JP4131798B2

JP4131798B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP4131798B2
Application number: JP2002135444A
Authority: JP
Inventors: 敦行真鍋; 一之春原; 靖川田; 雄三久武; 剛史山口; 希佐子二ノ宮; 奈津子藤山
Original assignee: 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003330028A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素電極と共通電極間に電場の強い領域と弱い領域とを形成し、この領域を生じさせる画素電極のストライプ電極部パターンを改良して、白色表示の輝度や透過率を改善した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のカラー液晶表示装置としては、隣接画素間でのクロストークがなく、良好な表示画像の実現が可能なことから、アクティブマトリクス型カラー液晶表示装置が主流となっている。このアクティブマトリクス型カラー液晶表示装置は、図１４に示すように、透明なガラス材からなる基板５１上にマトリクス状にスイッチング素子、例えばアモルファスシリコンを半導体層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５２を設け、このＴＦＴ５２を覆うようにアクリル材等から構成される青、緑、赤の３色カラーフィルタ層５３を形成する複数の着色層５３Ｂ，５３Ｇ，５３Ｒが設けられている。このカラーフィルタ層５３に夫々スルーホール部５４を形成して、このスルーホール部５４を介してＴＦＴ５２と接続される複数のＩＴＯ等から構成される透明な画素電極５５をカラーフィルタ層５３上に配置し、更にこの画素電極５５面上にポリイミド等から構成される配向膜５６を形成したアレイ基板５７を有している。
【０００３】
このアレイ基板５７と対向して配置される対向基板５８は、同様に透明なガラス材にて形成された基板５９を有し、この基板５９のアレイ基板５７と対向する対向面上には、ＩＴＯ等から構成される透明な共通電極６０が設けられ、この共通電極６０上には、ポリイミド等から構成される配向膜６１が設けられている。更に、表示領域の外周部分には、黒色の遮光膜によって形成された額縁部６２が設けられ、この額縁部６２によって非表示領域を覆い隠すようにしている。
【０００４】
また、このアレイ基板５７上から対向基板５８へ電圧を印加する電極転移材として、銀ペースト（図示せず）等が画面周辺部に配置され、この電極転移材によってアレイ基板５７と対向基板５８間を電気的に接続するようになされている。
【０００５】
このアレイ基板５７と対向基板５８間は、両基板５７，５８間に介在されるスペーサ６３によって、そのギャップが規定されており、両基板５７，５８は所定の間隙を持って対向配置されるとともに、その周辺部を熱または紫外線硬化型のアクリル系あるいはエポキシ系の接着剤から構成されるシール材６４を介して貼合わされており、この間隙部分には液晶層６５が封止されて、液晶パネル(セル)６６が構成されている。
【０００６】
このスペーサ６３は、カラーフィルタ層５３を構成する着色層５３Ｇ，５３Ｂ，５３Ｒと同じ材料を使用して積層形成することが可能なので、着色層５３Ｇ，５３Ｂ，５３Ｒの形成時にスペーサ６３を同時に同じ材料を使用して、フォトリソグラフィ法によって作り込むことで、工程の削減が図られている。
【０００７】
更に、この液晶パネル６６の両外表面には、偏光板６７が接着剤によって貼付され、アレイ基板５７側の偏光板６７の外方には、必要に応じてバックライトもしくは反射板（図示せず）等が配置されて、カラー液晶表示装置を構成している。
【０００８】
このように構成されたカラー液晶表示装置は、例えば光源となるバックライトを点灯し、ＴＦＴ５２を駆動することによって画素電極５５をスイッチング制御して、画素電極５５電圧と対向する共通電極６０に供給される電圧との電位差により、各々の画素電極５５上の液晶層６５を制御して光シャッターの役目を行わせることにより、所定のカラー画像を表示している。
【０００９】
このように構成されたカラー液晶表示装置においても、近時の情報量の増加に伴い画像の高精細化や、表示速度の高速化に対する要求が高まっている。この画像の高精細化については、アレイ基板５７の構造を微細化することによって対応することが可能であり、また表示速度の高速化については、ネマチック液晶を用いた各種モードの採用や、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶モードや反強誘電性液晶モードを採用することで対応するように、検討が進められている。
【００１０】
これらの各種表示モードの中でも、従来のＴＮモードよりも速い応答速度が得られ、また垂直配向のためのラビング処理が不要なＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モードが有望であり、特にマルチドメイン型ＶＡＮモードは、視野角の補償設計が比較的容易なことから注目されている。
【００１１】
通常、マルチドメイン型ＶＡＮモードを採用する場合には、アレイ基板５７だけでなく対向基板５８に対しても畝状突起構造を形成したり、対向基板５８の共通電極６０にスリット等を設けている。このため、アレイ基板５７と対向基板５８との位置合せを、アライメントマークを用いる等して極めて高い精度で行う必要があり、コストの上昇や信頼性の低下を招くおそれがあった。
【００１２】
また、最近のＴＮモードのカラー液晶表示装置においては、上述のように、アレイ基板５７側にカラーフィルタ層５３を形成することが行われるようになってきている。このようにアレイ基板５７側にカラーフィルタ層５３を設けた場合には、アレイ基板５７と対向基板５８とを貼り合せて液晶パネル６６を形成する際に、カラーフィルタ層５３を構成する各着色層５３Ｇ，５３Ｂ，５３Ｒと画素電極５５との位置合せを特に行う必要がないという利点を有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、このような技術をマルチドメイン型ＶＡＮモードのカラー液晶表示装置に適用することが考えられるが、従来のマルチドメイン型ＶＡＮモードのカラー液晶表示装置においては、アレイ基板５７と対向基板５８とを貼り合せて液晶パネル６６を形成する際に、依然として畝状突起やスリットの位置合せを行う必要がある。そのために、マルチドメイン型ＶＡＮモードのカラー液晶表示装置において、アレイ基板５７側にカラーフィルタ層５３を形成するようにしても、ＴＮモードのカラー液晶表示装置で得られた位置合せが不要とのメリットを享受することができない。更に、高い光透過率や広い視野角及び応答時間の一層の改善も要望されているところである。
【００１４】
本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、画素内を夫々ストライプ電極部とスリットからなる複数の区画部分によって構成し、各区画部分内の配向方向が夫々中心点方向から同方向側にずれた方向で互いに直交する方向に設定することによって、これらの不具合を改善した液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板の主面上に配置された画素電極を有するアレイ基板と、このアレイ基板の主面に対向して配置された共通電極を有する対向基板と、この対向基板とアレイ基板との間に挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置において、画素電極と共通電極とに挟まれた画素領域内に少なくとも一方の電極の一画素電極を４区画部分以上の画素部分から構成し、この区画部分を画素電極の中心を通り当該区画部分を等分に区分する中心線に沿うように延在するストライプ電極部とスリットとを交互に繰返し配列させ且つ中心線に対して非対称となるパターンで構成し、このパターン構成を隣接する区画部分毎に順次所定の角度で回転移動させた同一パターン構成とすることにより、各区画部分の配向方向が夫々中心点方向から同方向側に順次ずれた方向で、その配向方向が異なる異方性を有するように互いに直交する方向に設定されるように構成した。
【００１６】
このように構成することによって、高精度の位置合せを不要とするばかりでなく、画素電極上に電場の強さが異なる第１及び第２の領域を形成し、この配向方向を夫々中心点方向から同方向側にずれた方向で互いに直交する方向に設定することで、光透過率や視野角及び応答時間の向上を図ることが可能となった。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本発明に係る液晶表示装置は、図１に示すように、透明なガラス材から構成される基板１１の主面上に、成膜、パターニング等の微細技術を駆使して電極配線とスイッチング素子、例えばＴＦＴ１２が設けられる。
【００１９】
このＴＦＴ１２上及び周囲には、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）に夫々色分けされたカラーフィルタ層１３の役目を担うＲＧＢ着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが夫々の色毎にストライプ状に設けられる。この着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、例えば第１色を赤で構成する場合には、まず赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピンナーにて基板１１の全面に均一になるように塗布し、次いで赤を着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクパターンを介して、３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ^２の強度の紫外線を照射して露光する。このフォトマスクパターンには、１色目に対応するストライプ形状のパターン部分と、積層型スペーサ用の四角形状のパターン部分とを有している。
【００２０】
その後、ＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像し、当該パターン部分に膜厚３．２μｍの赤の着色層１３Ｒを形成する。引続き緑の着色層１３Ｇ及び青の着色層１３Ｂを同様にして夫々形成する。このときＴＦＴ１２部分にもコンタクトホール部１４が併せて形成される。このカラーフィルタ層１３の形成材料をパターニングする際に、カラーフィルタ層１３を構成する各着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ材を順次積層させて形成した積層型スペーサ１５を、選択された各色の画素パターン間に配置するように、夫々着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの形成と同時に形成する。
【００２１】
そして、このカラーフィルタ層１３上には、ＩＴＯ等の透過性導電部材を１５００Åの厚さにスパッタリング法によって成膜し、フォトリソグラフィ法によってパターニングすることにより、図１（ｂ）に示すように、スリット１６を有する透明な画素電極１７を形成している。この画素電極１７は、その１画素分の画素電極１７が、夫々略等面積となるように、例えば４つの区画部分１７ａ〜１７ｄから構成されており、この各区画部分１７ａ〜１７ｄに設けたスリット１６によって形成された複数のストライプ電極部１７´は、長手方向に同じ幅を有するストライプ電極部１７´として構成され、更にこの区画部分１７ａ〜１７ｄに夫々互いに略９０°ずつ順次異なるように配置されている。例えば１つの区画部分１７ａの電極パターンを９０°回転移動させた場合には、区画部分１７ｂのパターンと一致し、更に９０°回転移動させると区画部分１７ｃのパターンと一致し、このパターンを更に９０°回転移動させると区画部分１７ｄのパターンと一致するように構成されている。そして、隣接する区画部分同士の電極パターンはピッチをずらすようにして配設されており、従って、各隣接する区画部分同士では、線対称の構成とはなっていない。
【００２２】
この画素電極１７は、これらに割当てられるカラーフィルタ層１３上に夫々形成され、ＴＦＴ１２のソース・ドレイン通路と各コンタクトホール部１４を介して夫々接続されている。また、カラーフィルタ層１３の外周囲部分、即ち、表示領域の外周部分には、黒色の遮光膜からなる額縁部１８をフォトリソグラフィ法によって設けている。この画素電極１７上には、ポリイミド等からなる６００Åの膜厚の配向膜１９を設けてアレイ基板２０を構成している。
【００２３】
一方、このアレイ基板２０に対向して対向基板２１が配置される。この対向基板２１は、同じく透明なガラス材から構成される基板２２の対向面上に、ＩＴＯ膜を１５００Åの厚さにスパッタリング法を用いて成膜して共通電極２３を形成するとともに、この共通電極２３上には、ポリイミド等を６００Åの厚さに塗布して形成した配向膜２４を配置することで、対向基板２１を構成している。この配向膜２４及びアレイ基板２０の配向膜１９は、いずれもラビング処理を施さずに垂直配向性を付与している。
【００２４】
この対向基板２１とアレイ基板２０とは、スペーサ１５によって所定の間隙を保ちながら、例えば注入口を除いて熱硬化性エポキシ系接着剤からなるシール材２５によって周辺部を加熱接着して固定している。またアレイ基板２０から対向基板２１に電圧を印加するための電極転移材を、シール材２５の周辺の電極転移電極（図示せず）上に形成している。この間隙部分には、例えばフッ素系液晶化合物からなる液晶部材を注入口から注入して液晶層２６を形成し、その後に、この注入口を紫外線硬化樹脂によって封止して液晶パネル２７を形成している。更に、この液晶パネル２７のアレイ基板２０及び対向基板２１の外表面には、夫々偏光板２８が接着固定されるとともに、アレイ基板２０側の偏光板２８の外側には、必要に応じてバックライトや反射板（図示せず）等が配置されて、液晶表示装置が構成されている。
【００２５】
上記ＴＦＴ１２及び画素電極１７、走査線、信号線等は、図２に示すように構成される。
【００２６】
即ち、基板１１の主面上にアンダーコーティング層３０を形成し、このアンダーコーティング層３０上にＴＦＴ１２を構成するポリシリコン膜にて形成された半導体層３１、及び不純物をドープしたポリシリコン膜によって形成された補助容量電極３２が配置されている。この半導体層３１は、チャネル領域３３の両側に夫々不純物をドープすることによって形成されたドレイン領域３４及びソース領域３５を有している。これら半導体層３１及び補助容量電極３２上には、ゲート絶縁膜３６が設けられ、このゲート絶縁膜３６のドレイン領域３４及びソース領域３５、並びに補助容量電極３２部分には、夫々コンタクトホールが形成されている。
【００２７】
このゲート絶縁膜３６上には、ゲート電極兼用の走査線３７及び補助容量線３８が形成される。この走査線３７及び補助容量線３８を覆うように層間絶縁膜３９が被着されるとともに、ゲート絶縁膜３６に形成したコンタクトホールに連接するコンタクトホールが形成されている。この層間絶縁膜３９上には、ドレイン領域３４上のコンタクトホールを介して、このドレイン領域３４と電気的に接続されたドレイン電極と兼用の信号線４０、及びソース領域３５上のコンタクトホールを介して、このソース領域３５と電気的に接続されたソース電極４１が形成される。また補助容量電極３２上のコンタクトホールを介してコンタクト電極４２が形成されている。
【００２８】
これら信号線４０、ソース電極４１及びコンタクト電極４２を含む層間絶縁膜３９上には、カラーフィルタ層１３を構成する着色層１３、例えば赤色着色層１３Ｒと緑色着色層１３Ｇ及び青色着色層１３Ｂが形成される。この着色層１３Ｒのソース電極４１及びコンタクト電極４２上には、コンタクトホールが形成されており、この着色層１３Ｒ上には、これらコンタクトホールを介して、夫々ソース電極４１とコンタクト電極４２と電気的に接続される画素電極１７が形成され、この画素電極１７を含む着色層１３Ｒ，１３Ｇ及び１３Ｂ上には、配向膜１９が設けられている。なお、図示していないが、青色着色層１３Ｂについても同様に形成されている。
【００２９】
上記走査線３７は、画素電極１７の行方向に沿って形成され、また信号線４０は、画素電極１７の列方向に沿って形成されており、信号線４０は走査線３７及び補助容量線３８に対して略直交するように配置されている。また補助容量電極３２は、画素電極１７と同電位に、補助容量線３８は所定の電位に設定されている。この走査線３７及び信号線４０の交差位置近傍には、各画素電極１７に対応してＴＦＴ１２が配置される。また、これら走査線４１及び補助容量線３８は、モリブデン−タングステンによって、また信号線４０は、主にアルミニウムによって形成されている。
【００３０】
なお、画素電極１７及び共通電極２３上には、配向膜１９，２４のみを配置した場合について例示しているが、これらの電極１７，２３上には、種々の用途に応じて絶縁膜（図示せず）を配置することも可能である。この場合に使用される、絶縁膜としては、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＮ_ｘ、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶等の有機系薄膜等を用いることができる。そして絶縁膜が無機系薄膜の場合には、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法あるいは溶液塗布法等によって形成することができ、また絶縁膜が有機系薄膜の場合には、有機物質を溶かした溶液等を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法等によって塗布し、その後に加熱、光照射等の所定の硬化条件で硬化させて形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＬＢ法等で形成することも可能である。
【００３１】
このように構成されたアレイ基板２０の等価回路は、図３に示すように、マトリクス状に配置されたｍ×ｎ個の画素電極１７、これら画素電極１７の行方向に沿って形成されたｍ本の走査線（４１）Ｙ１〜Ｙｍ、これら画素電極１７の列方向に沿って形成されたｎ本の信号線（４０）Ｘ１〜Ｘｎ、及びｍ×ｎ個の画素電極１７に対応して走査線Ｙ１〜Ｙｍ及び信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍にスイッチング素子として配置されたｍ×ｎ個のＴＦＴ１２を有している。
【００３２】
このＴＦＴ１２は、画素電極１７の行に沿って形成される走査線Ｙとゲート電極３７が、及び画素電極１７の列に沿って形成される信号線Ｘにソース電極４１が夫々接続されており、走査線駆動回路４３から走査線Ｙを介して供給される駆動電圧によってＴＦＴ１２が導通し、信号線駆動回路４４からの信号電圧をＴＦＴ１２のソース・ドレイン通路を通して画素電極１７に印加するように動作する。
【００３３】
この画素電極１７及び共通電極２３間には、画素電極１７と同電位の補助容量電極３２、及び所定の電位に設定された補助容量線３８から構成される補助容量Ｃが並列に接続されており、これら共通電極２３には、共通電極駆動回路４５からの駆動電圧が供給されている。
【００３４】
この画素電極１７の基本的な構成は、図４（ａ）に示すように、１つの画素電極１７を４つの区画部分１７ａ〜ｄで構成されるように４分割形成されている。この画素電極１７を構成する各区画部分１７ａ〜ｄには、複数のスリット１６が一定の周期で互いに平行に設けられており、スリット１６の長手方向は、各区画部分１７ａ〜ｄ間で互いに異なる方向、例えばＸＹ軸に対して夫々４５°ずつ傾き、その延長線が中点で交わるように、互いが９０°の角度ずつ回転対称となるように設定されている。
【００３５】
このようにスリット１６を設けることによって、画素電極１７のストライプ電極部１７´では電場の強い領域が形成され、またスリット１６を形成した部分では、電場の弱い領域が形成されることとなり、これらのスリット１６を形成する方向は、各部分１７ａ〜１７ｄで夫々異なる方向となるように設定されているために、電場の強弱の領域が４つの異なる方向成分を示すように異方性が付与されることとなる。従って、このような構成を採ることによって、異方性のパターンに従って液晶層２６の配向方向が決定されるので、液晶分子４６の配向は、０°、９０°、１８０°及び２７０°の方向性を示す４つの等面積のドメインとなる。これらドメインは、互いに視野角特性を補償する効果があるので、広い視野角特性を有する液晶表示装置を構成することが可能となる。
【００３６】
ここで、液晶層２６として負の誘電異方性を示すネマチック液晶材料を用いると、液晶分子４６は電場の強い領域と弱い領域が交互に配置された方向と平行な方向にチルト方向（ダィレクタ）を揃えて配向される。この４つの各部分１７ａ〜１７ｄの各異方性領域では、夫々異なる方向に配向するために、画素領域は画素電極１７を構成する各区画部分１７ａ〜１７ｄに対応して、図４（ｂ）に動作時の画素状態を示すように、液晶分子４６のチルト方向が互いに異なる４つのドメインへと分割されている。
【００３７】
この場合の液晶分子４６の配向変化は、画素電極１７と共通電極２３との間に電圧を印加していない場合には、配向膜１９，２４は液晶層２６を構成する誘電率異方性が負の液晶分子４６に、それらを垂直配向させるように作用する。そのために、液晶分子４６は、それらの長軸が配向膜１９，２４の膜面に対して略垂直となるように配向する。
【００３８】
そこで、画素電極１７と共通電極２３との間に比較的低い第１の電圧を印加すると、画素電極１７に設けたスリット１６の上方には漏れ電界が発生する。即ち、スリット１６上の電場の弱い領域１６Ａ，１６Ｂによって挟まれた強い領域１７Ａが、図５（ａ）に示すように、直線状に配置されている場合には、電場の強い領域１７Ａから弱い領域１６Ａ，１６Ｂに向かって生じる漏れ電界によって、傾きを持った電気力線が発生している。この傾きを持った電気力線に沿って液晶分子４６の誘電異方性が生じるために、電場近傍の液晶分子４６は、一定方向へのチルトを生じることになる。対向する電場の弱い領域１６Ａ，１６Ｂによって夫々発生したチルトは、図５（ｂ）に示すように、互いに干渉しあう方向成分を有し、このためにエネルギーが低い状態へと配向緩和するものと推察される。
【００３９】
ここで、電場の弱い領域１６Ａ，１６Ｂと強い領域１７Ａとは、２次元方向の異方性しか持っていないために、配向緩和方向は、図５（ａ）に符号Ａ，Ａ´で示す２方向に同じ確率で発生する。即ち、画素電極１７と共通電極２３との間に電圧を印加することによって生じる電界は、その電気力線に垂直な方向に液晶分子４６を配向するように作用する。従って液晶分子４６は、配向膜１９，２４及び電界からの作用によって、右側の液晶分子４６の配向状態と左側の液晶分子４６の配向状態とが干渉しあってしまうことになり、液晶分子４６は、図中上向きＡ、または下向きＡ´にチルト方向を変化させて、より安定な配向状態をとるように働くことになる。
【００４０】
ここで、図５（ａ）に示すように、画素電極１７の一対のスリット１６に挟まれた電極部１７´及びその近傍が、図中上下方向に対して対称的な、若しくは等方的な形状を有していると、液晶分子４６は、矢印Ａで示すように、上向きにチルト方向を変化させる確率と、矢印Ａ´で示すように、下向きにチルト方向を変化させる確率とが等しくなる。即ち、液晶分子４６は、上向き若しくは下向きのいずれの方向に対してチルト方向を変化させるか判らない状態にあり、不安定な状態に陥ることになる。
【００４１】
ここで、電場の弱い領域１６Ａ，１６Ｂと強い領域１７Ａによって構成された異方性領域の長手方向の端部に、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、その端部の一方に電場の強い領域１７Ｂを設け、他方に電場の弱い領域１６Ｃを設けると、電場の強い領域１７Ａ，１７Ｂと弱い領域１６Ａ〜１６Ｃによって３次元の異方性が生じるために、同異方性領域内の液晶分子４６は、図中矢印Ｂで示すように、平均的な傾斜方向に配向緩和される。
【００４２】
換言すれば、画素電極１７と共通電極２３との間に印加する電圧を、第１の電圧よりも高い第２の電圧まで高めると、配向膜１９，２４が液晶分子４６を垂直配向させようとする作用に対して、電界が液晶分子４６をその電気力線に垂直な方向に配向させようとする作用の方がより強くなる。従って液晶分子４６は、水平配向に近づく方向にチルト角を変化させる。
【００４３】
しかしながら、画素電極１７と共通電極２３間に印加する電圧を、第１の電圧よりも高い第２の電圧とした場合でも、画素電極１７及び共通電極２３間に印加する電圧を第１電圧とした場合と同様に、液晶分子４６が矢印Ａ´で示す方向に配向した配向状態は、液晶分子４６が矢印Ａで示す方向に配向した配向状態に比較してより安定となる。
【００４４】
そのために、画素電極１７及び共通電極２３間に印加する電圧を、第１及び第２の電圧間で変化させた場合に、液晶分子４６のチルト方向は、スリット１６の配列方向に垂直な面内で変化することとなる。即ち、画素電極１７及び共通電極２３間に印加する電圧を、第１及び第２の電圧間で変化させた場合に、液晶分子４６は、その平均的なチルト方向をスリット１６の配列方向に垂直な面内に維持したまま、チルト角を変化させることになる。
【００４５】
従って、画素電極１７を構成する４つの区画部分１７ａ〜１７ｄ間で、スリット１６の長手方向を夫々異なる方向に設定することにより、液晶分子４６のチルト方向を維持した状態のままで、そのチルト角を変化させることができる。即ち、アレイ基板２０に設けた画素電極１７で電界の強い領域１７Ａ，１７Ｂと弱い領域１６Ａ〜１６Ｃを形成することによって、１つの画素領域内に液晶分子４６のチルト方向が互いに異なる４つのドメインを形成することができる。また、液晶分子４６の平均的なチルト方向をスリット１６の配列方向に垂直な面内に維持したままで、チルト角を変化させることができるために、より速い応答速度を実現することができるとともに、配向不良が発生し難く良好な配向分割が可能となる。
【００４６】
このような構成を採ることによって、画素電極１７と共通電極２３との間に所定の電圧を印加した際に、液晶層２６中の画素領域内に夫々一方向に延びた形状を有し、且つその方向と交差する方向に画素領域内で交互に繰返し配列した第１及び第２の領域、即ち、電場の強い領域と弱い領域とを形成し、これら第１及び第２の領域によって液晶分子４６の配向を制御することが可能となる。これら第１及び第２の領域を形成する構成は、対向基板２１に対してアレイ基板２０側に設けているために、アレイ基板２０と対向基板２１とを貼り合せる際に、アライメントマークを使用する等の高精度な位置合せを行う必要がない優れた効果を発揮することができる。
【００４７】
このような画素電極１７においては、図６（ａ）に示すように、各区画部分１７ａ〜１７ｄの配向方向は画素電極１７の中心方向を向くように構成されるので、液晶分子４６は、図６（ｂ）に示すように、各区画部分１７ａ〜１７ｄ内のいずれもが中心方向に配向される。このように４つのドメインから中心に向かって液晶分子４６が配向すると、中心部では電圧印加時に液晶分子４６がチルトする方位が、この中心点を境として異なる方位となり、偏光板２８の吸収軸と平行なチルト方向が発生するために、所謂シュリーレン構造が発生する。このシュリーレン構造は、一定の領域、例えば１画素内に液晶分子４６のチルト方位が９０°以上異なるような配列をなした場合に、その方位間が連続的に方位を変化させるような配列において発生しており、しかもシュリーレン構造の捩れ配向が左右いずれにも捩れることが可能なので、視野角の不均一性や表示品位の低下が懸念される。また、これら配向が中心部で一旦衝突した後にシュリーレン構造に移行するために、配向安定までに要する時間も長くかかるようになり、応答時間を低下させる要因となりうる。
【００４８】
そこで、電極パターンを、図１（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、各区画部分１７ａ〜１７ｄに配置されているストライプ電極部１７´とスリット１６とのピッチを各区画部分１７ａ〜１７ｄ毎にずらせて配設することにより、配向方向が中心点で衝突することなく回転するように設定することが可能となる。即ち、隣接する各区画部分１７ａ〜１７ｄでの配向方向が、夫々中心点方向からずれた方向で互いに直交する方向となるように設定される。この回転する方向は、電場の強い領域と電場の弱い領域との分布、即ち、ストライプ電極部１７´とスリット１６との配置方法によって制御することが可能である。このような構成とすることで、図７（ｂ）に示すように、液晶分子４６は、例えば左方向への回転を行うように配向され、左に渦を巻くようにして集束されることになり、中心点での衝突を回避することが可能となる。この結果、シュリーレン構造の中心停止位置が左右いずれかに特定することが可能なので、各配向領域の面積不均等等に起因する視野角の不均一性や表示品位の低下を防ぐことが可能となる。しかも配向安定までに要する時間も短縮されるので、応答時間を早くすることができる。
【００４９】
このような電極パターンを、図８（ａ）に示すように、１画素内において、放射状パターンによる配向効果が有効に作用するように、画素電極１７に設けた切欠部４７によって２つの領域４８ａ，４８ｂに分割して構成し、そしてこの２つの領域４８ａ，４８ｂにおける配向方向を、領域４８ａにおいては左回りに回転する方向に、また領域４８ｂにおいては右回りに回転する方向に交互に設定することができる。このように交互に配置することにより液晶配向方向に対称性を与えることができる。これによって視野角特性、特に斜め方向から見た場合の色変化を減少させることができるとともに、２つの領域４８ａ，４８ｂ間の配向方向ベクトルが一致するためにスムースな安定した配向とすることができる。この画素電極１７の動作状態は、図８（ｂ）に示すようになり、液晶分子４６は図中に示す配向方向で、画素電極１７としては、図中矢印で示す回転方向となり、配向が安定する。
【００５０】
このような２つの異なる方向に回転する２つの領域４８ａ，４８ｂの代わりに、図８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、２つの領域４８ａ，４８ｂにおける配向方向が、ともに同じ左回りに回転するように構成することも可能である。
【００５１】
また、これらの場合には、１つの画素電極１７内において２つの領域４８ａ，４８ｂに分けて、夫々の領域４８ａ，４８ｂに回転して渦巻き状に集束するドメインを形成しているが、これを隣接する各画素電極１７−１，１７−２に夫々形成することも可能である。即ち、図９（ａ）に示すように、２つの領域４８ａ，４８ｂを夫々有する画素電極１７−１，１７−２の一方の画素電極１７−１には、左回りに回転する領域４８ａと右回りに回転する領域４８ｂとを形成し、これと対向する画素電極１７−２には、右回りに回転する領域４８ｂと左回りに回転する領域４８ａとを設けたもので、隣接する画素電極１７−１，１７−２の対向する領域４８ａ，４８ｂ間では異なる回転方向のドメインを配置している。
【００５２】
更に、２つの画素電極１７−１，１７−２の対向するドメインを、図９（ｂ）に示すように、同じ回転方向のドメインを配置するようにすることも可能で、この場合でも同様に配向を安定化させることができる。
【００５３】
なお、上記の実施の形態では、スリット１６の幅を一定とした場合について説明しているが、図１０（ａ）に示すように、スリット１６及びストライプ電極部１７´の幅を、その長手方向に沿って変化させることも可能で、その場合の液晶分子４６の配向状態は、図１０（ｂ）に示すようになる。なお、図示の場合には、画素電極１７を構成する４つの部分１７ａ〜１７ｄのうちの１つの部分１７ａの一部のみを図示している。このような構成においては、スリット１６の幅は、画素電極１７の中央部から周縁部に向けて連続的に増加している。このような構成を採ると、図１０（ｂ）に示すように、スリット１６の下端における液晶配向及び画素電極１７のスリット１６に挟まれた部分の上端における液晶配向に加え、スリット１６の両側端における液晶配向も、チルト方向が矢印Ｂで示す方向となるように作用する。従って、透過率や応答速度を更に向上させることができる。
【００５４】
この画素電極１７パターンは、図１１及び図１２に示すようなパターンとすることも可能である。
【００５５】
このように、画素電極１７にスリット１６を設けることにより、各ドメイン内に電界の強さが強い領域と弱い領域とを交互に、しかも周期的に配列した電界分布を発生させている。このようにスリット１６を利用した場合には、比較的高い自由度で設計を行うことが可能であり、また、画素電極１７パターンの変更のみで対応することが可能であり、製造プロセスを増加させることがなく、このためにコストアップになることもない。
【００５６】
このような電界分布は、他の方法によっても発生させることが可能である。
【００５７】
即ち、図１３に示すように、画素電極１７にスリット１６を設ける代わりに、画素電極１７上にスリット１６と同様のパターンで誘電体層４９を設けることでも対応が可能である。この場合、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂等のように、誘電体層４９の誘電率が液晶材料の誘電率よりも低ければ、誘電体層４９の上方に電界の強さがより弱い領域を形成することができる。従って、スリット１６を形成した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図示の場合は、放射状パターンによる配向効果が有効に作用するように、画素電極１７に設けた切欠部４７によって３つの領域に分割してある。
【００５８】
更に、画素電極１７にスリット１６を設ける代わりに、画素電極１７上に透明絶縁体層（図示せず）を介して配線（図示せず）を配置するようにしてもよい。この配線としては、例えば信号線４０、走査線３７、補助容量線３８等が利用可能であり、スリット１６と同様のパターンで配列させればよい。このような構造にすると、配線の上方に電界の強さがより強い領域を形成することができ、スリット１６を形成した場合と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
なお、液晶表示装置が透過型である場合には、誘電体層４９及び配線の材料は、透過率の観点から透明な材料であることが好ましい。また、液晶表示装置が反射型の場合には、これら材料を透明な材料とするばかりでなく、金属材料のように不透明な材料を使用することも可能である。
【００６０】
そして、図１０に例示するように、液晶層２６中の電界の強さがより強い領域の幅Ｗ１と、電界の強さがより弱い領域の幅Ｗ２との合計幅Ｗ１＋２が２０μｍ以下であることが好ましい。この合計幅Ｗ１＋Ｗ２が２０μｍ以下であれば、液晶分子４６の配向を制御することが可能であり、十分な透過率を得ることができる。また、合計幅Ｗ１＋Ｗ２が６μｍ以上であることが好適である。この合計幅Ｗ１＋Ｗ２が６μｍ以上であれば、液晶層２６中に電界の強さがより強い領域とより弱い領域とを生じさせるための構造を、十分に高い精度で形成することが可能であり、更に液晶配向を安定に生じさせることができる。
【００６１】
なお、この合計幅Ｗ１＋Ｗ２は、画素電極１７のスリット１６に挟まれたストライプ電極部１７´の幅とスリット１６との幅との合計、画素電極１７上の誘電体層４９に挟まれたストライプ電極部１７´の幅と誘電体層４９の幅との合計、画素電極１７上に設けた配線の幅と配線に挟まれた領域の幅との合計等と略等しい。従って、これらの幅も２０μｍ以下で６μｍ以上とすることが好適である。
【００６２】
上述のように、画素電極１７を構成する４つの区画部分１７ａ〜１７ｄ間で、スリット１６の長手方向の向きを夫々異ならしめることにより、液晶分子４６のチルト方向を維持したままの状態で、そのチルト角を変化させることができる。即ち、アレイ基板２０に設けた構造のみで、１つの画素領域内に液晶分子４６のチルト方向が互いに異なる４つのドメインを形成することができる。しかも液晶分子４６の平均的なチルト方向を、スリット１６の配列方向に垂直な面内に維持したままチルト角を変化させることができるために、より速い応答速度を実現することができるとともに、配向不良が発生し難く良好な配向分割が可能となる。
【００６３】
このように、画素領域内に平面波状の電界の強さの分布を形成するとともに、その強さを変化させて、液晶層２６の光学特性を制御することによって表示を行うようにし、この制御を行う場合に、液晶層２６中の画素電極１７のストライプ電極部１７´上の部分には、スリット１６上の部分に比べてより強い電界が形成されることになる。このために、画素電極１７のストライプ電極部１７´上の部分では、スリット１６上の部分に比べて液晶分子４６はより大きく倒れることとなる。即ち、液晶層２６の画素電極１７のストライプ電極部１７´上の部分とスリット１６上の部分とでは、液晶分子４６の平均的なチルト角は互いに異なることになる。このチルト角の違いは、光学的な違いとして観察可能である。
【００６４】
このような液晶表示装置を、次のように構成して、その効果を確認した。
【００６５】
即ち、ＴＦＴ１２形成プロセスと同様に、成膜とパターニングとを繰返して、基板１１上に走査線３７及び信号線４０等の配線並びにＴＦＴ１２を形成する。このＴＦＴ１２を覆うようにしてカラーフィルタ層１３を形成し、更にこのカラーフィルタ層１３上に所定のパターンのマスクを介してＩＴＯをスパッタリング形成する。このＩＴＯ膜上にレジストパターンを形成した後に、このレジストパターンをマスクとして用いてＩＴＯ膜の露出部をエッチングすることにより、図１１に示すようなストライプ電極部１７´とスリット１６からなる電極パターンを有する画素電極１７を形成する。この各画素電極１７に形成した各ストライプ電極１７´幅とスリット１６幅とは、いずれも５μｍとなるように設定している。
【００６６】
その後、この画素電極１７を形成した面の全面に熱硬化性樹脂を塗布して、この塗膜を焼成することにより、垂直配向性を示す厚さ７０ｎｍの配向膜１９を形成して、アレイ基板２０を形成した。
【００６７】
一方の対向基板２１は、基板２２の主面上にＩＴＯをスパッタリング法を用いてＩＴＯ膜を形成し、これを共通電極２３として構成する。更に、この共通電極２３の全面に熱硬化性樹脂を塗布して、この塗膜を焼成することにより、垂直配向性を示す厚さ７０ｎｍの配向膜２４を形成して、対向基板２１を構成している。
【００６８】
次いで、アレイ基板２０と対向基板２１とを画素電極１７及び共通電極２３とが互いに対向するように、アライメントマーク等を利用する高精度な位置合せを行うことなく、単に両基板２０，２１の端面位置を揃えることによって位置合せを行い、この対向面周縁部を液晶材料を注入するための注入口を残してシール材２５により貼着させて液晶パネル２７を形成した。この液晶パネル２７のセルギャップは、高さ４μｍのスペーサ１５を両基板２０，２１間に介在させることにより、一定に維持するようにしている。
【００６９】
この液晶パネル２７中に誘電率異方性が負である液晶材料を注入して液晶層２６を形成し、液晶材料の注入後に注入口を紫外線硬化樹脂によって封止し、更に液晶パネル２７の両面に偏光板２８を貼付して液晶表示装置を構成した。この液晶表示装置の表示特性としては、表１の実施品１として示すような結果が得られ、良好な液晶表示装置を得ることができた。
【００７０】
更に、上記と同様にして、図１２に示すパターンで、画素電極１７のストライプ電極部１７´の幅、及びスリット１６の幅を、画素開口率を考慮して夫々４μｍに設定した液晶表示装置を構成したところ、表１の実施品２として示すような表示特性が得られた。
【００７１】
更に、上記と同様な方法にて、図１３に示すパターンの画素電極１７にスリット１６を設けるとともに、画素電極１７のストライプ電極部１７´上に誘電体層４９を形成し、この誘電体層を液晶層２６中の誘電体層の上方に位置する領域での電場の強さが十分に弱められるように１．４μｍの膜厚に設定するとともに、切欠部４７によって３つの領域に分割形成した画素電極１７を使用して液晶表示装置を構成した。この液晶表示装置においても表１の実施品３として示すような表示特性が得られた。
【００７２】
また、上記と同様な方法にて、図８（ａ）に示すような切欠部４７によって２つの領域４８ａ，４８ｂに分割し、この領域４８ａ、４８ｂに夫々異なる方向に回転する配向のパターンを使用して液晶表示装置を構成した。この液晶表示装置においても表１の実施品４として示すような表示特性が得られた。
【００７３】
更に、上記と同様な方法にて、図９（ａ）に示すような２つの領域４８ａ，４８ｂを有し、隣接する画素電極１７−１，１７−２の対応する領域４８ａ，４８ｂで夫々異なる方向に回転する配向のパターンを使用して液晶表示装置を構成した。この液晶表示装置においても表１の実施品５として示すような表示特性が得られた。
【表１】

なお、表１の視野角は、左右±４０°での白の色変化Δｕ′ｖ′を基に測定したものである。
【００７４】
この表１からも解るように、本発明に係る液晶表示装置によれば、アレイ基板２０及び対向基板２１を貼着する際に、高精度な位置合せを行っていないにもかかわらず、実施品１乃至３では、安定したドメイン分割による広い視野角特性と画素合せずれ等の光透過率低下要因の少ない液晶表示装置を得ることができ、しかもＴＦＴ１２製造プロセスの工程を変更することなく実施が可能で、コスト及び生産性へのインパクトを最小限に抑えることが可能である。
【００７５】
更に、実施品４及び５においては、高い光透過率と安定な応答時間を確保しつつ視野角が大幅に改善されており、特に実施品５においては、視野角の改善は一層顕著なものとなっている。
【００７６】
なお、本発明は、上述した実施の形態にとらわれることなく種々の変更が可能であり、例えば、液晶層２６中の電界の強さがより強い領域及びより弱い領域の双方を上下方向に対して対称として応答速度等の点で有利な構成としたが、これを上下方向に関して非対称となるような構成としてもよい。
【００７７】
また、誘電率異方性が負のネマチック液晶を垂直配向させたＶＡＮモードを採用したが、誘電率異方性が正のネマチック液晶を用いることも可能で、特に高いコントラストが望まれる場合には、ＶＡＮモードを採用し、且つノーマリブラックとすることにより、例えば４００：１以上の高いコントラストと高透過率設計による明るい画面設計とすることが可能となる。
【００７８】
更に、見掛け上、液晶の光学応答を早めるために、偏光フィルムの光透過容易軸あるいは光吸収軸と電界の強い領域と弱い領域との配列方向とがなす角度を４５°から所定の角度θだけずらせてもよい。この角度θは、視野角等に応じて設定することもできるが、応答時間を短縮するには２２．５°とすることが最も効果的である。
【００７９】
また、画素電極１７を構成する各区画部分１７ａ〜１７ｄの形状には特に制限はなく、例えば矩形や扇型とすることが可能であるばかりでなく、また、電圧の印加時に、液晶層２６中に電場の強さが強い領域と弱い領域とを生じさせる構造をアレイ基板２０側にのみ設けることで、アレイ基板２０と対向基板２１とを貼り合せて液晶パネル２７を形成する際に、アライメントマーク等を利用した高精度な位置合せを不要としているが、この電場の強弱を発生させる構成を、アレイ基板２０及び対向基板２１の双方に設けるように構成してもよく、カラーフィルタ層１３を対向基板２１側に配設することも可能である。
【００８０】
また、スペーサ１５は、単層型として構成することも可能で、この場合には、画素電極１７上に、感光性アクリル性透明樹脂をスピンナー塗布して９０℃で１０分間乾燥させた後に、単層型スペーサ用のパターンを有するフォトマスクを介して、３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ^２の強度の紫外線を照射して露光し、その後にｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２００℃で６０分間の焼成を行うことによって、単層型スペーサ１５を形成することができる。更に、この単層型スペーサ１５を、額縁材を用いて額縁部１８をフォトリソグラフィ法によって形成する際に、単層型スペーサ１５も併せて作り込むことによって、額縁材をそのまま利用して形成すれば、製造工程の削減を図ることができる。また、ビーズ状のスペーサ１５の使用も可能である。更にＴＦＴ１２やその他の構成、形状、大きさ及び材質等は、これに限定されることなく適宜設計し得ることは言うまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、電場の強い領域と弱い領域とを画素電極にて形成し、これら電場の強弱の領域によって液晶分子の配向を制御するようにし、これら領域の形成はアレイ基板側に設けることが可能であり、このように構成した場合には、アレイ基板と対向基板とを貼り合せる際の高精度な位置合せを必要とすることなく達成できるとともに、高い光透過率と安定な応答時間を確保することができ、更に視野角を大幅に改善することが可能な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置及び画素電極パターンを示す断面及び平面図。
【図２】本発明に係る液晶表示装置を構成するアレイ基板の構成を示す断面図。
【図３】同じく本発明に係る液晶表示装置の回路構成を示す回路図。
【図４】同じく本発明に係る液晶表示装置を構成する画素電極構成を示す説明図。
【図５】同じく液晶分子の配向状態を説明するための説明図。
【図６】同じく画素電極の配向方向を説明するための説明図。
【図７】同じく異なる画素電極の配向方向を説明するための説明図。
【図８】同じく画素電極のパターン配置と液晶分子の配向状態を説明するための説明図。
【図９】同じく複数の画素電極のパターン配置と液晶分子の配向状態を説明するための説明図。
【図１０】同じく画素電極の他の構成を示す平面図。
【図１１】同じく画素電極の他のパターン配置を示す平面図。
【図１２】同じく画素電極の更に他のパターン配置を示す平面図。
【図１３】同じく画素電極の別のパターン配置を示す平面図。
【図１４】従来の液晶表示装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１，２２：基板
１６：スリット
１７：画素電極
１７´：ストライプ電極部
１７ａ〜１７ｄ：区画部分
２０：アレイ基板
２１：対向基板
２３：共通電極
２６：液晶層
４６：液晶分子
４７：切欠部
４８：領域
４９：誘電体層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a region having a strong electric field and a region having a weak electric field are formed between the pixel electrode and the common electrode, and the stripe electrode portion pattern of the pixel electrode that generates this region is improved to improve the luminance and transmittance of white display. The present invention relates to a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
As a current color liquid crystal display device, an active matrix color liquid crystal display device has become the mainstream because there is no crosstalk between adjacent pixels and a good display image can be realized. As shown in FIG. 14, the active matrix color liquid crystal display device includes a switching element, for example, a thin film transistor (TFT) 52 having amorphous silicon as a semiconductor layer on a substrate 51 made of a transparent glass material. A plurality of colored layers 53B, 53G, and 53R that form a three-color filter layer 53 of blue, green, and red made of an acrylic material or the like are provided so as to cover the TFT 52. Through holes 54 are formed in the color filter layer 53, and transparent pixel electrodes 55 composed of a plurality of ITO and the like connected to the TFT 52 through the through holes 54 are disposed on the color filter layer 53. Furthermore, an array substrate 57 having an alignment film 56 made of polyimide or the like formed on the surface of the pixel electrode 55 is provided.
[0003]
The counter substrate 58 disposed to face the array substrate 57 has a substrate 59 formed of a transparent glass material, and an ITO surface on the counter surface of the substrate 59 facing the array substrate 57 is ITO. A transparent common electrode 60 composed of, for example, is provided, and an alignment film 61 composed of polyimide or the like is provided on the common electrode 60. Further, a frame portion 62 formed of a black light shielding film is provided on the outer peripheral portion of the display region, and the non-display region is covered by the frame portion 62.
[0004]
Further, as an electrode transition material for applying a voltage from the array substrate 57 to the counter substrate 58, silver paste (not shown) or the like is disposed on the periphery of the screen. Is designed to be electrically connected.
[0005]
A gap is defined between the array substrate 57 and the counter substrate 58 by a spacer 63 interposed between the

substrates

57 and 58, and the

substrates

57 and 58 are arranged to face each other with a predetermined gap. The peripheral portion is bonded through a sealing material 64 composed of a heat or ultraviolet curable acrylic or epoxy adhesive, and a liquid crystal layer 65 is sealed in the gap portion to form a liquid crystal panel. A (cell) 66 is configured.
[0006]
Since the spacer 63 can be formed by using the same material as the colored layers 53G, 53B, 53R constituting the color filter layer 53, the spacer 63 is simultaneously formed with the same material when forming the colored layers 53G, 53B, 53R. By using the photolithography method, the number of processes is reduced.
[0007]
Further, polarizing plates 67 are attached to both outer surfaces of the liquid crystal panel 66 with an adhesive, and a backlight or a reflecting plate (not shown) is provided outside the polarizing plate 67 on the array substrate 57 side as necessary. ) Etc. are arranged to constitute a color liquid crystal display device.
[0008]
In the color liquid crystal display device configured in this way, for example, a backlight as a light source is turned on, and the TFT 52 is driven to switch the pixel electrode 55 to be supplied to the common electrode 60 facing the pixel electrode 55 voltage. A predetermined color image is displayed by controlling the liquid crystal layer 65 on each pixel electrode 55 according to the potential difference with the voltage to be used as an optical shutter.
[0009]
Also in the color liquid crystal display device configured in this way, with the recent increase in the amount of information, there is an increasing demand for higher definition of images and higher display speed. The high definition of the image can be dealt with by miniaturizing the structure of the array substrate 57, and the high display speed can be dealt with by adopting various modes using nematic liquid crystal or smectic liquid crystal. Studies are under way to cope with this by adopting an interface stable ferroelectric liquid crystal mode and an antiferroelectric liquid crystal mode.
[0010]
Among these various display modes, a VAN (Vertical Aligned Nematic) mode that provides a faster response speed than the conventional TN mode and does not require a rubbing process for vertical alignment is promising. Has attracted attention because it is relatively easy to design a compensation for the viewing angle.
[0011]
Normally, when the multi-domain VAN mode is adopted, a hook-like protrusion structure is formed not only on the array substrate 57 but also on the counter substrate 58, or a slit or the like is provided in the common electrode 60 of the counter substrate 58. . For this reason, it is necessary to align the array substrate 57 and the counter substrate 58 with extremely high accuracy by using an alignment mark or the like, which may cause an increase in cost and a decrease in reliability.
[0012]
In recent TN mode color liquid crystal display devices, as described above, the color filter layer 53 is formed on the array substrate 57 side. Thus, when the color filter layer 53 is provided on the array substrate 57 side, each colored layer constituting the color filter layer 53 is formed when the liquid crystal panel 66 is formed by bonding the array substrate 57 and the counter substrate 58 together. There is an advantage that it is not particularly necessary to align 53G, 53B, 53R and the pixel electrode 55.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, it is conceivable to apply such a technique to a multi-domain type VAN mode color liquid crystal display device. However, in the conventional multi-domain type VAN mode color liquid crystal display device, an array substrate 57 and a counter substrate 58 are provided. When forming the liquid crystal panel 66 by bonding, it is still necessary to align the hook-shaped protrusions and slits. Therefore, in the multi-domain type VAN mode color liquid crystal display device, even if the color filter layer 53 is formed on the array substrate 57 side, the alignment obtained in the TN mode color liquid crystal display device is unnecessary. Can not enjoy. Furthermore, there is a demand for further improvement in high light transmittance, wide viewing angle, and response time.
[0014]
The present invention has been made to cope with such a problem, and the pixel is constituted by a plurality of partition portions each formed of a stripe electrode portion and a slit , and the orientation direction in each partition portion is respectively from the center point direction. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which these problems are improved by setting the directions to be orthogonal to each other in a direction shifted to the same direction .
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an array substrate having pixel electrodes disposed on the main surface of the substrate, a counter substrate having a common electrode disposed to face the main surface of the array substrate, and the counter substrate and the array substrate. In a liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer sandwiched between, at least one pixel electrode in a pixel region sandwiched between a pixel electrode and a common electrode is composed of four or more pixel portions, A pattern in which stripe electrode portions and slits extending along a center line passing through the center of the pixel electrode and equally dividing the partition portion are alternately arranged and asymmetric with respect to the center line in constructed sequentially the pattern configuration by the same pattern structure in which rotational movement in a sequential predetermined angle for each partition parts adjacent, in the same direction side alignment direction from each center point direction of each compartment In the direction, it is configured as the alignment direction is set in a direction orthogonal to each other to have different anisotropic.
[0016]
With this configuration, not only high-precision alignment is unnecessary, but also the first and second regions having different electric field strengths are formed on the pixel electrode, and the orientation directions are set to the center point directions, respectively. It is possible to improve the light transmittance, the viewing angle, and the response time by setting the directions perpendicular to each other in the direction shifted to the same direction .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device according to the present invention has electrode wiring and switching elements on the main surface of a substrate 11 made of a transparent glass material by utilizing fine techniques such as film formation and patterning. For example, a TFT 12 is provided.
[0019]
On the TFT 12 and the periphery thereof, RGB colored layers 13R, 13G, and 13B serving as color filter layers 13 that are colored in red (R), blue (B), and green (G) are striped for each color. It is provided in the shape. For example, when the first color is composed of red, the colored layers 13R, 13G, and 13B are made uniform on the entire surface of the substrate 11 by first using a spinner with an ultraviolet curable acrylic resin resist in which a red pigment is dispersed. Then, it is exposed by irradiating with ultraviolet rays having an intensity of 100 mJ / cm ² at a wavelength of 365 nm through a photomask pattern in which light is irradiated on a portion to be colored red. This photomask pattern has a stripe-shaped pattern portion corresponding to the first color and a quadrangular pattern portion for a stacked spacer.
[0020]
Thereafter, development is performed with a 1% aqueous solution of KOH for 20 seconds to form a red colored layer 13R having a thickness of 3.2 μm on the pattern portion. Subsequently, the green colored layer 13G and the blue colored layer 13B are respectively formed in the same manner. At this time, the contact hole portion 14 is also formed in the TFT 12 portion. When the forming material of the color filter layer 13 is patterned, the laminated spacer 15 formed by sequentially laminating the coloring layers 13R, 13G, and 13B constituting the color filter layer 13 is used as a pixel pattern of each selected color. They are formed simultaneously with the formation of the colored layers 13R, 13G, and 13B, respectively.
[0021]
Then, a transparent conductive member such as ITO is formed on the color filter layer 13 to a thickness of 1500 mm by a sputtering method and patterned by a photolithography method, as shown in FIG. A transparent pixel electrode 17 having a slit 16 is formed. The pixel electrode 17 is composed of, for example, four partition portions 17a to 17d so that the pixel electrode 17 for one pixel has substantially the same area, and slits provided in the partition portions 17a to 17d. A plurality of stripe electrode portions 17 ′ formed by 16 are configured as stripe electrode portions 17 ′ having the same width in the longitudinal direction, and are further arranged in the partition portions 17 a to 17 d so as to be sequentially different from each other by about 90 °. ing. For example, when the electrode pattern of one partition portion 17a is rotated 90 °, it matches the pattern of the partition portion 17b, and when it is further rotated 90 °, it matches the pattern of the partition portion 17c. When it is rotated, it is configured to match the pattern of the partition portion 17d. And the electrode pattern of adjacent partition parts is arrange | positioned so that the pitch may be shifted, Therefore, it is not the structure of line symmetry in each adjacent partition part.
[0022]
The pixel electrodes 17 are formed on the color filter layers 13 assigned to them, and are connected to the source / drain passages of the TFT 12 via the contact hole portions 14 respectively. Further, a frame portion 18 made of a black light-shielding film is provided on the outer peripheral portion of the color filter layer 13, that is, the outer peripheral portion of the display region, by photolithography. On the pixel electrode 17, an alignment film 19 made of polyimide or the like and having a thickness of 600 mm is provided to constitute the array substrate 20.
[0023]
On the other hand, a counter substrate 21 is disposed opposite to the array substrate 20. The counter substrate 21 is formed on an opposing surface of a substrate 22 that is also made of a transparent glass material by forming an ITO film with a thickness of 1500 mm using a sputtering method to form a common electrode 23. On the electrode 23, the counter substrate 21 is configured by disposing an alignment film 24 formed by applying polyimide or the like to a thickness of 600 mm. Both the alignment film 24 and the alignment film 19 of the array substrate 20 are imparted with vertical alignment without being subjected to rubbing treatment.
[0024]
The counter substrate 21 and the array substrate 20 are fixed by heat-bonding the peripheral portion with a sealing material 25 made of a thermosetting epoxy adhesive, for example, except for the injection port, while maintaining a predetermined gap by the spacer 15. Yes. Further, an electrode transition material for applying a voltage from the array substrate 20 to the counter substrate 21 is formed on an electrode transition electrode (not shown) around the seal material 25. In this gap portion, for example, a liquid crystal member made of a fluorine-based liquid crystal compound is injected from the injection port to form a liquid crystal layer 26, and then the injection port is sealed with an ultraviolet curable resin to form a liquid crystal panel 27. ing. Further, a polarizing plate 28 is bonded and fixed to the outer surfaces of the array substrate 20 and the counter substrate 21 of the liquid crystal panel 27, and a backlight is provided on the outer side of the polarizing plate 28 on the array substrate 20 side as necessary. And a reflector (not shown) are arranged to constitute a liquid crystal display device.
[0025]
The TFT 12, the pixel electrode 17, the scanning line, the signal line, and the like are configured as shown in FIG.
[0026]
That is, an undercoating layer 30 is formed on the main surface of the substrate 11, and the undercoating layer 30 is formed by a semiconductor layer 31 formed of a polysilicon film constituting the TFT 12, and a polysilicon film doped with impurities. The auxiliary capacitance electrode 32 is disposed. The semiconductor layer 31 has a drain region 34 and a source region 35 formed by doping impurities on both sides of the channel region 33. A gate insulating film 36 is provided on the semiconductor layer 31 and the auxiliary capacitance electrode 32, and contact holes are formed in the drain region 34 and the source region 35 of the gate insulating film 36 and the auxiliary capacitance electrode 32, respectively. ing.
[0027]
On the gate insulating film 36, a scanning line 37 serving as a gate electrode and an auxiliary capacitance line 38 are formed. An interlayer insulating film 39 is deposited so as to cover the scanning line 37 and the auxiliary capacitance line 38, and a contact hole connected to the contact hole formed in the gate insulating film 36 is formed. On the interlayer insulating film 39, via a contact hole on the drain region 34, a signal line 40 also serving as a drain electrode electrically connected to the drain region 34, and a contact hole on the source region 35. Thus, the source electrode 41 electrically connected to the source region 35 is formed. A contact electrode 42 is formed through a contact hole on the auxiliary capacitance electrode 32.
[0028]
On the interlayer insulating film 39 including the signal line 40, the source electrode 41, and the contact electrode 42, a colored layer 13 constituting the color filter layer 13, for example, a red colored layer 13R, a green colored layer 13G, and a blue colored layer 13B is formed. Is done. Contact holes are formed on the source electrode 41 and the contact electrode 42 of the colored layer 13R, and the source electrode 41 and the contact electrode 42 are electrically connected to the colored layer 13R via the contact holes, respectively. Is formed, and an alignment film 19 is provided on the colored layers 13R, 13G, and 13B including the pixel electrode 17. Although not shown, the blue colored layer 13B is similarly formed.
[0029]
The scanning line 37 is formed along the row direction of the pixel electrode 17, and the signal line 40 is formed along the column direction of the pixel electrode 17, and the signal line 40 includes the scanning line 37 and the auxiliary capacitance line 38. It arrange | positions so that it may cross substantially orthogonally. The auxiliary capacitance electrode 32 is set to the same potential as the pixel electrode 17 and the auxiliary capacitance line 38 is set to a predetermined potential. In the vicinity of the intersection of the scanning line 37 and the signal line 40, the TFT 12 is disposed corresponding to each pixel electrode 17. The scanning lines 41 and the auxiliary capacitance lines 38 are made of molybdenum-tungsten, and the signal lines 40 are mainly made of aluminum.
[0030]
Although the case where only the

alignment films

19 and 24 are disposed on the pixel electrode 17 and the common electrode 23 is illustrated, an insulating film (see FIG. It is also possible to arrange them. As the insulating film used in this case, for example, inorganic thin films such as SiO ₂ , SiN _x , and Al ₂ O ₃ , organic thin films such as polyimide, photoresist resin, and polymer liquid crystal can be used. When the insulating film is an inorganic thin film, it can be formed by vapor deposition, sputtering, CVD, or solution coating. When the insulating film is an organic thin film, a solution in which an organic substance is dissolved is used. Etc., using spinner coating method, screen printing coating method, roll coating method, etc., followed by curing under predetermined curing conditions such as heating, light irradiation, etc., or vapor deposition method, sputtering method, CVD It is also possible to form by the LB method or the like.
[0031]
As shown in FIG. 3, the equivalent circuit of the array substrate 20 configured as described above includes m × n pixel electrodes 17 arranged in a matrix, and m formed along the row direction of the pixel electrodes 17. Scanning is performed corresponding to the scanning lines (41) Y1 to Ym, the n signal lines (40) X1 to Xn formed along the column direction of the pixel electrodes 17, and the m × n pixel electrodes 17. There are m × n TFTs 12 arranged as switching elements in the vicinity of the intersections of the lines Y1 to Ym and the signal lines X1 to Xn.
[0032]
The TFT 12 has a scanning line Y and a gate electrode 37 formed along the row of the pixel electrodes 17 and a source electrode 41 connected to a signal line X formed along the column of the pixel electrodes 17. The TFT 12 is turned on by the driving voltage supplied from the scanning line driving circuit 43 via the scanning line Y, and operates so that the signal voltage from the signal line driving circuit 44 is applied to the pixel electrode 17 through the source / drain passage of the TFT 12. .
[0033]
Between the pixel electrode 17 and the common electrode 23, an auxiliary capacitance C composed of an auxiliary capacitance electrode 32 having the same potential as the pixel electrode 17 and an auxiliary capacitance line 38 set to a predetermined potential is connected in parallel. These common electrodes 23 are supplied with a drive voltage from a common electrode drive circuit 45.
[0034]
As shown in FIG. 4A, the basic configuration of the pixel electrode 17 is divided into four so that one pixel electrode 17 includes four partition portions 17a to 17d. A plurality of slits 16 are provided in parallel with each other at a constant period in each of the partition portions 17a to 17d constituting the pixel electrode 17, and the longitudinal direction of the slit 16 is different between the partition portions 17a to 17d. The direction is set to be symmetrical with respect to each other by an angle of 90 ° so that the extension line is inclined by 45 ° with respect to the XY axis, for example, and the extension lines intersect at the midpoint.
[0035]
By providing the slit 16 in this manner, a region having a strong electric field is formed in the stripe electrode portion 17 ′ of the pixel electrode 17, and a region having a weak electric field is formed in the portion where the slit 16 is formed. Since the direction in which the slit 16 is formed is set to be different in each of the portions 17a to 17d, anisotropy is imparted so that the electric field strength regions show four different direction components. It will be. Therefore, by adopting such a configuration, the alignment direction of the liquid crystal layer 26 is determined according to the anisotropic pattern, and therefore the alignment of the liquid crystal molecules 46 is directed at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Are four equal area domains. Since these domains have an effect of mutually compensating the viewing angle characteristics, a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic can be configured.
[0036]
Here, when a nematic liquid crystal material exhibiting negative dielectric anisotropy is used as the liquid crystal layer 26, the liquid crystal molecules 46 are tilted in a direction parallel to a direction in which strong and weak electric fields are alternately arranged. Are aligned. Since the anisotropic regions of the four portions 17a to 17d are oriented in different directions, the pixel region corresponds to the partition portions 17a to 17d constituting the pixel electrode 17 as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the tilt direction of the liquid crystal molecules 46 is divided into four domains different from each other.
[0037]
The alignment change of the liquid crystal molecules 46 in this case is that the

alignment films

19 and 24 have a dielectric anisotropy constituting the liquid crystal layer 26 when no voltage is applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23. It acts on the negative liquid crystal molecules 46 so as to vertically align them. Therefore, the liquid crystal molecules 46 are aligned so that their major axes are substantially perpendicular to the film surfaces of the

alignment films

19 and 24.
[0038]
Therefore, when a relatively low first voltage is applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23, a leakage electric field is generated above the slit 16 provided in the pixel electrode 17. That is, when the strong region 17A sandwiched between the weak

electric field regions

16A and 16B on the slit 16 is linearly arranged as shown in FIG. 5A, the strong electric field region 17A is weaker. An electric field line having an inclination is generated by a leakage electric field generated toward the

regions

16A and 16B. Since the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules 46 is generated along the electric lines of force having this inclination, the liquid crystal molecules 46 near the electric field are tilted in a certain direction. As shown in FIG. 5 (b), the tilts generated by the opposing weak

electric field regions

16A and 16B have directional components that interfere with each other. For this reason, the orientation is relaxed to a low energy state. Inferred.
[0039]
Here, since the

regions

16A and 16B where the electric field is weak and the region 17A where the electric field is strong have only anisotropy in the two-dimensional direction, the orientation relaxation direction is indicated by reference numerals A and A ′ in FIG. It occurs with the same probability in the direction. That is, the electric field generated by applying a voltage between the pixel electrode 17 and the common electrode 23 acts to align the liquid crystal molecules 46 in a direction perpendicular to the electric lines of force. Therefore, the liquid crystal molecules 46 interfere with the alignment state of the right liquid crystal molecules 46 and the alignment state of the left liquid crystal molecules 46 due to the effects of the

alignment films

19 and 24 and the electric field. In the figure, the tilt direction is changed to upward A or downward A ′ so as to take a more stable orientation state.
[0040]
Here, as shown in FIG. 5A, the electrode portion 17 ′ sandwiched between the pair of slits 16 of the pixel electrode 17 and its vicinity are symmetrical or isotropic with respect to the vertical direction in the drawing. If it has a shape, the probability that the liquid crystal molecules 46 change the tilt direction upward as indicated by the arrow A is equal to the probability that the tilt direction changes downward as indicated by the arrow A ′. . That is, the liquid crystal molecules 46 are in an unstable state because they do not know whether the tilt direction is changed with respect to the upward or downward direction.
[0041]
Here, as shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d), the end of the anisotropic region formed by the weak

electric fields

16A and 16B and the strong region 17A is arranged at one of the ends. When the region 17B having a strong electric field is provided and the region 16C having a weak electric field is provided on the other side, three-dimensional anisotropy is generated by the regions 17A and 17B having strong electric fields and the weak regions 16A to 16C. As shown by the arrow B in the figure, the liquid crystal molecules 46 are relaxed in the average tilt direction.
[0042]
In other words, when the voltage applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23 is increased to a second voltage higher than the first voltage, the

alignment films

19 and 24 try to align the liquid crystal molecules 46 vertically. In contrast to the action, the action of the electric field trying to align the liquid crystal molecules 46 in the direction perpendicular to the lines of electric force becomes stronger. Accordingly, the liquid crystal molecules 46 change the tilt angle in a direction approaching horizontal alignment.
[0043]
However, even when the voltage applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23 is the second voltage higher than the first voltage, the voltage applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23 is the first voltage. As in the case, the alignment state in which the liquid crystal molecules 46 are aligned in the direction indicated by the arrow A ′ is more stable than the alignment state in which the liquid crystal molecules 46 are aligned in the direction indicated by the arrow A.
[0044]
Therefore, when the voltage applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23 is changed between the first and second voltages, the tilt direction of the liquid crystal molecules 46 is in a plane perpendicular to the arrangement direction of the slits 16. Will change. That is, when the voltage applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23 is changed between the first and second voltages, the liquid crystal molecules 46 have their average tilt direction perpendicular to the arrangement direction of the slits 16. The tilt angle is changed while being maintained in a smooth plane.
[0045]
Accordingly, by setting the longitudinal direction of the slit 16 to be different between the four partition portions 17a to 17d constituting the pixel electrode 17, the tilt angle of the liquid crystal molecules 46 is maintained while maintaining the tilt direction. Can be changed. That is, by forming the strong electric fields 17A and 17B and the weak areas 16A to 16C with the pixel electrode 17 provided on the array substrate 20, four domains having different tilt directions of the liquid crystal molecules 46 are formed in one pixel area. Can be formed. In addition, since the tilt angle can be changed while maintaining the average tilt direction of the liquid crystal molecules 46 in a plane perpendicular to the arrangement direction of the slits 16, a faster response speed can be realized. Thus, it is difficult to cause orientation failure and good orientation division is possible.
[0046]
By adopting such a configuration, when a predetermined voltage is applied between the pixel electrode 17 and the common electrode 23, each pixel region in the liquid crystal layer 26 has a shape extending in one direction, and First and second regions alternately arranged in the pixel region in a direction crossing the direction, that is, a region having a strong electric field and a region having a weak electric field are formed, and the liquid crystal molecules 46 are formed by the first and second regions. The orientation of the film can be controlled. Since the configuration for forming these first and second regions is provided on the array substrate 20 side with respect to the counter substrate 21, an alignment mark is used when the array substrate 20 and the counter substrate 21 are bonded together. Thus, it is possible to exhibit an excellent effect that does not require highly accurate alignment.
[0047]
In such a pixel electrode 17, as shown in FIG. 6A, the alignment directions of the partition portions 17 a to 17 d are configured to face the center direction of the pixel electrode 17, so that the liquid crystal molecules 46 are As shown in FIG. 6B, all of the partition portions 17a to 17d are oriented in the central direction. Thus, when the liquid crystal molecules 46 are oriented from the four domains toward the center, the orientation in which the liquid crystal molecules 46 are tilted when a voltage is applied at the center becomes different orientations with the center point as a boundary. Since a parallel tilt direction is generated, a so-called schlieren structure is generated. This schlieren structure is generated in an arrangement in which the orientation of the liquid crystal molecules 46 is continuously changed in the orientation when the orientation of the liquid crystal molecules 46 is different by 90 ° or more in one pixel. In addition, since the twisted orientation of the schlieren structure can be twisted to the left and right, there is a concern that the viewing angle is not uniform and the display quality is deteriorated. In addition, since these orientations once collide with each other at the center and then shift to the schlieren structure, it takes a long time to stabilize the orientation, which may cause a reduction in response time.
[0048]
Therefore, as shown in FIG. 1B and FIG. 7A, the electrode pattern is formed by changing the pitch between the stripe electrode portions 17 ′ and the slits 16 arranged in the partition portions 17 a to 17 d to the partition portions 17 a to 17 a. By disposing them every 17d, the orientation direction can be set to rotate without colliding at the center point. That is, the alignment directions in the adjacent partition portions 17a to 17d are set so as to be orthogonal to each other in directions shifted from the center point direction. This rotating direction can be controlled by the distribution of the strong electric field and the weak electric field, that is, the arrangement method of the stripe electrode portion 17 ′ and the slit 16. By adopting such a configuration, as shown in FIG. 7B, the liquid crystal molecules 46 are aligned so as to rotate, for example, in the left direction, and are focused so as to swirl to the left. Thus, it becomes possible to avoid a collision at the center point. As a result, since the center stop position of the schlieren structure can be specified as either the left or right, it becomes possible to prevent the unevenness of the viewing angle and the deterioration of the display quality due to the non-uniform area of each orientation region. . In addition, since the time required for stable alignment is shortened, the response time can be shortened.
[0049]
As shown in FIG. 8A, such an electrode pattern is divided into two

regions

48a and 48a by a notch 47 provided in the pixel electrode 17 so that the alignment effect by the radial pattern acts effectively in one pixel. 48b is divided and the orientation directions in the two regions 48a and 48b are alternately set to rotate in the counterclockwise direction in the region 48a and in the clockwise direction in the region 48b. Can do. By arranging them alternately in this way, symmetry can be given to the liquid crystal alignment direction. This can reduce viewing angle characteristics, particularly color change when viewed from an oblique direction, and can achieve a smooth and stable orientation because the orientation direction vectors between the two regions 48a and 48b match. . The operation state of the pixel electrode 17 is as shown in FIG. 8B. The liquid crystal molecules 46 are in the orientation direction shown in the figure, and the pixel electrode 17 is in the rotation direction shown by the arrow in the figure, and the orientation is stable. To do.
[0050]
Instead of the two regions 48a and 48b rotating in two different directions, the orientation directions in the two regions 48a and 48b are both the same counterclockwise as shown in FIGS. 8 (c) and (d). It can also be configured to rotate.
[0051]
In these cases, a single domain electrode 17 is divided into two regions 48a and 48b, and a domain is formed that rotates into the regions 48a and 48b and converges in a spiral shape. It is also possible to form the pixel electrodes 17-1 and 17-2 adjacent to each other. That is, as shown in FIG. 9A, one pixel electrode 17-1 of the pixel electrodes 17-1 and 17-2 each having two regions 48a and 48b includes a region 48a that rotates counterclockwise and a right one. An area 48b that rotates around is formed, and a pixel electrode 17-2 that faces the area 48b is provided with an area 48b that rotates clockwise and an area 48a that rotates counterclockwise. Domains in different rotational directions are arranged between the regions 48a and 48b facing -1 and 17-2.
[0052]
Further, as shown in FIG. 9B, it is possible to arrange the domains in the same rotation direction as domains facing the two pixel electrodes 17-1 and 17-2. The orientation can be stabilized.
[0053]
In the above embodiment, the case where the width of the slit 16 is constant has been described. However, as shown in FIG. 10A, the width of the slit 16 and the stripe electrode portion 17 ′ is set in the longitudinal direction. The alignment state of the liquid crystal molecules 46 in that case is as shown in FIG. In the illustrated case, only a part of one portion 17a among the four portions 17a to 17d constituting the pixel electrode 17 is illustrated. In such a configuration, the width of the slit 16 continuously increases from the central portion of the pixel electrode 17 toward the peripheral portion. 10B, in addition to the liquid crystal alignment at the lower end of the slit 16 and the liquid crystal alignment at the upper end of the portion sandwiched between the slits 16 of the pixel electrode 17, as shown in FIG. The liquid crystal alignment in FIG. 5 also acts so that the tilt direction becomes the direction indicated by the arrow B. Therefore, the transmittance and response speed can be further improved.
[0054]
The pixel electrode 17 pattern may be a pattern as shown in FIGS.
[0055]
As described above, by providing the slit 16 in the pixel electrode 17, an electric field distribution is generated in which regions where the electric field strength is strong and weak are alternately and periodically arranged in each domain. In this way, when the slit 16 is used, it is possible to design with a relatively high degree of freedom, and it is possible to cope with it only by changing the pattern of the pixel electrode 17, thereby increasing the manufacturing process. This will not increase costs.
[0056]
Such an electric field distribution can also be generated by other methods.
[0057]
That is, as shown in FIG. 13, instead of providing the slit 16 in the pixel electrode 17, it is also possible to provide a dielectric layer 49 on the pixel electrode 17 with the same pattern as the slit 16. In this case, if the dielectric constant of the dielectric layer 49 is lower than the dielectric constant of the liquid crystal material, such as an acrylic resin, an epoxy resin, a novolac resin, etc., the electric field strength is higher above the dielectric layer 49. A weak region can be formed. Therefore, the same effect as when the slit 16 is formed can be obtained. In the case shown in the figure, the region is divided into three regions by a notch 47 provided in the pixel electrode 17 so that the alignment effect by the radial pattern acts effectively.
[0058]
Furthermore, instead of providing the slit 16 in the pixel electrode 17, a wiring (not shown) may be disposed on the pixel electrode 17 via a transparent insulator layer (not shown). As this wiring, for example, a signal line 40, a scanning line 37, an auxiliary capacitance line 38, and the like can be used, and they may be arranged in the same pattern as the slit 16. With such a structure, a region having a stronger electric field can be formed above the wiring, and the same effect as when the slit 16 is formed can be obtained.
[0059]
In the case where the liquid crystal display device is a transmissive type, the dielectric layer 49 and the wiring material are preferably transparent materials from the viewpoint of transmittance. Further, when the liquid crystal display device is of a reflective type, it is possible to use not only these materials as transparent materials but also opaque materials such as metal materials.
[0060]
As illustrated in FIG. 10, the total width W1 + 2 of the width W1 of the region where the electric field strength is stronger and the width W2 of the region where the electric field strength is weaker in the liquid crystal layer 26 is 20 μm or less. Is preferred. When the total width W1 + W2 is 20 μm or less, the orientation of the liquid crystal molecules 46 can be controlled, and sufficient transmittance can be obtained. Further, the total width W1 + W2 is preferably 6 μm or more. If the total width W1 + W2 is 6 μm or more, it is possible to form a structure for generating a stronger region and a weaker region in the liquid crystal layer 26 with sufficiently high accuracy, Furthermore, liquid crystal alignment can be generated stably.
[0061]
The total width W1 + W2 is the sum of the width of the stripe electrode portion 17 'sandwiched between the slits 16 of the pixel electrode 17 and the width of the slits 16, and the stripe electrode sandwiched between the dielectric layers 49 on the pixel electrodes 17. It is substantially equal to the sum of the width of the portion 17 ′ and the width of the dielectric layer 49 , the sum of the width of the wiring provided on the pixel electrode 17 and the width of the region sandwiched between the wirings. Accordingly, these widths are preferably 20 μm or less and 6 μm or more.
[0062]
As described above, by changing the longitudinal direction of the slit 16 between the four partition parts 17a to 17d constituting the pixel electrode 17, the tilt direction of the liquid crystal molecules 46 is maintained while maintaining the tilt direction. The tilt angle can be changed. That is, with only the structure provided on the array substrate 20, four domains having different tilt directions of the liquid crystal molecules 46 can be formed in one pixel region. In addition, since the tilt angle can be changed while maintaining the average tilt direction of the liquid crystal molecules 46 in a plane perpendicular to the arrangement direction of the slits 16, a faster response speed can be realized and the alignment can be achieved. Defects hardly occur and good alignment division is possible.
[0063]
In this manner, a plane wave electric field strength distribution is formed in the pixel region, and the strength is changed to control the optical characteristics of the liquid crystal layer 26 to perform display. In this case, a stronger electric field is formed in the liquid crystal layer 26 in the portion on the stripe electrode portion 17 ′ of the pixel electrode 17 than in the portion on the slit 16. For this reason, the liquid crystal molecules 46 fall more greatly in the portion on the stripe electrode portion 17 ′ of the pixel electrode 17 than in the portion on the slit 16. That is, the average tilt angle of the liquid crystal molecules 46 differs between the portion on the stripe electrode portion 17 ′ of the pixel electrode 17 and the portion on the slit 16 of the liquid crystal layer 26. This difference in tilt angle can be observed as an optical difference.
[0064]
Such a liquid crystal display device was configured as follows, and its effect was confirmed.
[0065]
That is, as in the TFT 12 formation process, the film formation and patterning are repeated to form the wiring such as the scanning lines 37 and the signal lines 40 and the TFT 12 on the substrate 11. A color filter layer 13 is formed so as to cover the TFT 12, and ITO is formed on the color filter layer 13 by sputtering through a mask having a predetermined pattern. After the resist pattern is formed on the ITO film, the exposed pattern of the ITO film is etched using the resist pattern as a mask, so that the electrode pattern including the stripe electrode portion 17 'and the slit 16 as shown in FIG. A pixel electrode 17 having the same is formed. The width of each stripe electrode 17 'formed on each pixel electrode 17 and the width of the slit 16 are set to 5 μm.
[0066]
Thereafter, a thermosetting resin is applied to the entire surface on which the pixel electrode 17 is formed, and this coating film is baked to form an alignment film 19 having a thickness of 70 nm and exhibiting vertical alignment. 20 was formed.
[0067]
One counter substrate 21 is formed as a common electrode 23 by forming an ITO film on the main surface of the substrate 22 using a sputtering method. Furthermore, a thermosetting resin is applied to the entire surface of the common electrode 23, and this coating film is baked to form an alignment film 24 having a thickness of 70 nm and exhibiting vertical alignment, thereby forming the counter substrate 21. ing.
[0068]
Next, the end surfaces of both the

substrates

20 and 21 are simply not aligned with the array substrate 20 and the counter substrate 21 so that the pixel electrode 17 and the common electrode 23 face each other without performing high-precision alignment using an alignment mark or the like. Alignment was performed by aligning the positions, and the liquid crystal panel 27 was formed by adhering the peripheral edge of the facing surface with a sealing material 25 leaving an injection port for injecting the liquid crystal material. The cell gap of the liquid crystal panel 27 is kept constant by interposing a spacer 15 having a height of 4 μm between the

substrates

20 and 21 .
[0069]
A liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is injected into the liquid crystal panel 27 to form a liquid crystal layer 26. After the liquid crystal material is injected, the injection port is sealed with an ultraviolet curable resin, and both surfaces of the liquid crystal panel 27 are sealed. and a liquid crystal display device by attaching the polarizing plate 28. As the display characteristics of this liquid crystal display device, the results shown as Example 1 in Table 1 were obtained, and a good liquid crystal display device could be obtained.
[0070]
Further, in the same manner as described above, a liquid crystal display device in which the width of the stripe electrode portion 17 ′ of the pixel electrode 17 and the width of the slit 16 are set to 4 μm in consideration of the pixel aperture ratio in the pattern shown in FIG. As a result, the display characteristics as shown in Example 2 in Table 1 were obtained.
[0071]
Further, in the same manner as described above, the slits 16 are provided in the pixel electrode 17 having the pattern shown in FIG. 13, and the dielectric layer 49 is formed on the stripe electrode portion 17 ′ of the pixel electrode 17. The pixel is set to a film thickness of 1.4 μm so that the electric field strength in the region located above the dielectric layer in the liquid crystal layer 26 is sufficiently weakened, and is divided into three regions by the notch 47. A liquid crystal display device was constructed using the electrode 17. Also in this liquid crystal display device, display characteristics as shown in Example 3 in Table 1 were obtained.
[0072]
Further, in the same manner as described above, the region 48a and 48b is divided into two regions 48a and 48b by a notch 47 as shown in FIG. 8A, and orientation patterns rotating in different directions are used for the regions 48a and 48b, respectively. Thus, a liquid crystal display device was configured. Also in this liquid crystal display device, display characteristics as shown in Example 1 in Table 1 were obtained.
[0073]
Further, in the same manner as described above, two regions 48a and 48b as shown in FIG. 9A are provided, and the regions 48a and 48b corresponding to the adjacent pixel electrodes 17-1 and 17-2 are different. A liquid crystal display device was constructed using an orientation pattern rotating in the direction. Also in this liquid crystal display device, display characteristics as shown as Example 5 in Table 1 were obtained.
[Table 1]

The viewing angles in Table 1 were measured based on the white color change Δu′v ′ at the left and right ± 40 °.
[0074]
As can be seen from Table 1, according to the liquid crystal display device of the present invention, when the array substrate 20 and the counter substrate 21 are attached, the product is not used even though high-precision alignment is not performed. 1 to 3 can provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic due to stable domain division and a low light transmittance reduction factor such as pixel misalignment, and can be implemented without changing the TFT 12 manufacturing process. Thus, the impact on cost and productivity can be minimized.
[0075]
Further, in the working products 4 and 5, the viewing angle is greatly improved while ensuring a high light transmittance and a stable response time. In particular, in the working product 5, the improvement of the viewing angle is more remarkable. It has become.
[0076]
Note that the present invention can be variously modified without being limited to the above-described embodiment. For example, both the region where the strength of the electric field in the liquid crystal layer 26 is stronger and the region where the strength is weaker are defined in the vertical direction. Although the configuration is advantageous in terms of symmetry such as response speed, it may be configured so as to be asymmetric with respect to the vertical direction.
[0077]
In addition, although the VAN mode in which nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy is vertically aligned is adopted, nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy can also be used, and particularly when high contrast is desired. By adopting the VAN mode and normally black, it is possible to achieve a bright screen design with a high contrast and high transmittance design of, for example, 400: 1 or higher.
[0078]
Furthermore, in order to speed up the optical response of the liquid crystal, the angle formed between the light transmission easy axis or the light absorption axis of the polarizing film and the arrangement direction of the strong electric field and the weak electric field is from 45 ° to a predetermined angle θ. It may be shifted. This angle θ can be set in accordance with the viewing angle or the like, but it is most effective to set it to 22.5 ° in order to shorten the response time.
[0079]
Further, the shape of each of the partition portions 17a to 17d constituting the pixel electrode 17 is not particularly limited. For example, the partition portions 17a to 17d can be rectangular or fan-shaped, and also in the liquid crystal layer 26 when a voltage is applied. When the liquid crystal panel 27 is formed by bonding the array substrate 20 and the counter substrate 21 to each other, a structure that generates a region having a strong electric field and a region having a weak electric field is provided only on the array substrate 20 side. However, a configuration for generating the electric field strength may be provided on both the array substrate 20 and the counter substrate 21, and the color filter layer 13 is opposed to the counter electrode 21. It is also possible to arrange it on the substrate 21 side.
[0080]
The spacer 15 can also be configured as a single layer type. In this case, a photosensitive acrylic transparent resin is applied onto the pixel electrode 17 by spinner application and dried at 90 ° C. for 10 minutes. Through a photomask having a layer spacer pattern, exposure is performed by irradiating with an ultraviolet ray having an intensity of 100 mJ / cm ² at a wavelength of 365 nm, followed by development with an alkaline aqueous solution having a pH of 11.5, and at 60 ° C. for 60 ° C. The single-layer spacer 15 can be formed by performing baking for a minute. Further, the single layer type spacer 15 is formed by using the frame material as it is by forming the single layer type spacer 15 together when forming the frame portion 18 by photolithography using the frame material. Thus, the manufacturing process can be reduced. Further, a bead-shaped spacer 15 can be used. Further, it goes without saying that the TFT 12 and other configurations, shapes, sizes, materials, and the like can be appropriately designed without being limited thereto.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a region having a strong electric field and a region having a weak electric field are formed by the pixel electrode, and the alignment of liquid crystal molecules is controlled by the region having the strong and weak electric field. It can be provided on the array substrate side. When configured in this way, it can be achieved without the need for high-precision alignment when the array substrate and the counter substrate are bonded together, and has a high light transmittance. Thus, a stable response time can be secured, and a liquid crystal display device capable of greatly improving the viewing angle can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view and a plan view showing a liquid crystal display device and a pixel electrode pattern according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an array substrate constituting the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a pixel electrode configuration that also constitutes a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the alignment state of liquid crystal molecules.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the alignment direction of the pixel electrode.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the orientation directions of different pixel electrodes.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a pattern arrangement of pixel electrodes and an alignment state of liquid crystal molecules.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a pattern arrangement of a plurality of pixel electrodes and an alignment state of liquid crystal molecules.
FIG. 10 is a plan view showing another configuration of the pixel electrode.
FIG. 11 is a plan view showing another pattern arrangement of the pixel electrodes.
FIG. 12 is a plan view showing still another pattern arrangement of pixel electrodes.
FIG. 13 is a plan view showing another pattern arrangement of the pixel electrodes.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
11, 22: Substrate 16: Slit 17: Pixel electrode 17 ': Stripe electrode portions 17a to 17d: Partition portion 20: Array substrate 21: Counter substrate 23: Common electrode 26: Liquid crystal layer 46: Liquid crystal molecule 47: Notch 48: Region 49: dielectric layer

Claims

An array substrate having pixel electrodes disposed on a main surface of the substrate;
A counter substrate having a common electrode disposed to face the main surface of the array substrate;
In a liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer sandwiched between the counter substrate and the array substrate,
One pixel electrode of the at least one electrode is composed of four or more pixel portions in a pixel region sandwiched between the pixel electrode and the common electrode, and the partition portion passes through the center of the pixel electrode and the partition portion Stripe electrode portions and slits extending along a center line that is equally divided into sections are alternately and repeatedly arranged, and the pattern configuration is asymmetric with respect to the center line. By adopting the same pattern structure that is sequentially rotated at a predetermined angle every time, the orientation direction of each partition part is different from the center point direction in the same direction, and the orientation direction is different. A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display devices are set in directions orthogonal to each other.

The plurality of pixels set so that the alignment directions of the adjacent partition portions of the partition portions are clockwise and counterclockwise, respectively, and the alignment directions of these adjacent pixels are set to be the same or opposite directions. The liquid crystal display device according to claim 1.

2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the width of the stripe electrode portion and the slit region is set to 6 μm ≦ W1 + W2 ≦ 20 μm, where W1 and W2 are respectively set.