装置は、複数の画素を有する垂直配向型の液晶表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれの中に、第１方向に延びる複数の第１枝部と、前記第１方向とは異なる第２方向に延びる複数の第２枝部とを備えた第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された液晶層と、を備え、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にある。

ある実施形態では、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている。

ある実施形態では、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている場合、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．５μｍ以下の範囲にある。

ある実施形態では、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にある。

ある実施形態では、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている場合、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にある。

ある実施形態では、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあり、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．８μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置されているか、あるいは、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にあり、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く１．８μｍ以下の間隔を空けて配置されている。

ある実施形態では、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が２．１μｍよりも大きく２．８μｍよりも小さい範囲にあり、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ２．１μｍよりも広く２．８μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている。

ある実施形態では、前記第１電極が幹部を有し、前記複数の第１枝部が前記幹部から前記第１方向に延び、前記複数の第２枝部が前記幹部から前記第２方向に延びている。

ある実施形態は、互いに直交する透過軸を備えた一対の偏光板を備え、前記第１方向と前記第２方向が直交しており、前記一対の偏光板の透過軸の方向と前記第１方向とが、４５度、１３５度、２２５度、又は３１５度異なっている。

ある実施形態では、前記複数の画素のそれぞれが、前記一対の偏光板の透過軸の方向に平行または垂直な直線によって互いに区分された第１領域および第２領域を有し、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれの中に、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部が配置されており、前記第１領域における前記複数の第１枝部のそれぞれが第１の幅を有し、前記第２領域における前記複数の第１枝部のそれぞれが前記第１の幅とは異なる第２の幅を有する。

ある実施形態では、前記第１領域における前記複数の第２枝部のそれぞれが前記第１の幅を有し、前記第２領域における前記複数の第２枝部のそれぞれが前記第２の幅を有する。

ある実施形態では、前記第１領域における前記複数の第１枝部のうちの任意の隣り合う２つが、第１の間隔を空けて配置されており、前記第２領域における前記複数の第１枝部のうちの任意の隣り合う２つが、前記第１の間隔とは異なる第２の間隔を空けて配置されている。

ある実施形態では、前記第１領域における前記複数の第２枝部のうちの任意の隣り合う２つが、前記第１の間隔を空けて配置されており、前記第２領域における前記複数の第２枝部のうちの任意の隣り合う２つが、前記第２の間隔を空けて配置されている。

本発明の液晶表示装置は、上述の幅の枝部を有するフィッシュボーン型電極、あるいは隣り合う枝部の間隔が上述の値にあるフィッシュボーン型電極を有しているため、液晶の配向異常や配向変動が抑制され、各画素において液晶の配向方向を正確な方向に安定させることができる。したがって、表示面における透過率のばらつきが１０％程度よりも小さく抑えられた、ザラツキのない高品質の表示が可能となる。

また、本発明の液晶表示装置は、１つの画素の中に、フィッシュボーン型電極の枝部の幅あるいは隣り合う枝部の間隔が互いに異なる２つの領域が設けられているため、輝度のばらつきが抑制されるとともに、階調あるいは視野角特性に優れた高品質の表示が達成される。

本発明による実施形態１の液晶表示装置１００における１つの画素の構造を模式的に示す平面図である。 液晶表示装置１００の図１におけるＡ−Ａ’線に沿った模式的な断面図である。 画素電極３０のライン幅Ｌを一定としてスリット幅Ｓを変えた場合の透過率のばらつき程度Ｔを示したグラフである。 画素１０による白表示を表した図であり、（ａ）はライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓをどちらも２．５μｍとした場合の好ましい表示状態を表し、（ｂ）及び（ｃ）は好ましくない表示状態を表している。 画素電極３０のスリット幅Ｓを一定としてライン幅Ｌを変えた場合の透過率Ｔを示したグラフである。 画素１０による白表示を表した図であり、（ａ）はライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓをどちらも２．５μｍとした場合の好ましい表示状態を表し、（ｂ）及び（ｃ）は好ましくない表示状態を表している。 図３及び図５に示した透過率のばらつき程度Ｔを数値によって示した表であり、各ライン幅Ｌとスリット幅Ｓの組合せから得られる全ての透過率のばらつき程度Ｔを表している。 ライン幅Ｌを１．４〜８．０μｍの範囲で変化させ、スリット幅Ｓを１．４〜５．０μｍの範囲で変化させた場合の、観察者による表示品質評価を表した表である。 本発明による実施形態２の液晶表示装置における１つの画素の構造を模式的に示した平面図である。

符号の説明

１０、１０’ 画素
２０ ＴＦＴ基板
２１ ガラス基板
２２ 走査線
２３ 信号線
２４ 補助容量線
２５ 絶縁層
３０ 画素電極
３０ａ、３０ｂ、３０ａａ、３０ａｂ、３０ｂａ、３０ｂｂ 幹部
３０ｃ、３０ｄ、３０ｃａ、３０ｃｂ、３０ｄａ、３０ｄｂ 枝部
３２ 配向膜
３５ ＴＦＴ
３６ 補助容量電極
４０ 対向基板
４１ 透明基板
４２ ＣＦ層
４３ 共通電極
４４ 配向膜
５０ 液晶層
６０ａ、６０ｂ 偏光板
９０ａ、９０ａ’、９０ｂ、９０ｂ’ 幹部
９０ｃ、９０ｃ’、９０ｄ、９０ｄ’ 枝部
９５ 第１領域
９５’ 第２領域
９７ 境界線

以下、図面を参照して、本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を説明するが、本発明は以下で説明する実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明による実施形態１の液晶表示装置１００の１つの画素の構造を模式的に示す平面図であり、図２は、液晶表示装置１００の図１におけるＡ−Ａ’線に沿った模式的な断面図である。

液晶表示装置１００は、図１に示す構成の画素１０を複数有し、マトリックス状に配置された画素１０によってノーマリブラックモードで表示を行う垂直配向型の液晶表示装置である。また、液晶表示装置１００は、図２に示すように、アクティブマトリクス基板であるＴＦＴ基板２０と、カラーフィルタ基板である対向基板４０と、これらの基板の間に設けられた液晶層５０とを備えている。液晶層５０は、負の誘電率異方性（Δε＜０）を有するネマティック液晶を含んでいる。

ＴＦＴ基板２０の外側（液晶層５０の反対側）には偏光板６０ａが、対向基板４０の外側には偏光板６０ｂがそれぞれ設けられている。偏光板６０ａと６０ｂとはクロスニコルに配置されており、その一方の光透過軸は図１の左右方向に、他方の光透過軸は上下方向にそれぞれ延びている。以下の説明では、図１の左側から右側に向かう方位を方位０°とし、これを基準として反時計回りに方位角を設定している。

図１及び図２に示すように、ＴＦＴ基板２０は、ガラス基板（透明基板）２１と、ガラス基板２１の上に形成された走査線（ゲートバスライン）２２、信号線（データバスライン）２３、及び補助容量線（Ｃｓライン）２４と、これらの配線の上に形成された絶縁層２５と、絶縁層２５の上に形成された画素電極３０及び配向膜３２とを備えている。

各画素１０は、隣り合う２つの走査線２２と隣り合う２つの信号線２３によって囲まれており、画素１０毎に、画素電極３０への表示電圧をスイッチングするためのＴＦＴ３５が配置されている。ＴＦＴ３５のゲート電極及びソース電極は、それぞれ走査線２２及び信号線２３に電気的に接続されており、ドレイン電極は画素電極３０に電気的に接続されている。画素１０の中央部の画素電極３０の下には、補助容量線２４に電気的に接続された補助容量電極３６が形成されている。

対向基板４０は、透明基板４１と、透明基板４１の上（液晶層側の面上）に配置されたＣＦ（カラーフィルタ）層４２と、ＣＦ層４２の上に形成された共通電極４３と、共通電極４３の上に形成された配向膜４４とを備えている。

ＴＦＴ基板２０の配向膜３２及び対向基板４０の配向膜４４は、どちらも配向層および配向維持層からなる。配向層は基板上に塗布された垂直配向膜であり、配向維持層は液晶材料に予め混合しておいた光重合性モノマーを、液晶セルを形成した後、液晶層５０に電圧を印加した状態で光重合することによって形成される。モノマーの重合時には、画素電極３０と対向電極４３とによって液晶層５０に電圧が印加され、画素電極３０の形状に応じて生じる斜め電界によって液晶分子を配向させ、その状態で光を照射してモノマーが重合される。

このようにして形成された配向維持層により、電圧を取り去った後（電圧を印加しない状態）でも液晶分子に配向（プレチルト方位）を維持（記憶）させることができる。このような配向膜の形成技術は、ポリマー配向支持（ＰＳＡ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）技術と呼ばれるが、その詳細は特許文献２及び３に記載されている。本明細書は、これらの特許文献を援用するものとし、ここでは配向維持層についての詳しい説明を省略する。

図１に示すように、画素電極３０は、方位角０°−１８０°方向に延びる幹部３０ａと、方位角９０°−２７０°方向に延びる幹部３０ｂと、方位角４５°−２２５°方向（第１方向）に延びる複数の枝部３０ｃ（第１枝部）と、方位角１３５°−３１５°方向（第２方向）に延びる複数の枝部３０ｄ（第２枝部）とを有している。

幹部３０ａは、画素１０の中央付近に位置する幹部３０ａと幹部３０ｂとの交差部から方位角０°方向に延びる幹部３０ａａ、及び方位角１８０°方向に延びる幹部３０ａｂからなり、幹部３０ｂは、交差部から方位角９０°方向に延びる幹部３０ｂａ、及び方位角２７０°方向に延びる幹部３０ｂｂからなる。

枝部３０ｃは、幹部３０ａａまたは３０ｂａから方位角４５°方向に延びる複数の枝部３０ｃａ、及び幹部３０ａｂまたは３０ｂｂから方位角２２５°方向に延びる複数の枝部３０ｃｂからなり、枝部３０ｄは、幹部３０ａｂまたは３０ｂａから方位角１３５°方向に延びる複数の枝部３０ｄａ、及び幹部３０ａａまたは３０ｂｂから方位角３１５°方向に延びる複数の枝部３０ｄｂからなる。

上述の形状を有する画素電極３０と配向膜３２及び４４とにより、１つの画素１０の中に４Ｄ構造のマルチドメインが形成される。電圧が印加されない場合、配向膜３２及び４４に記憶された方位に応じて、４つのドメインにおける液晶分子のプレチルト方位は、それぞれ枝部３０ｃａ、３０ｄａ、３０ｃｂ、及び３０ｄｂに平行な方位を示す。電圧が印加されたとき、４つのドメインの液晶分子は枝部３０ｃａ、３０ｄａ、３０ｃｂ、及び３０ｄｂに平行な方位（ドメインのディレクタ方位）であって基板面に平行に近づく極角方向に配向する。このとき、配向の方位がプレチルトの方位と一致しているため、極めて応答速度の速い正確な方位への配向が実現される。

次に、画素電極３０の枝部３０ｃ及び３０ｄの幅Ｌと、枝部３０ｃ及び３０ｄの隣り合う２つの間の間隔との関係について説明する。枝部３０ｃ及び３０ｄの幅は同じであり、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つの間隔Ｓおよび枝部３０ｄの任意の隣り合う２つの間隔Ｓは同じである。

図１に示すように、枝部３０ｃ及び３０ｄの幅Ｌは、枝部の延びる方向に垂直な方向の幅を意味し、枝部３０ｃ及び３０ｄの任意の隣り合う２つの間隔Ｓは、隣り合う２つの枝部の間に形成される間隙（スリット部）の枝部が延びる方向に垂直な方向の幅を意味する。幅Ｌをライン幅Ｌと呼ぶこともあり、間隔Ｓをスリット幅Ｓと呼ぶこともある。

本願の発明者は、今後液晶表示装置に要求される高い表示特性を満足させるためには、画素の透過率を上げるとともに、表示におけるザラツキの原因となる画素間での透過率のばらつきを抑える必要があると考え、これを満足させるために画素１０に適用すべきライン幅Ｌとスリット幅Ｓとの最適な関係を検討した。以下、その検討の内容、および検討から得られた結果について説明する。検討に用いた液晶表示装置における液晶層５０の厚さは３．１５μｍ、液晶分子のプレチルト角は１．５〜２．０°であり、ゲート電圧を１５Ｖ、ソース電圧を４．４Ｖとして検討を行った。

（検討１）
まず、画素１０の透過率とライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓとの関連性を検討した。なお、今回の検討ではライン幅Ｌを２．５μｍ、スリット幅Ｓを２．５μｍとした場合に最も透過率のばらつきを抑えることができた。以下の検討で用いるＴは、このときの透過率のばらつきの程度を基準（１００％）として比率によって各透過率のばらつきの程度を表したものであり、最高透過率と最低透過率の差によって透過率のばらつき具合を表したものである。したがって、Ｔが大であるほどばらつき具合が少ない良好な表示であることを表している。

図３は、ライン幅Ｌ一定のもとでスリット幅Ｓを変えた場合の透過率のばらつき程度Ｔ（単にＴとも呼ぶ）を示したグラフを表している。図３のグラフにおけるａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、及びｋは、ライン幅Ｌをそれぞれ１．４μｍ、１．８μｍ、２．１μｍ、２．５μｍ、２．８μｍ、３．２μｍ、３．５μｍ、４．２μｍ、５．０μｍ、６．０μｍ、及び８．０μｍに固定した場合のスリット幅ＳとＴとの関係を表している。スリット幅Ｓは１．４〜５．０μｍの範囲で変化させた。

図３からわかるように、ライン幅Ｌをいずれの値に固定した場合であっても（図３のａ〜ｋのいずれの場合も）、適切なスリット幅Ｓを選択することにより９０％以上のＴが得られている。したがって、ライン幅Ｌが１．４μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にあれば所望の高い透過率特性が得られる可能性がある。言い換えれば、画素電極３０の枝部３０ｃ及び３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にあれば透過率差の少ない良好な表示が得られる可能性がある。

図４は、画素１０による白表示を表した図であり、図４（ａ）はライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓをどちらも２．５μｍとした場合の好ましい表示状態を表しており、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は次に説明する好ましくない表示状態を表している。

スリット幅Ｓを１．４μｍ以下とした場合、スリット部による配向規制力が低下し、スリット部付近の液晶の配向が不安定となるため、図４（ｂ）に示すように透過率が不均一となり、暗線が発生する。スリット幅Ｓを３．２μｍ以上とした場合には、全ての液晶分子に対して充分に配向規制力を及ぼすことができなくなり、液晶分子の配向異常が発生し、図４（ｃ）に示すように透過率の低下が発生する。したがって、スリット幅Ｓは１．４μｍよりも大きく３．２μｍよりも小さいことが望ましい。

図５は、スリット幅Ｓ一定のもとでライン幅Ｌを変えた場合のＴを示したグラフを表している。図５のグラフにおけるａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、及びｉは、スリット幅Ｓをそれぞれ１．４μｍ、１．８μｍ、２．１μｍ、２．５μｍ、２．８μｍ、３．２μｍ、３．５μｍ、４．２μｍ、及び５．０μｍに固定した場合のライン幅ＬとＴとの関係を表している。ライン幅Ｌは１．４〜８．０μｍの範囲で変化させた。

図５から分かるように、Ｔのライン幅Ｌに対する依存性はあまり強くなく、スリット幅Ｓが２．１μｍ以上２．８μｍ以下である場合（図５におけるｃ、ｄ、及びｅに対応）、いずれのライン幅ＬであってもＴは９０％以上となる。スリット幅Ｓが１．４μｍであるか３．２μｍ以上である場合（ａ、ｆ、ｇ、ｈ、及びｉに対応）には、いずれのライン幅ＬであってもＴは９０％を超えることはない。スリット幅Ｓが１．８μｍである場合（ｂに対応）には、ライン幅Ｌが１．４μｍ以上３．５μｍ以下であるときに９０％を超えるＴが得られる。

よって、輝度のばらつきの少ない所望の表示を得るためには、ライン幅Ｌを１．４μｍ以上８．０μｍ以下とし、且つスリット幅Ｓを少なくとも１．４μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い幅とする必要がある。言い換えれば、画素電極３０の複数の枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および複数の枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている必要がある。

図６は、画素１０による白表示を表した図であり、図６（ａ）はライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓをどちらも２．５μｍとした場合の好ましい表示状態を表しており、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は次に説明する好ましくない表示状態の例を表している。

ライン幅Ｌを１．４μｍよりも小さくし、且つスリット幅Ｓを３．２μｍ以下とした場合、スリット部による配向規制力がライン部（幹部）による配向規制力よりも強くなるため、液晶の配向異常が発生し、図６（ｂ）に示すような透過率の低下を引き起こす。また、ライン幅Ｌを８．０μｍよりも大きくし、且つスリット幅Ｓを３．２μｍ以下とした場合、ライン部による配向規制力がスリット部による配向規制力よりも強くなるため、液晶の配向異常が発生し、図６（ｃ）に示すように透過率の不均一ならびに透過率の低下が発生する。したがって、ライン幅Ｌは１．４μｍ以上８．０μｍ以下に設定することが好ましい。

図７は、図３及び図５に示した透過率のばらつき程度Ｔを数値によって示した表であり、各ライン幅Ｌとスリット幅Ｓの組合せから得られる全てのＴを表している。

図７から分かるように、スリット幅Ｓを１．４μｍよりも大きく２．１μｍよりも小さくし、且つライン幅Ｌを１．４μｍ以上３．５μｍ以下とした場合、あるいは、スリット幅Ｓを１．８μｍよりも大きく３．２μｍよりも小さくし、且つライン幅Ｌを１．４μｍ以上８．０μｍ以下とした場合に、ほぼ９０％以上の高いＴが得られる。言い換えれば、画素電極３０の複数の枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および複数の枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置され、且つ枝部３０ｃ及び枝部３０ｄの幅Ｌが１．４μｍ以上３．５μｍ以下である場合、あるいは、複数の枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および複数の枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．８μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置され、且つ枝部３０ｃ及び枝部３０ｄの幅Ｌが１．４μｍ以上８．０μｍ以下である場合に、所望の高い透過率が得られる。

なお、より確実に９０％以上のＴを得るためには、スリット幅Ｓを１．８μｍ以上２．１μｍ以下とし、且つライン幅Ｌを１．４μｍ以上３．５μｍ以下とするか、あるいは、スリット幅Ｓを２．１μｍ以上２．８μｍ以下とし、且つライン幅Ｌを１．４μｍ以上８．０μｍ以下とすればよい。

（検討２）
次に、ライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓの組合せと表示品質（ザラツキの発生度合い）との関連性を、観察者の視認による評価に基づいて検討した。

図８は、ライン幅Ｌを１．４〜８．０μｍの範囲で変化させ、スリット幅Ｓを１．４〜５．０μｍの範囲で変化させた場合の、観察者による表示品質評価を表した表である。表中の「○」は表示品質が満足できるレベルにあることを示しており、「×（＊）」及び「××（＊）」は表示品質が所望のレベルに達していないことを示している。より詳しくは、「○」は表示画面全体において画素透過率のばらつきが発生せず、表示にザラツキが発生していないことを示しており、「×（＊）」は１００画素中１０個程度の画素で透過率の異常が生じてザラツキが認められることを、また「××（＊）」はほぼ全ての画素に透過率の異常が生じて強いザラツキが認められることを示している。

ザラツキが発生する原因は、ライン幅Ｌに対してスリット幅Ｓが極端に狭い場合にスリット部付近の配向規制力が不十分となり、画素中に配向が固定されない液晶分子が発生すること、あるいは、スリット幅Ｓがある値を超えた場合にスリット部中央付近の液晶分子に配向規制力が充分に働かず、配向が不安定になることなどが考えられる（図４の（ｂ）および（ｃ）、ならびに図６の（ｂ）および（ｃ）参照）。

図８からわかるように、ライン幅Ｌが１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあれば、スリット幅Ｓが１．４μｍよりも大きく３．２μｍよりも小さい場合に、ザラツキの発生しない良好な表示品質を得ることができる可能性がある。言い換えれば、枝部３０ｃ及び３０ｄの幅がいずれも１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあれば、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い場合に良好な表示品質が得られうる。

また、スリット幅Ｓが１．４μｍよりも大きく２．１μｍよりも小さく、且つライン幅Ｌが１．４μｍ以上３．２μｍ以下であるか、スリット幅Ｓが２．１μｍ以上で３．２μｍよりも小さく、且つライン幅Ｌが１．４μｍ以上５．０μｍ以下であれば、良好な表示品質が得られる。言い換えれば、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置されており、且つ枝部３０ｃ及び３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にあるか、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ２．１μｍ以上で３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置されており、且つ枝部３０ｃ及び３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあれば、良好な表示品質が得られる。

また、スリット幅Ｓが１．８μｍ以上で２．１μｍよりも小さく、且つライン幅Ｌが１．４μｍ以上３．２μｍ以下であるか、スリット幅Ｓが２．１μｍ以上２．８μｍ以下であり、且つライン幅Ｌが１．４μｍ以上５．０μｍ以下であれば、確実に良好な表示品質が得られる。言い換えれば、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．８μｍ以上２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置されており、且つ枝部３０ｃ及び３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にあるか、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ２．１μｍ以上２．８μｍ以下の間隔を空けて配置されており、且つ枝部３０ｃ及び３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあれば、より確実に良好な表示品質が得られる。

（まとめ）
検討１及び２の結果を考慮すると、透過率のばらつきが充分に抑えられ、且つ表示にザラツキの発生しないライン幅Ｌとスリット幅Ｓとの最適な組合せは次の通りである。

（１）ライン幅Ｌが１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲であり、且つスリット幅Ｓが１．８μｍよりも大きく３．２μｍよりも小さい。言い換えれば、枝部３０ｃおよび３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあり、且つ枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．８μｍよりも大きく３．２μｍよりも小さい間隔を空けて配置されている。

（２）ライン幅Ｌが１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲であり、且つスリット幅Ｓが１．４μｍよりも大きく１．８μｍ以下である。言い換えれば、枝部３０ｃ及び３０ｄのそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にあり、且つ枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く１．８μｍ以下の間隔を空けて配置されている。

検討１の結果から、最も良好な表示（Ｔ＝１００％）が得られるライン幅Ｌとスリット幅Ｓの組合せは、ライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓが共に２．１μｍよりも大きく２．８μｍよりも小さい場合であることがわかり、またこの場合、検討２の結果から、ザラツキのない良好な表示品質が得られることもわかる。よって、ライン幅Ｌ及びスリット幅Ｓを共にこの範囲に収めれば、最も好ましい表示特性が得られる。言い換えれば、枝部３０ｃおよび３０ｄのそれぞれの幅が２．１μｍよりも大きく２．８μｍよりも小さい範囲にあり、枝部３０ｃの任意の隣り合う２つ、および枝部３０ｄの任意の隣り合う２つが、それぞれ２．１μｍよりも広く２．８μｍよりも狭い間隔を空けて配置されていれば、最良の表示特性が得られる。

なお、実施形態１の画素電極３０の形状を１つの画素における対向電極の形状としてもよく、それによっても上述したものと同様の効果を得ることができる。

（実施形態２）
以下、本発明による実施形態２の液晶表示装置を説明する。実施形態２の液晶表示装置は、実施形態１の液晶表示装置の画素電極３０を他のフィッシュボーン形状の画素電極に置き換えたものであり、それ以外の構成は実施形態１のものと同じである。よって以下、画素電極のみの説明を行う。

図９は、実施形態２の液晶表示装置に複数配置された画素のうちの１つ（画素１０’）における画素電極９０の構造を模式的に示す平面図である。

図９に示すように、画素電極９０は、方位角０°−１８０°方向に延びる幹部９０ａ、９０ａ’と、方位角９０°−２７０°方向に延びる幹部９０ｂ、９０ｂ’と、方位角４５°−２２５°方向（第１方向）に延びる複数の枝部９０ｃ、９０ｃ’（第１枝部）と、方位角１３５°−３１５°方向（第２方向）に延びる複数の枝部９０ｄ、９０ｄ’（第２枝部）とを有している。枝部９０ｃ及び枝部９０ｄは幹部９０ａまたは幹部９０ｂから分岐して延びており、枝部９０ｃ’及び枝部９０ｄ’は幹部９０ａ’または幹部９０ｂ’から分岐して延びている。

画素１０’は、方位角０°−１８０°方向に延びる仮想的な境界線９７によって互いに区分された第１領域９５及び第２領域９５’を有する。言い換えれば、第１領域９５と第２領域９５’は、図２に示した２つの偏光板６０ａ、６０ｂの互いに直交する透過軸に平行または垂直な直線（境界線９７）によって区切られている。

第１領域９５の中には幹部９０ａ及び９０ｂと枝部９０ｃ及び９０ｄが配置され、第２領域９５’の中には幹部９０ａ’及び９０ｂ’と枝部９０ｃ’及び９０ｄ’が配置されている。第１領域９５における枝部９０ｃ及び９０ｄの幅（第１のライン幅）Ｌ１は全て同じであり、第２領域９５’における枝部９０ｃ’及び９０ｄ’の幅（第２のライン幅）Ｌ２も全て同じである。ただし、幅Ｌ１と幅Ｌ２は異なる幅となっている。

第１領域９５における枝部９０ｃの任意の隣り合う２つは間隔（第１のスリット幅）Ｓ１を空けて配置されており、枝部９０ｄの任意の隣り合う２つも間隔Ｓ１を空けて配置されている。また、第２領域９５’における枝部９０ｃ’の任意の隣り合う２つは、間隔Ｓ１とは異なる間隔（第２のスリット幅）Ｓ２を空けて配置されており、枝部９０ｄ’の任意の隣り合う２つも間隔Ｓ２を空けて配置されている。

このような形状の画素電極９０によって、第１領域９５及び第２領域９５’のそれぞれに４Ｄ構造のマルチドメインが実現される。なお、幅Ｌ１および幅Ｌ２は、いずれも実施形態１の説明で述べた好ましい幅Ｌの範囲内に設定され、間隔Ｓ１および間隔Ｓ２は、いずれも実施形態１の説明で述べた好ましい間隔Ｓの範囲内に設定される。

幅Ｌ１と幅Ｌ２が異なり、また間隔Ｓ１と間隔Ｓ２も異なっているため、第１領域と第２領域とでは液晶の配向規制力に若干の差が現れるが、これらの幅および間隔が全て実施形態１で検討した範囲内に収まっていることから、実施形態２の液晶表示装置によっても実施形態１で述べたものと同様の効果が得られる。さらに、実施形態２の液晶表示装置によれば、次に述べる効果も得られる。

画素電極に供給される電圧と透過率との関係を考えた場合、透過率の電圧依存性（Ｔ−Ｖ特性と呼ぶ）は画素電極の形状によって異なる。よって、第１領域９５と第２領域９５’からは互いに異なる２つのＴ−Ｖ特性が得られ、１つの画素１０’全体ではこれら２つのＴ−Ｖ特性を平均したＴ−Ｖ特性が得られることになる。

一般に、特定の形状の画素電極から得られるＴ−Ｖ特性は理想的なＴ−Ｖ特性と異なるため、表示に白浮きや黒沈みといった不具合が現れ得る。また、Ｔ−Ｖ特性の視野角依存性も画素形状によって異なるため、特定の形状の画素電極からは所望の視野角特性が得られないという問題も起こり得る。

実施形態２の液晶表示装置によれば、１つの画素から異なる２つのＴ−Ｖ特性を得ることができ、それらを平均化したＴ−Ｖ特性に従った表示を行うことが可能となる。したがって、第１領域と第２領域の画素電極形状を適切に組み合わせることにより、言い換えれば、幅Ｌ１、幅Ｌ２、間隔Ｓ１、間隔Ｓ２を適切に設定することにより、より理想的な階調及び視野角特性を得ることができる。

画素電極９０の変形例として、第１領域の中あるいは第２領域の中に、幅Ｌ１、幅Ｌ２の２種類の枝部、及び間隔Ｓ１、間隔Ｓ２の２種類のスリット部を配置することも考えられるが、その場合、２つの幅の枝部及び２つの幅のスリット部が隣接して存在することになり、それらの境界付近において液晶の配向異常が発生し易くなる。よって、２種類の枝部と２種類のスリット部は、実施形態２に示すように、それぞれ異なる領域に分けて配置するほうがよい。

実施形態１と同様、実施形態２の画素電極１０’の形状を１つの画素における対向電極の形状とすることも可能である。その場合であっても、上述したものと同様の効果を得ることができる。

本発明は、高い表示品質が求められる液晶表示装置に好適に用いられる。

Claims (11)

1. 複数の画素を有する垂直配向型の液晶表示装置であって、
   前記複数の画素のそれぞれの中に、第１方向に延びる複数の第１枝部と、前記第１方向とは異なる第２方向に延びる複数の第２枝部とを備えた第１電極と、
   前記第１電極に対向する第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置された液晶層と、
   互いに直交する透過軸を備えた一対の偏光板と、を備え、
   前記複数の画素のそれぞれが、前記一対の偏光板の透過軸の方向に平行または垂直な直線によって互いに区分された第１領域および第２領域を有し、
   前記第１領域および前記第２領域のそれぞれの中に、前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部が配置されており、
   前記液晶層に電圧が印加されたときに、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれにおいて、液晶分子の配向方位が互いに異なる４つのドメインが形成され、
   前記第１領域における前記複数の第１枝部のそれぞれおよび前記複数の第２枝部のそれぞれが同一の第１の幅を有し、
   前記第２領域における前記複数の第１枝部のそれぞれおよび前記複数の第２枝部のそれぞれが前記第１の幅とは異なる同一の第２の幅を有し、
   前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上８．０μｍ以下の範囲にある、液晶表示装置。
2. 前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置され、かつ前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．５μｍ以下の範囲にある、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にある、請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く２．１μｍよりも狭い間隔を空けて配置され、かつ前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にある、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上５．０μｍ以下の範囲にあり、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．８μｍよりも広く３．２μｍよりも狭い間隔を空けて配置されているか、
   あるいは、
   前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が１．４μｍ以上３．２μｍ以下の範囲にあり、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ１．４μｍよりも広く１．８μｍ以下の間隔を空けて配置されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記複数の第１枝部および前記複数の第２枝部のそれぞれの幅が２．１μｍよりも大きく２．８μｍよりも小さい範囲にあり、前記複数の第１枝部の任意の隣り合う２つ、および前記複数の第２枝部の任意の隣り合う２つが、それぞれ２．１μｍよりも広く２．８μｍよりも狭い間隔を空けて配置されている、請求項１、２、４および６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１電極が幹部を有し、
   前記複数の第１枝部が前記幹部から前記第１方向に延び、
   前記複数の第２枝部が前記幹部から前記第２方向に延びている、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１方向と前記第２方向が直交しており、
   前記一対の偏光板の透過軸の方向と前記第１方向とが、４５度、１３５度、２２５度、又は３１５度異なっている、請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１領域における前記複数の第１枝部のうちの任意の隣り合う２つが、第１の間隔を空けて配置されており、
    前記第２領域における前記複数の第１枝部のうちの任意の隣り合う２つが、前記第１の間隔とは異なる第２の間隔を空けて配置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１領域における前記複数の第２枝部のうちの任意の隣り合う２つが、前記第１の間隔を空けて配置されており、
    前記第２領域における前記複数の第２枝部のうちの任意の隣り合う２つが、前記第２の間隔を空けて配置されている、請求項１０に記載の液晶表示装置。

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